Οι αισθητήρες εδάφους είναι μια λύση που έχει αποδείξει την αξία της σε μικρότερες κλίμακες και θα μπορούσε να γίνει ανεκτίμητη για γεωργικούς σκοπούς.
Τι είναι οι αισθητήρες εδάφους;
Οι αισθητήρες παρακολουθούν τις συνθήκες του εδάφους, επιτρέποντας τη συλλογή και ανάλυση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Οι αισθητήρες μπορούν να παρακολουθούν σχεδόν οποιοδήποτε χαρακτηριστικό του εδάφους, όπως το DNA των μικροοργανισμών που βρίσκονται εκεί, για να μετατοπίσουν την ισορροπία προς ένα υγιέστερο μικροβίωμα του εδάφους, αυξημένη απόδοση και μειωμένη χρήση πόρων.
Οι διάφοροι τύποι αισθητήρων στη γεωργία χρησιμοποιούν ποικίλες μεθόδους, όπως ηλεκτρικά σήματα και μέτρηση της ανάκλασης των φωτεινών κυμάτων, για να προσδιορίσουν τα βασικά χαρακτηριστικά του πεδίου που μπορούν να μεταμορφώσουν τις γεωργικές δραστηριότητες.
Τύποι αισθητήρων εδάφους
Οι αισθητήρες εδάφους μπορούν να μετρήσουν τα χαρακτηριστικά του εδάφους όπως η περιεκτικότητα σε υγρασία, η θερμοκρασία, το pH, η αλατότητα, η υγρασία, η φωτοσυνθετική ακτινοβολία και η ισορροπία θρεπτικών συστατικών.—κυρίως το ζωτικό άζωτο, ο φώσφορος και το κάλιο (NPK).
Εκτός από τα οφέλη που προσφέρουν στη διαχείριση των καλλιεργειών, όπως η καλύτερη ποιότητα των κόκκων και η μειωμένη έκπλυση θρεπτικών συστατικών, οι αισθητήρες εδάφους μπορούν να παρέχουν πληροφορίες για τις προβλέψεις σχετικά με τους υδάτινους πόρους, τη σταθερότητα της γης και την κλιματική αλλαγή.
Άλλες περιπτώσεις χρήσης περιλαμβάνουν τον προγραμματισμό άρδευσης, τις αξιολογήσεις λεκάνης απορροής, τη δημιουργία προφίλ μικροβιακής οικολογίας και την πρόληψη ασθενειών των φυτών.
Οφέλη από τη χρήση αισθητήρων εδάφους
Η παρακολούθηση της κατάστασης του εδάφους παρέχει πολλά οφέλη για τους αγρότες και τους κηπουρούς, όπως αυξημένη απόδοση των καλλιεργειών και βελτιωμένη αποδοτικότητα των πόρων. Το Διαδίκτυο των Πραγμάτων, οι υπηρεσίες cloud και η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης επιτρέπουν στους καλλιεργητές να λαμβάνουν αποφάσεις βάσει δεδομένων.
Οι αισθητήρες βελτιστοποιούν τη χρήση λιπασμάτων, διατηρούν τα φυτά υγιή, μεγιστοποιούν τους πόρους και ελαχιστοποιούν την απορροή και την απαγωγή αερίων που προσβάλλουν το περιβάλλον. Η συνεχής παρακολούθηση αποτρέπει επίσης προβλήματα, όπως εξάρσεις παθογόνων ή συμπύκνωση του εδάφους.
Η παρακολούθηση της κατάστασης του εδάφους με τη χρήση αισθητήρων εδάφους μπορεί επίσης να βελτιστοποιήσει τη χρήση λιπασμάτων και νερού.«Εκτιμάται ότι περίπου το 30% των νιτρικών λιπασμάτων που εφαρμόζονται στις ΗΠΑ ξεπλένονται και μολύνουν τις πηγές νερού. Ακόμη και τα κατάλληλα συστήματα άρδευσης μπορούν να φτάσουν έως και το 50% της σπατάλης νερού και η γεωργία ευθύνεται για το 70% της παγκόσμιας χρήσης γλυκού νερού. Η ικανότητα αποτελεσματικής και αποδοτικής αναπλήρωσης της υγρασίας του εδάφους θα μπορούσε να έχει μεγάλο αντίκτυπο.
