Οι αισθητήρες εδάφους είναι μια λύση που έχει αποδείξει την αξία της σε μικρότερη κλίμακα 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 οικείων μικροοργανισμών, για να μετατοπίσουν την ισορροπία προς ένα πιο υγιές μικροβίωμα εδάφους, αυξημένη απόδοση και μειωμένη χρήση πόρων.
Οι διάφοροι τύποι αισθητήρων στη γεωργία χρησιμοποιούν ποικίλες μεθόδους, όπως ηλεκτρικά σήματα και μέτρηση της ανάκλασης των κυμάτων φωτός, για να εξακριβώσουν τα βασικά χαρακτηριστικά του πεδίου που μπορούν να μεταμορφώσουν τις γεωργικές εργασίες.
Τύποι αισθητήρων εδάφους
Οι αισθητήρες εδάφους μπορούν να μετρήσουν τα χαρακτηριστικά του εδάφους όπως η περιεκτικότητα σε υγρασία, θερμοκρασία, pH, αλατότητα, υγρασία, φωτοσυνθετική ακτινοβολία και ισορροπία θρεπτικών ουσιών—κυρίως το ζωτικό άζωτο, φώσφορο και κάλιο (NPK).
Εκτός από τα οφέλη τους στη διαχείριση των καλλιεργειών, όπως η καλύτερη ποιότητα σιτηρών και η μειωμένη έκπλυση θρεπτικών ουσιών, οι αισθητήρες εδάφους μπορούν να ενημερώσουν τις προβλέψεις σχετικά με τους υδάτινους πόρους, τη σταθερότητα της γης και την κλιματική αλλαγή.
Άλλες περιπτώσεις χρήσης περιλαμβάνουν προγραμματισμό άρδευσης, εκτιμήσεις λεκανών απορροής, μικροβιακό οικολογικό προφίλ και πρόληψη φυτικών ασθενειών.
Οφέλη από τη χρήση αισθητήρων εδάφους
Η παρακολούθηση της κατάστασης του εδάφους παρέχει πολλά οφέλη για τους αγρότες και τους κηπουρούς, συμπεριλαμβανομένης της αυξημένης απόδοσης των καλλιεργειών και της ενισχυμένης αποδοτικότητας των πόρων.Το IoT, οι υπηρεσίες cloud και η ενσωμάτωση AI 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 τα αέρια που επιτίθενται στο περιβάλλον.Η συνεχής παρακολούθηση αποτρέπει επίσης προβλήματα, όπως εστίες παθογόνων ή συμπίεση του εδάφους.
Η παρακολούθηση της κατάστασης του εδάφους χρησιμοποιώντας αισθητήρες εδάφους μπορεί επίσης να βελτιστοποιήσει τη χρήση λιπασμάτων και νερού.Το'Υπολογίζεται ότι περίπου το 30% του νιτρικού λιπάσματος που εφαρμόζεται στις ΗΠΑ ξεπλένει και μολύνει τις πηγές νερού.Ακόμη και τα έμπειρα συστήματα άρδευσης μπορούν να φτάσουν έως και το 50% της σπατάλης νερού και η γεωργία είναι υπεύθυνη για το 70% της παγκόσμιας χρήσης γλυκού νερού.Η ικανότητα αποτελεσματικής και αποτελεσματικής 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 απαιτεί συνήθως το σκάψιμο μιας τρύπας ή τάφρου μέσα σε μια σειρά καλλιέργειας και την τοποθέτηση των αισθητήρων σε πολλά βάθη, συμπεριλαμβανομένων κοντά στις ρίζες των φυτών.
Σε μια μεγάλη περιοχή, οι βέλτιστες πρακτικές υπαγορεύουν την τοποθέτηση σε τοποθεσίες που είναι ενδεικτικές του υπόλοιπου χωραφιού ή του τύπου εδάφους προς διαχείριση, κοντά σε εκπομπές νερού και σε άμεση επαφή με το έδαφος (δηλαδή, χωρίς θύλακες αέρα).Οι θέσεις των αισθητήρων θα πρέπει επίσης να επισημαίνονται ή να επισημαίνονται με άλλο τρόπο στην επιφάνεια για να αποφευχθεί η τυχαία ζημιά.
Εκτός από τη 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 το δικό του VWC.Οι αισθητήρες υγρασίας εδάφους έχουν συχνά διαφορετικές ευαισθησίες και μπορεί να χρειαστεί να βαθμονομηθούν μεμονωμένα.
Αντιμετώπιση προβλημάτων
Ενδέχεται να προκύψουν βλάβες του εξοπλισμού λόγω ηλεκτρικών προβλημάτων, παρεμβολών από άγρια φύση ή κακής σύνδεσης 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 κοινές τεχνικές αντιμετώπισης προβλημάτων περιλαμβάνουν:
Έλεγχος τροφοδοσίας και κυκλώματος
Καθαρισμός των αισθητήρων χωρίς χρήση χημικών
Εκτέλεση τακτικής συντήρησης για την αντικατάσταση κατεστραμμένων εξαρτημάτων σύμφωνα με τον κατασκευαστή's οδηγός επισκευής
Παρακολούθηση της υγείας του εδάφους
Οι αισθητήρες εδάφους προσφέρουν μια πιο ακριβή, βελτιωμένη στρατηγική για την αξιολόγηση της υγείας του εδάφους.Οι συμβατικές αξιολογήσεις του εδάφους είναι ισοδύναμες με μια βιοψία, η οποία μπορεί να διαρκέσει εβδομάδες ή μήνες, ανάλογα με τις ιδιότητες του εδάφους.
