Ґрунтові сенсори – це одне з рішень, яке довело свою перевагу в менших масштабах і може стати безцінним для сільськогосподарських цілей.
Що таке ґрунтові датчики?
Датчики відстежують стан ґрунту, що дозволяє збирати та аналізувати дані в режимі реального часу. Датчики можуть відстежувати майже будь-яку характеристику ґрунту, таку як ДНК резидентних мікроорганізмів, щоб змістити баланс у бік здоровішого ґрунтового мікробіому, збільшення врожайності та зменшення використання ресурсів.
Різні типи датчиків у сільському господарстві використовують різноманітні методи, такі як електричні сигнали та вимірювання відбиття світлових хвиль, для визначення важливих характеристик поля, які можуть трансформувати сільськогосподарські операції.
Типи ґрунтових датчиків
Ґрунтові сенсори можуть вимірювати такі характеристики ґрунту, як вміст вологи, температура, pH, солоність, вологість, фотосинтетичне випромінювання та баланс поживних речовин.—головним чином життєво важливі азот, фосфор і калій (NPK).
Окрім переваг у управлінні сільськогосподарськими культурами, таких як краща якість зерна та зменшення вимивання поживних речовин, ґрунтові датчики можуть інформувати про прогнози щодо водних ресурсів, стабільності земель та зміни клімату.
Інші варіанти використання включають планування зрошення, оцінку водозборів, профілювання мікробної екології та профілактику хвороб рослин.
Переваги використання ґрунтових датчиків
Відстеження стану ґрунту надає багато переваг для фермерів та садівників, включаючи збільшення врожайності та підвищення ефективності використання ресурсів. Інтернет речей, хмарні сервіси та інтеграція штучного інтелекту дозволяють фермерам приймати рішення на основі даних.
Датчики оптимізують використання добрив, підтримують здоров'я рослин, максимізують використання ресурсів та мінімізують стік та виділення газів, що забруднюють навколишнє середовище. Постійний моніторинг також запобігає таким проблемам, як спалахи патогенів або ущільнення ґрунту.
Моніторинг стану ґрунту за допомогою ґрунтових датчиків також може оптимізувати використання добрив та води.'За оцінками, приблизно 30% нітратних добрив, що застосовуються в США, змивається та забруднює джерела води. Навіть вмілі іригаційні системи можуть призвести до втрат до 50% води, а сільське господарство відповідає за 70% світового споживання прісної води. Здатність ефективно та результативно поповнювати вологу ґрунту може мати великий вплив.
Встановлення та калібрування ґрунтових датчиків
Кожен датчик матиме власний посібник з встановлення, але зазвичай для встановлення потрібно викопати яму або траншею в рядку культури та розмістити датчики на різній глибині, зокрема поблизу коріння рослин.
На великій площі найкращі практики диктують розміщення датчиків на місцях, що вказують на решту поля або тип ґрунту, що підлягає обробці, поблизу джерел води та в безпосередньому контакті з ґрунтом (тобто без повітряних кишень). Місця встановлення датчиків також повинні бути позначені прапорцями або іншим чином позначені на поверхні, щоб уникнути випадкового пошкодження.
Окрім правильного встановлення, ключовим є калібрування датчика. Датчики ґрунту реєструють дані про вологість ґрунту як об'ємний вміст води (ОВВ), і кожен тип ґрунту має свій власний ОВВ. Датчики вологості ґрунту часто мають різну чутливість і можуть потребувати індивідуального калібрування.
Усунення несправностей
Поломки обладнання можуть виникати через електричні проблеми, перешкоди від диких тварин або неправильно підключені дроти. Будь-яке просочування повітря в тензіометр зробить його ненадійним. Забезпечення правильної глибини встановлення та методів гідроізоляції може допомогти уникнути проблем у майбутньому.
Поширені методи усунення несправностей включають:
Перевірка блоку живлення та схеми
Очищення датчиків без використання хімікатів
Проведення регулярного технічного обслуговування для заміни пошкоджених деталей відповідно до рекомендацій виробника'посібник з ремонту
Моніторинг здоров'я ґрунту
Ґрунтові сенсори пропонують точнішу та оптимізовану стратегію оцінки стану ґрунту. Традиційні оцінки ґрунту еквівалентні біопсії, яка може тривати тижні або місяці, залежно від властивостей ґрунту.
Вимірювання за допомогою датчиків набагато швидші, займаючи годину-дві на кожні 50 акрів. Датчики відображають усе необхідне для ефективного управління культурами, включаючи вміст води, тиск води та наявність органічної речовини.—чудовий показник загального стану ґрунту—без необхідності фізичного видалення зразків ґрунту.
Інтеграція з системами управління фермерським господарством
Згідно зі звітом StartUS Insights, ґрунтові датчики є найефективнішою технологією моніторингу ґрунту завдяки своїй масштабованості, ефективності та корисності. Поєднання ґрунтових датчиків з іншими швидкозростаючими сільськогосподарськими технологіями, включаючи картографування ґрунту на базі штучного інтелекту, аерофотозйомку, автоматизованих роботів для моніторингу ґрунту, трекери викидів, аналіз ґрунту з доповненою реальністю, нанотехнології та інтеграцію блокчейну, може оптимізувати управління фермерським господарством.
Проблеми та рішення в технології ґрунтових сенсорів
Згідно зі звітом Університету Небраски за 2020 рік, лише 12% ферм США використовують датчики вологості ґрунту для визначення графіків поливу. Ґрунтові датчики стали більш життєздатними завдяки значним покращенням доступності, зручності використання, а також можливостей обробки та відображення даних, але потрібен подальший прогрес.
Ґрунтові датчики повинні стати більш економічно ефективними та сумісними для глобального впровадження. Існує багато типів датчиків, що призводить до відсутності стандартизації та сумісності.
Багато існуючих технологій залежать від власних датчиків, що може ускладнити налаштування. Досягнення в сенсорних технологіях, такі як розроблені Каліфорнійським університетом у Берклі, спрощують адаптацію, забезпечуючи моніторинг даних у реальному часі та сприяючи гнучкому прийняттю рішень у різних галузях та на різних ринках.
Тематичні дослідження: Успішне впровадження ґрунтових датчиків
Датчики ґрунту допомагають фермерам економити воду та гроші
Дослідження Університету Клемсона показало, що датчики вологості ґрунту можуть збільшити...'середній чистий дохід на 20% шляхом підвищення ефективності зрошення на тестованих полях, де вирощували арахіс, сою або бавовну.
Більше екологічно чистих спортивних полів
Спортивні майданчики також впроваджують датчики ґрунту. Стадіон «Вемблі» та «Сітізенс Банк Парк» (домашній стадіон команди «Філадельфія Філліс») є одними з тих, що використовують датчики ґрунту для підтримки пишної зелені на поверхні ігрового майданчика, одночасно максимізуючи використання води та енергії, повідомляє Soil Scout, виробник датчиків ґрунту.
Майбутні тенденції в технології ґрунтових сенсорів
Нові тенденції включають нанотехнології з наночастинками на основі золота або срібла, які підвищують чутливість датчиків для виявлення забруднювачів ґрунту, таких як важкі метали.
Датчики, покриті наносполуками, можуть відстежувати характеристики ґрунту, а потім вивільняти поживні речовини, такі як кисень, у відповідь на коливання його якості. Інші розраховують біоіндикатори, такі як кількість дощових черв'яків або різноманітність мікроорганізмів, за допомогою аналізу ДНК, щоб покращити мікробіом ґрунту.
Час публікації: 09 квітня 2024 р.