Εγκατάσταση και βαθμονόμηση αισθητήρων εδάφους
Κάθε αισθητήρας θα έχει τον δικό του οδηγό εγκατάστασης, αλλά η εγκατάσταση συνήθως απαιτεί το σκάψιμο μιας τρύπας ή ενός τάφρου μέσα σε μια σειρά καλλιεργειών και την τοποθέτηση των αισθητήρων σε πολλαπλά βάθη, συμπεριλαμβανομένων εκείνων κοντά στις ρίζες των φυτών.
Σε μια μεγάλη περιοχή, οι βέλτιστες πρακτικές υπαγορεύουν την τοποθέτηση σε σημεία που υποδεικνύουν το υπόλοιπο του χωραφιού ή τον τύπο εδάφους που πρόκειται να διαχειριστεί, κοντά σε πηγές εκροής νερού και σε άμεση επαφή με το έδαφος (δηλαδή, χωρίς θύλακες αέρα). Οι θέσεις αισθητήρων θα πρέπει επίσης να φέρουν σήμανση ή να επισημαίνονται με άλλο τρόπο στην επιφάνεια για την αποφυγή τυχαίων ζημιών.
Εκτός από την σωστή εγκατάσταση, η βαθμονόμηση του αισθητήρα είναι το κλειδί. Οι αισθητήρες εδάφους καταγράφουν τα δεδομένα υγρασίας του εδάφους ως Ογκομετρική Περιεκτικότητα σε Νερό (VWC) και κάθε τύπος εδάφους έχει τη δική του VWC. Οι αισθητήρες υγρασίας εδάφους συχνά έχουν διαφορετικές ευαισθησίες και ενδέχεται να χρειάζεται να βαθμονομούνται ξεχωριστά.
Αντιμετώπιση προβλημάτων
Βλάβες στον εξοπλισμό ενδέχεται να προκύψουν λόγω ηλεκτρικών προβλημάτων, παρεμβολών από άγρια ζώα ή λανθασμένα συνδεδεμένων καλωδίων. Οποιαδήποτε διαρροή αέρα σε ένα τενσιόμετρο θα το καταστήσει αναξιόπιστο. Η διασφάλιση του σωστού βάθους εγκατάστασης και των μεθόδων στεγανοποίησης μπορεί να βοηθήσει στην αποφυγή μελλοντικών προβλημάτων.
Οι συνήθεις τεχνικές αντιμετώπισης προβλημάτων περιλαμβάνουν:
Έλεγχος του τροφοδοτικού και των κυκλωμάτων
Καθαρισμός αισθητήρων χωρίς τη χρήση χημικών ουσιών
Εκτέλεση τακτικής συντήρησης για την αντικατάσταση κατεστραμμένων εξαρτημάτων σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή«οδηγός επισκευής s
Παρακολούθηση της υγείας του εδάφους
Οι αισθητήρες εδάφους προσφέρουν μια πιο ακριβή και βελτιστοποιημένη στρατηγική για την αξιολόγηση της υγείας του εδάφους. Οι συμβατικές αξιολογήσεις εδάφους ισοδυναμούν με βιοψία, η οποία μπορεί να διαρκέσει εβδομάδες ή μήνες, ανάλογα με τις ιδιότητες του εδάφους.
Οι μετρήσεις με αισθητήρες είναι πολύ πιο γρήγορες, διαρκώντας μία ή δύο ώρες ανά 50 στρέμματα. Οι αισθητήρες εμφανίζουν όλα όσα είναι απαραίτητα για την αποτελεσματική διαχείριση των καλλιεργειών, συμπεριλαμβανομένης της περιεκτικότητας σε νερό, της τάσης του νερού και της παρουσίας οργανικής ύλης.—ένας εξαιρετικός δείκτης της συνολικής υγείας του εδάφους—χωρίς την ανάγκη φυσικής αφαίρεσης δειγμάτων εδάφους.
Ενσωμάτωση με Συστήματα Διαχείρισης Αγροκτημάτων
Σύμφωνα με μια έκθεση της StartUS Insights, οι αισθητήρες εδάφους είναι η τεχνολογία παρακολούθησης εδάφους με τον μεγαλύτερο αντίκτυπο λόγω της επεκτασιμότητας, της αποδοτικότητας και της χρησιμότητάς τους. Ο συνδυασμός των αισθητήρων εδάφους με άλλες αναπτυσσόμενες τεχνολογίες γεωργίας, όπως η χαρτογράφηση εδάφους με τεχνητή νοημοσύνη, η αεροφωτογραφία, τα αυτοματοποιημένα ρομπότ παρακολούθησης εδάφους, οι ιχνηλάτες εκπομπών, η ανάλυση εδάφους επαυξημένης πραγματικότητας, η νανοτεχνολογία και η ενσωμάτωση blockchain, μπορεί να βελτιστοποιήσει τη διαχείριση των γεωργικών εκμεταλλεύσεων.
