Pôdne senzory sú jedným z riešení, ktoré preukázalo svoju hodnotu v menších mierkach a mohlo by sa stať neoceniteľným pre poľnohospodárske účely.
Čo sú pôdne senzory?
Senzory sledujú stav pôdy, čo umožňuje zber a analýzu údajov v reálnom čase. Senzory dokážu sledovať takmer akúkoľvek charakteristiku pôdy, ako napríklad DNA rezidentných mikroorganizmov, a posunúť rovnováhu smerom k zdravšiemu pôdnemu mikrobiómu, zvýšenému výnosu a zníženému využívaniu zdrojov.
Rôzne typy senzorov v poľnohospodárstve využívajú rôzne metódy, ako sú elektrické signály a meranie odrazu svetelných vĺn, na zistenie základných charakteristík poľa, ktoré môžu transformovať poľnohospodárske operácie.
Typy pôdnych senzorov
Pôdne senzory dokážu merať charakteristiky pôdy, ako je obsah vlhkosti, teplota, pH, slanosť, fotosyntetické žiarenie a bilancia živín.—najmä životne dôležitý dusík, fosfor a draslík (NPK).
Okrem výhod pre manažment plodín, ako je lepšia kvalita zrna a znížené vyplavovanie živín, môžu pôdne senzory informovať o predpovediach týkajúcich sa vodných zdrojov, stability pôdy a klimatických zmien.
Medzi ďalšie prípady použitia patrí plánovanie zavlažovania, hodnotenie povodí, profilovanie mikrobiálnej ekológie a prevencia chorôb rastlín.
Výhody používania pôdnych senzorov
Sledovanie stavu pôdy prináša poľnohospodárom a záhradkárom mnoho výhod vrátane zvýšených výnosov plodín a efektívnejšieho využívania zdrojov. Internet vecí, cloudové služby a integrácia umelej inteligencie umožňujú pestovateľom robiť rozhodnutia na základe údajov.
Senzory optimalizujú používanie hnojív, udržiavajú rastliny zdravé, maximalizujú zdroje a minimalizujú odtok a uvoľňovanie plynov, ktoré zaťažujú životné prostredie. Neustále monitorovanie tiež predchádza problémom, ako sú prepuknutia patogénov alebo zhutňovanie pôdy.
Monitorovanie stavu pôdy pomocou pôdnych senzorov môže tiež optimalizovať spotrebu hnojív a vody.'Odhaduje sa, že približne 30 % dusičnanových hnojív aplikovaných v USA sa odplaví a kontaminuje vodné zdroje. Dokonca aj zdatné zavlažovacie systémy môžu dosiahnuť až 50 % plytvania vodou a poľnohospodárstvo je zodpovedné za 70 % celosvetovej spotreby sladkej vody. Schopnosť efektívne a účinne dopĺňať pôdnu vlhkosť by mohla mať veľký vplyv.
Inštalácia a kalibrácia pôdnych senzorov
Každý senzor bude mať vlastný návod na inštaláciu, ale inštalácia zvyčajne vyžaduje vykopanie jamy alebo priekopy v riadku plodiny a umiestnenie senzorov do rôznych hĺbok, vrátane blízkosti koreňov rastlín.
Na veľkej ploche osvedčené postupy diktujú umiestnenie na miestach, ktoré odrážajú zvyšok poľa alebo typ pôdy, ktorá sa má obhospodarovať, v blízkosti vodných zdrojov a v priamom kontakte s pôdou (t. j. bez vzduchových dutín). Miesta so senzormi by mali byť tiež označené vlajkami alebo inak vyznačené na povrchu, aby sa predišlo náhodnému poškodeniu.
Okrem správnej inštalácie je kľúčová kalibrácia senzora. Pôdne senzory registrujú údaje o vlhkosti pôdy ako objemový obsah vody (VWC) a každý typ pôdy má svoj vlastný VWC. Senzory vlhkosti pôdy majú často rôznu citlivosť a môže byť potrebné ich kalibrovať individuálne.
Riešenie problémov
Poruchy zariadení sa môžu vyskytnúť v dôsledku elektrických problémov, rušenia od voľne žijúcich živočíchov alebo nesprávne zapojených vodičov. Akýkoľvek únik vzduchu do tenziometra ho znehodnotí. Zabezpečenie správnej hĺbky inštalácie a metód hydroizolácie môže pomôcť predísť budúcim problémom.