Οι μετρήσεις των αισθητήρων είναι πολύ πιο γρήγορες, χρειάζονται μία ή δύο ώρες ανά 50 στρέμματα.Οι αισθητήρες εμφανίζουν όλα τα απαραίτητα για την αποτελεσματική διαχείριση των καλλιεργειών, συμπεριλαμβανομένης της περιεκτικότητας σε νερό, της τάσης του νερού και της παρουσίας οργανικής ύλης—ένας μεγάλος δείκτης της συνολικής υγείας του εδάφους—χωρίς την ανάγκη φυσικής αφαίρεσης δειγμάτων εδάφους.
Ενοποίηση με Συστήματα Διαχείρισης Φάρμας
Σύμφωνα με μια αναφορά του StartUS Insights, οι αισθητήρες εδάφους είναι η πιο επιδραστική τεχνολογία παρακολούθησης του εδάφους λόγω της επεκτασιμότητας, της αποτελεσματικότητας και της χρησιμότητάς τους.Ο συνδυασμός αισθητήρων εδάφους με άλλες αναπτυσσόμενες γεωργικές τεχνολογίες, όπως χαρτογράφηση εδάφους με τεχνητή νοημοσύνη, εναέρια απεικόνιση, αυτοματοποιημένα ρομπότ παρακολούθησης εδάφους, ανιχνευτές εκπομπών, ανάλυση εδάφους επαυξημένης πραγματικότητας, νανοτεχνολογία και ενσωμάτωση blockchain, μπορεί να βελτιστοποιήσει τη διαχείριση του αγροκτήματος.
Προκλήσεις και λύσεις στην τεχνολογία αισθητήρων εδάφους
Με βάση μια έκθεση του Πανεπιστημίου της Νεμπράσκα του 2020, μόνο το 12% των αγροκτημάτων στις ΗΠΑ χρησιμοποιούν αισθητήρες υγρασίας εδάφους για να καθορίσουν τα χρονοδιαγράμματα άρδευσης.Οι αισθητήρες εδάφους έχουν γίνει πιο βιώσιμοι λόγω σημαντικών βελτιώσεων στην προσβασιμότητα, τη φιλικότητα προς τον χρήστη και τις δυνατότητες επεξεργασίας και εμφάνισης 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, οι οποίοι μπορούν να κάνουν την προσαρμογή δύσκολη.Οι εξελίξεις στην τεχνολογία αισθητήρων, όπως αυτές που αναπτύχθηκαν από το UC Berkeley, απλοποιούν την ενσωμάτωση για την παροχή ζωντανής παρακολούθησης δεδομένων και την προώθηση της ευέλικτης λήψης αποφάσεων σε τομείς και αγορές.
Μελέτες Περίπτωσης: Επιτυχής Εφαρμογή Αισθητηρίων Εδάφους
Οι αισθητήρες εδάφους βοηθούν τους αγρότες να εξοικονομήσουν νερό και χρήματα
Μια μελέτη του Πανεπιστημίου Clemson διαπίστωσε ότι οι αισθητήρες υγρασίας του εδάφους μπορούν να αυξήσουν τους αγρότες'μέσο καθαρό εισόδημα κατά 20% αυξάνοντας την αποτελεσματικότητα της άρδευσης σε ελεγχόμενα χωράφια που καλλιεργούν φιστίκια, σόγια ή βαμβάκι.
Περισσότερα βιώσιμα αθλητικά γήπεδα
Οι αθλητικοί χώροι υιοθετούν επίσης αισθητήρες εδάφους.Το Wembley Stadium και το Citizens Bank Park (το σπίτι των Philadelphia Phillies) είναι μεταξύ των αθλητικών χώρων που χρησιμοποιούν αισθητήρες εδάφους για να διατηρούν πλούσιες επιφάνειες παιχνιδιού ενώ μεγιστοποιούν τη χρήση νερού και ενέργειας, σύμφωνα με την εταιρεία κατασκευής αισθητήρων εδάφους Soil Scout.
Μελλοντικές τάσεις στην τεχνολογία αισθητήρων εδάφους
Οι αναδυόμενες τάσεις περιλαμβάνουν τη νανοτεχνολογία, με νανοσωματίδια με βάση το χρυσό ή το ασήμι που αυξάνουν την ευαισθησία του αισθητήρα για την ανίχνευση ρύπων του εδάφους όπως τα βαρέα μέταλλα.
Αισθητήρες επικαλυμμένοι με νανο-ενώσεις θα μπορούσαν να παρακολουθούν τα χαρακτηριστικά του εδάφους και στη συνέχεια να απελευθερώνουν θρεπτικά συστατικά, όπως το οξυγόνο, ως απόκριση στις διακυμάνσεις της ποιότητας του εδάφους.Άλλοι υπολογίζουν βιοδείκτες, όπως τον αριθμό των γαιοσκωλήκων ή την ποικιλότητα των μικροοργανισμών, μέσω ανάλυσης DNA, για να βελτιώσουν το μικροβίωμα του εδάφους.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-09-2024