Датчики ґрунту є одним із рішень, яке довело свою ефективність у менших масштабах і може стати неоціненним для сільськогосподарських цілей.
Що таке датчики ґрунту?
Датчики відстежують стан ґрунту, що дозволяє збирати та аналізувати дані в реальному часі.Датчики можуть відстежувати майже будь-яку характеристику ґрунту, як-от ДНК резидентних мікроорганізмів, щоб змінити баланс у бік здоровішого мікробіому ґрунту, збільшення врожайності та зменшення використання ресурсів.
Різні типи датчиків у сільському господарстві використовують різноманітні методи, такі як електричні сигнали та вимірювання відбиття світлових хвиль, щоб визначити основні характеристики поля, які можуть змінити сільськогосподарські операції.
Типи ґрунтових датчиків
Датчики ґрунту можуть вимірювати такі характеристики ґрунту, як вміст вологи, температура, pH, солоність, вологість, фотосинтетична радіація та баланс поживних речовин—в основному життєво важливі азот, фосфор і калій (NPK).
На додаток до переваг управління врожаєм, таких як краща якість зерна та зменшення вимивання поживних речовин, датчики ґрунту можуть інформувати про прогнози щодо водних ресурсів, стабільності землі та зміни клімату.
Інші варіанти використання включають планування зрошення, оцінку водозбору, мікробний екологічний профіль і профілактику захворювань рослин.
Переваги використання датчиків ґрунту
Відстеження стану ґрунту дає багато переваг для фермерів і садівників, зокрема підвищення врожайності та підвищення ефективності використання ресурсів.Інтернет речей, хмарні сервіси та інтеграція ШІ дозволяють виробникам приймати рішення на основі даних.
Датчики оптимізують використання добрив, підтримують рослини здоровими, максимізують ресурси та мінімізують стікання та виділення газів, які негативно впливають на навколишнє середовище.Постійний моніторинг також запобігає таким проблемам, як спалахи патогенів або ущільнення ґрунту.
Моніторинг стану ґрунту за допомогою датчиків ґрунту також може оптимізувати використання добрив і води.Це'За оцінками, приблизно 30% нітратних добрив, що застосовуються в США, змивається та забруднює джерела води.Навіть досвідчені іригаційні системи можуть втрачати до 50% води, а на сільське господарство припадає 70% глобального використання прісної води.Здатність ефективно та результативно поповнювати вологість ґрунту може мати великий вплив.
Встановлення та калібрування датчиків ґрунту
Кожен датчик матиме власну інструкцію зі встановлення, але для встановлення зазвичай потрібно викопати яму чи траншею в рядку культур і розташувати датчики на різній глибині, зокрема біля коренів рослин.
На великій площі найкращі практики передбачають розміщення на ділянках, що вказують на іншу частину поля або тип ґрунту, який потрібно обробляти, поблизу джерел викидів води та в прямому контакті з ґрунтом (тобто без повітряних кишень).Розташування датчиків також має бути позначено прапорцями або іншим чином позначено на поверхні, щоб уникнути випадкового пошкодження.
Окрім правильного встановлення, калібрування датчика є ключовим.Датчики ґрунту реєструють дані про вологість ґрунту як об’ємний вміст води (VWC), і кожен тип ґрунту має свій власний VWC.Датчики вологості ґрунту часто мають різну чутливість, і їх, можливо, потрібно буде відкалібрувати окремо.
Вирішення проблем
Збої в роботі обладнання можуть виникати через проблеми з електрикою, втручання диких тварин або неправильне підключення проводів.Будь-який витік повітря в тензіометр зробить його ненадійним.Забезпечення правильної глибини встановлення та методів гідроізоляції може допомогти уникнути проблем у майбутньому.
Загальні методи усунення несправностей включають:
Перевірка джерела живлення та схеми
Очищення датчиків без використання хімікатів
Виконання регулярного технічного обслуговування для заміни пошкоджених частин відповідно до виробника'посібник з ремонту
Моніторинг стану ґрунту
Ґрунтові датчики пропонують більш точну, спрощену стратегію оцінки здоров’я ґрунту.Звичайні оцінки ґрунту є еквівалентом біопсії, яка може зайняти тижні або місяці, залежно від властивостей ґрунту.
Сенсорні вимірювання набагато швидші, займаючи одну-дві години на 50 акрів.Датчики відображають все необхідне для ефективного управління культурами, включаючи вміст води, напругу води та наявність органічних речовин—відмінний показник загального здоров'я ґрунту—без необхідності фізичного вилучення зразків ґрунту.
Інтеграція з системами управління фермами
Відповідно до звіту StartUS Insights, датчики ґрунту є найефективнішою технологією моніторингу ґрунту завдяки їх масштабованості, ефективності та корисності.Поєднання датчиків ґрунту з іншими розвиваючими сільськогосподарськими технологіями, зокрема картографуванням ґрунту на основі штучного інтелекту, аерофотозйомкою, автоматизованими роботами моніторингу ґрунту, трекерами викидів, аналізом ґрунту в доповненій реальності, нанотехнологіями та інтеграцією блокчейнів, може оптимізувати управління фермою.
Проблеми та рішення в технології датчиків ґрунту
Згідно зі звітом Університету Небраски за 2020 рік, лише 12% ферм США використовують датчики вологості ґрунту для визначення графіків зрошення.Датчики ґрунту стали більш життєздатними завдяки значним покращенням доступності, зручності для користувача, а також можливостей обробки та відображення даних, але потрібен більший прогрес.
Датчики ґрунту повинні стати більш економічно ефективними та сумісними для глобального впровадження.Існує багато типів датчиків, що призводить до відсутності стандартизації та сумісності.
Багато існуючих технологій покладаються на власні датчики, що може ускладнити налаштування.Удосконалення сенсорних технологій, як-от розроблені Каліфорнійським університетом у Берклі, спрощують адаптацію, щоб забезпечити моніторинг даних у реальному часі та сприяти гнучкому прийняттю рішень у різних галузях і на ринках.
Приклади: успішне впровадження датчиків ґрунту
Датчики ґрунту допомагають фермерам економити воду та гроші
Дослідження Університету Клемсона показало, що датчики вологості ґрунту можуть збільшити кількість фермерів'середній чистий дохід на 20% завдяки підвищенню ефективності зрошення на перевірених полях, де вирощували арахіс, сою або бавовну.
Більш екологічні спортивні поля
Спортивні об’єкти також використовують датчики ґрунту.За словами виробника датчиків ґрунту Soil Scout, стадіон Wembley та Citizens Bank Park (домашня арена Philadelphia Phillies) належать до спортивних об’єктів, які використовують датчики ґрунту для підтримки пишних ігрових поверхонь при максимальному споживанні води та енергії.
Майбутні тенденції в технології датчиків грунту
Нові тенденції включають нанотехнології з наночастинками на основі золота чи срібла, які підвищують чутливість сенсора 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 якості ґрунту.Інші обчислюють біоіндикатори, такі як кількість дощових черв’яків або різноманітність мікроорганізмів, за допомогою аналізу ДНК, щоб покращити мікробіом ґрунту.
Час публікації: 09 квітня 2024 р