Medzi bežné techniky riešenia problémov patria:
Kontrola napájacieho zdroja a obvodov
Čistenie senzorov bez použitia chemikálií
Vykonávanie pravidelnej údržby s cieľom výmeny poškodených dielov podľa pokynov výrobcu'sprievodca opravou
Monitorovanie zdravia pôdy
Pôdne senzory ponúkajú presnejšiu a efektívnejšiu stratégiu hodnotenia zdravia pôdy. Konvenčné hodnotenia pôdy sú ekvivalentom biopsie, ktorá môže trvať týždne alebo mesiace v závislosti od vlastností pôdy.
Merania senzormi sú oveľa rýchlejšie, trvajú hodinu alebo dve na 50 akrov. Senzory zobrazujú všetko potrebné pre efektívne hospodárenie s plodinami vrátane obsahu vody, tlaku vody a prítomnosti organickej hmoty.—skvelý ukazovateľ celkového zdravia pôdy—bez nutnosti fyzického odberu vzoriek pôdy.
Integrácia so systémami riadenia fariem
Podľa správy StartUS Insights sú pôdne senzory najefektívnejšou technológiou monitorovania pôdy vďaka svojej škálovateľnosti, efektívnosti a užitočnosti. Kombinácia pôdnych senzorov s inými rozvíjajúcimi sa poľnohospodárskymi technológiami, vrátane mapovania pôdy s využitím umelej inteligencie, leteckého snímania, automatizovaných robotov na monitorovanie pôdy, sledovačov emisií, analýzy pôdy s rozšírenou realitou, nanotechnológie a integrácie blockchainu, môže optimalizovať riadenie fariem.
Výzvy a riešenia v technológii pôdnych senzorov
Podľa správy Univerzity v Nebraske z roku 2020 iba 12 % amerických fariem používa senzory pôdnej vlhkosti na určenie zavlažovacích plánov. Pôdne senzory sa stali použiteľnejšími vďaka výraznému zlepšeniu dostupnosti, užívateľskej prívetivosti a možností spracovania a zobrazovania údajov, je však potrebný ďalší pokrok.
Pôdne senzory musia byť nákladovo efektívnejšie a interoperabilnejšie, aby sa mohli globálne prijať. Existuje mnoho typov senzorov, čo vedie k nedostatku štandardizácie a kompatibility.
Mnohé existujúce technológie sa spoliehajú na proprietárne senzory, čo môže sťažiť prispôsobenie. Pokroky v technológii senzorov, ako napríklad tie, ktoré vyvinula UC Berkeley, zjednodušujú zavádzanie, umožňujú monitorovanie údajov v reálnom čase a podporujú agilné rozhodovanie v rôznych oblastiach a na rôznych trhoch.
Prípadové štúdie: Úspešná implementácia pôdnych senzorov
Pôdne senzory pomáhajú farmárom šetriť vodu a peniaze
Štúdia Clemsonovej univerzity zistila, že senzory pôdnej vlhkosti môžu zvýšiť...'priemerný čistý príjem o 20 % zvýšením účinnosti zavlažovania na testovaných poliach, kde sa pestovali arašidy, sója alebo bavlna.
Viac udržateľných športovísk
Športoviská tiež zavádzajú pôdne senzory. Štadión Wembley a Citizens Bank Park (domov tímu Philadelphia Phillies) patria medzi športoviská, ktoré používajú pôdne senzory na udržiavanie sviežej hracej plochy a zároveň maximalizáciu spotreby vody a energie, uvádza výrobca pôdnych senzorov Soil Scout.
Budúce trendy v technológii pôdnych senzorov
Medzi vznikajúce trendy patrí nanotechnológia s nanočasticami na báze zlata alebo striebra, ktoré zvyšujú citlivosť senzorov na detekciu látok znečisťujúcich pôdu, ako sú ťažké kovy.
Senzory potiahnuté nanozlúčeninami by mohli sledovať vlastnosti pôdy a následne uvoľňovať živiny, ako napríklad kyslík, v reakcii na kolísavú kvalitu pôdy. Iné vypočítavajú bioindikátory, ako je počet dážďoviek alebo diverzita mikroorganizmov, prostredníctvom analýzy DNA s cieľom zlepšiť pôdny mikrobióm.
Čas uverejnenia: 9. apríla 2024