Προκλήσεις και λύσεις στην τεχνολογία αισθητήρων εδάφους
Με βάση μια έκθεση του Πανεπιστημίου της Νεμπράσκα του 2020, μόνο το 12% των αγροκτημάτων των ΗΠΑ χρησιμοποιούν αισθητήρες υγρασίας εδάφους για τον καθορισμό των προγραμμάτων άρδευσης. Οι αισθητήρες εδάφους έχουν γίνει πιο βιώσιμοι λόγω σημαντικών βελτιώσεων στην προσβασιμότητα, την ευκολία χρήσης και τις δυνατότητες επεξεργασίας και απεικόνισης δεδομένων, αλλά χρειάζεται περισσότερη πρόοδος.
Οι αισθητήρες εδάφους πρέπει να γίνουν πιο οικονομικά αποδοτικοί και διαλειτουργικοί για παγκόσμια υιοθέτηση. Υπάρχουν πολλοί τύποι αισθητήρων, με αποτέλεσμα την έλλειψη τυποποίησης και συμβατότητας.
Πολλές υπάρχουσες τεχνολογίες βασίζονται σε ιδιόκτητους αισθητήρες, γεγονός που μπορεί να δυσχεράνει την προσαρμογή. Οι εξελίξεις στην τεχνολογία αισθητήρων, όπως αυτές που αναπτύχθηκαν από το UC Berkeley, απλοποιούν την ενσωμάτωση για να παρέχουν ζωντανή παρακολούθηση δεδομένων και να προωθούν την ευέλικτη λήψη αποφάσεων σε όλους τους τομείς και τις αγορές.
Μελέτες Περιπτώσεων: Επιτυχής Εφαρμογή Αισθητήρων Εδάφους
Οι αισθητήρες εδάφους βοηθούν τους αγρότες να εξοικονομήσουν νερό και χρήματα
Μια μελέτη του Πανεπιστημίου Clemson διαπίστωσε ότι οι αισθητήρες υγρασίας εδάφους μπορούν να αυξήσουν τους αγρότες«μέσο καθαρό εισόδημα κατά 20% αυξάνοντας την αποδοτικότητα της άρδευσης σε δοκιμασμένα χωράφια που καλλιεργούσαν φιστίκια, σόγια ή βαμβάκι.
Περισσότερα βιώσιμα αθλητικά γήπεδα
Οι αθλητικοί χώροι υιοθετούν επίσης αισθητήρες εδάφους. Το Στάδιο Γουέμπλεϊ και το Πάρκο Σίτιζενς Μπανκ (η έδρα των Φιλαδέλφεια Φίλις) είναι μεταξύ των αθλητικών χώρων που χρησιμοποιούν αισθητήρες εδάφους για τη διατήρηση καταπράσινων αθλητικών επιφανειών, μεγιστοποιώντας παράλληλα τη χρήση νερού και ενέργειας, σύμφωνα με τον κατασκευαστή αισθητήρων εδάφους Soil Scout.
Μελλοντικές τάσεις στην τεχνολογία αισθητήρων εδάφους
Οι αναδυόμενες τάσεις περιλαμβάνουν τη νανοτεχνολογία, με νανοσωματίδια με βάση τον χρυσό ή το άργυρο που αυξάνουν την ευαισθησία των αισθητήρων για την ανίχνευση ρύπων του εδάφους, όπως τα βαρέα μέταλλα.
Αισθητήρες επικαλυμμένοι με νανοενώσεις θα μπορούσαν να παρακολουθούν τα χαρακτηριστικά του εδάφους και στη συνέχεια να απελευθερώνουν θρεπτικά συστατικά, όπως οξυγόνο, ως απόκριση στις διακυμάνσεις της ποιότητας του εδάφους. Άλλοι υπολογίζουν βιοδείκτες, όπως τον αριθμό των γαιοσκωλήκων ή την ποικιλομορφία των μικροοργανισμών, μέσω ανάλυσης DNA, για τη βελτίωση του μικροβιώματος του εδάφους.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Απριλίου 2024