Η ντομάτα (Solanum lycopersicum L.) είναι μια από τις καλλιέργειες υψηλής αξίας στην παγκόσμια αγορά και καλλιεργείται κυρίως υπό άρδευση. Η παραγωγή ντομάτας συχνά παρεμποδίζεται από δυσμενείς συνθήκες όπως το κλίμα, το έδαφος και οι υδάτινοι πόροι. Τεχνολογίες αισθητήρων έχουν αναπτυχθεί και εγκατασταθεί σε όλο τον κόσμο για να βοηθήσουν τους αγρότες να αξιολογήσουν τις συνθήκες καλλιέργειας, όπως η διαθεσιμότητα νερού και θρεπτικών συστατικών, το pH του εδάφους, η θερμοκρασία και η τοπολογία.
Παράγοντες που σχετίζονται με τη χαμηλή παραγωγικότητα των τοματών. Η ζήτηση για ντομάτες είναι υψηλή τόσο στις αγορές νωπής κατανάλωσης όσο και στις αγορές βιομηχανικής (μεταποίησης) παραγωγής. Χαμηλές αποδόσεις ντομάτας παρατηρούνται σε πολλούς γεωργικούς τομείς, όπως στην Ινδονησία, η οποία σε μεγάλο βαθμό ακολουθεί τα παραδοσιακά γεωργικά συστήματα. Η εισαγωγή τεχνολογιών όπως οι εφαρμογές και οι αισθητήρες που βασίζονται στο Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT) έχει αυξήσει σημαντικά την απόδοση διαφόρων καλλιεργειών, συμπεριλαμβανομένων των τοματών.
Η έλλειψη χρήσης ετερογενών και σύγχρονων αισθητήρων λόγω ανεπαρκών πληροφοριών οδηγεί επίσης σε χαμηλές αποδόσεις στη γεωργία. Η συνετή διαχείριση του νερού παίζει σημαντικό ρόλο στην αποφυγή της αποτυχίας των καλλιεργειών, ειδικά στις φυτείες τομάτας.
Η υγρασία του εδάφους είναι ένας άλλος παράγοντας που καθορίζει την απόδοση της ντομάτας, καθώς είναι απαραίτητη για τη μεταφορά θρεπτικών συστατικών και άλλων ενώσεων από το έδαφος στο φυτό. Η διατήρηση της θερμοκρασίας του φυτού είναι σημαντική, καθώς επηρεάζει την ωρίμανση των φύλλων και των καρπών.
Η βέλτιστη υγρασία του εδάφους για τα φυτά τομάτας κυμαίνεται μεταξύ 60% και 80%. Η ιδανική θερμοκρασία για μέγιστη παραγωγή τομάτας είναι μεταξύ 24 και 28 βαθμών Κελσίου. Πάνω από αυτό το εύρος θερμοκρασίας, η ανάπτυξη των φυτών και η ανάπτυξη ανθέων και καρπών δεν είναι βέλτιστες. Εάν οι συνθήκες του εδάφους και οι θερμοκρασίες παρουσιάζουν μεγάλες διακυμάνσεις, η ανάπτυξη των φυτών θα είναι αργή και καχεκτική και οι ντομάτες θα ωριμάζουν ανομοιόμορφα.
Αισθητήρες που χρησιμοποιούνται στην καλλιέργεια τομάτας. Έχουν αναπτυχθεί αρκετές τεχνολογίες για την ακριβή διαχείριση των υδάτινων πόρων, οι οποίες βασίζονται κυρίως σε τεχνικές εγγύς και τηλεπισκόπησης. Για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε νερό στα φυτά, χρησιμοποιούνται αισθητήρες που αξιολογούν τη φυσιολογική κατάσταση των φυτών και του περιβάλλοντός τους. Για παράδειγμα, αισθητήρες που βασίζονται σε ακτινοβολία terahertz σε συνδυασμό με μετρήσεις υγρασίας μπορούν να προσδιορίσουν την ποσότητα πίεσης στη λεπίδα.
Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε νερό στα φυτά βασίζονται σε μια ποικιλία οργάνων και τεχνολογιών, όπως η φασματοσκοπία ηλεκτρικής σύνθετης αντίστασης, η φασματοσκοπία εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (NIR), η τεχνολογία υπερήχων και η τεχνολογία σφιγκτήρα φύλλων. Οι αισθητήρες υγρασίας εδάφους και οι αισθητήρες αγωγιμότητας χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της δομής του εδάφους, της αλατότητας και της αγωγιμότητας.
Αισθητήρες υγρασίας και θερμοκρασίας εδάφους, καθώς και αυτόματο σύστημα ποτίσματος. Για να επιτευχθεί βέλτιστη απόδοση, οι ντομάτες απαιτούν ένα κατάλληλο σύστημα ποτίσματος. Η αυξανόμενη έλλειψη νερού απειλεί την αγροτική παραγωγή και την επισιτιστική ασφάλεια. Η χρήση αποτελεσματικών αισθητήρων μπορεί να διασφαλίσει τη βέλτιστη χρήση των υδάτινων πόρων και να μεγιστοποιήσει τις αποδόσεις των καλλιεργειών.
Οι αισθητήρες υγρασίας εδάφους εκτιμούν την υγρασία του εδάφους. Οι πρόσφατα ανεπτυγμένοι αισθητήρες υγρασίας εδάφους περιλαμβάνουν δύο αγώγιμες πλάκες. Όταν αυτές οι πλάκες εκτίθενται σε ένα αγώγιμο μέσο (όπως το νερό), τα ηλεκτρόνια από την άνοδο θα μεταναστεύσουν στην κάθοδο. Αυτή η κίνηση ηλεκτρονίων θα δημιουργήσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο μπορεί να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας ένα βολτόμετρο. Αυτός ο αισθητήρας ανιχνεύει την παρουσία νερού στο έδαφος.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι αισθητήρες εδάφους συνδυάζονται με θερμίστορ που μπορούν να μετρήσουν τόσο τη θερμοκρασία όσο και την υγρασία. Τα δεδομένα από αυτούς τους αισθητήρες υποβάλλονται σε επεξεργασία και παράγουν μια μονογραμμική, αμφίδρομη έξοδο που αποστέλλεται στο αυτοματοποιημένο σύστημα έκπλυσης. Όταν τα δεδομένα θερμοκρασίας και υγρασίας φτάσουν σε συγκεκριμένα όρια, ο διακόπτης της αντλίας νερού θα ενεργοποιηθεί ή θα απενεργοποιηθεί αυτόματα.
Το Bioristor είναι ένας βιοηλεκτρονικός αισθητήρας. Η βιοηλεκτρονική χρησιμοποιείται για τον έλεγχο των φυσιολογικών διεργασιών των φυτών και των μορφολογικών τους χαρακτηριστικών. Πρόσφατα, αναπτύχθηκε ένας αισθητήρας in vivo που βασίζεται σε οργανικά ηλεκτροχημικά τρανζίστορ (OECT), κοινώς γνωστά ως βιοαντιστάσεις. Ο αισθητήρας χρησιμοποιήθηκε στην καλλιέργεια ντομάτας για την αξιολόγηση αλλαγών στη σύνθεση του φυτικού χυμού που ρέει στο ξύλωμα και το φλοίωμα των αναπτυσσόμενων φυτών ντομάτας. Ο αισθητήρας λειτουργεί σε πραγματικό χρόνο μέσα στο σώμα χωρίς να παρεμβαίνει στη λειτουργία του φυτού.
Δεδομένου ότι η βιοαντίσταση μπορεί να εμφυτευτεί απευθείας στους μίσχους των φυτών, επιτρέπει την in vivo παρατήρηση φυσιολογικών μηχανισμών που σχετίζονται με την κίνηση ιόντων στα φυτά υπό συνθήκες στρες όπως η ξηρασία, η αλατότητα, η ανεπαρκής πίεση ατμών και η υψηλή σχετική υγρασία. Το Biostor χρησιμοποιείται επίσης για την ανίχνευση παθογόνων και τον έλεγχο παρασίτων. Ο αισθητήρας χρησιμοποιείται επίσης για την παρακολούθηση της κατάστασης του νερού των φυτών.
Ώρα δημοσίευσης: 01 Αυγούστου 2024