Ґрунтові датчики допомагають фермерам оцінювати умови вирощування, такі як доступність води та поживних речовин, pH ґрунту, температуру та топографію.

Помідор (Solanum lycopersicum L.) є однією з високоцінних культур на світовому ринку та вирощується переважно в умовах зрошення. Виробництво помідорів часто гальмується несприятливими умовами, такими як клімат, ґрунт та водні ресурси. Сенсорні технології були розроблені та встановлені по всьому світу, щоб допомогти фермерам оцінити умови вирощування, такі як доступність води та поживних речовин, pH ґрунту, температура та топологія.
Фактори, пов'язані з низькою врожайністю помідорів. Попит на помідори високий як на ринках свіжого споживання, так і на ринках промислового (переробного) виробництва. Низька врожайність помідорів спостерігається в багатьох сільськогосподарських секторах, таких як Індонезія, яка значною мірою дотримується традиційних систем землеробства. Впровадження таких технологій, як додатки та сенсори на основі Інтернету речей (IoT), значно збільшило врожайність різних культур, включаючи помідори.
Відсутність використання гетерогенних та сучасних датчиків через недостатню інформацію також призводить до низької врожайності в сільському господарстві. Розумне управління водними ресурсами відіграє важливу роль у запобіганні неврожаю, особливо на томатних плантаціях.
Вологість ґрунту – це ще один фактор, що визначає врожайність помідорів, оскільки вона необхідна для перенесення поживних речовин та інших сполук з ґрунту до рослини. Підтримка температури рослини є важливою, оскільки вона впливає на стиглість листя та плодів.
Оптимальна вологість ґрунту для рослин томатів становить від 60% до 80%. Ідеальна температура для максимального врожаю томатів становить від 24 до 28 градусів Цельсія. Вище цього температурного діапазону ріст рослин, а також розвиток квітів і плодів є неоптимальними. Якщо стан ґрунту та температура сильно коливаються, ріст рослин буде повільним і затримуватиметься, а помідори дозріватимуть нерівномірно.
Датчики, що використовуються у вирощуванні томатів. Для точного управління водними ресурсами було розроблено кілька технологій, головним чином на основі методів проксимального та дистанційного зондування. Для визначення вмісту води в рослинах використовуються датчики, які оцінюють фізіологічний стан рослин та їхнього середовища. Наприклад, датчики на основі терагерцового випромінювання в поєднанні з вимірюваннями вологості можуть визначати величину тиску на лопатку.
Датчики, що використовуються для визначення вмісту води в рослинах, базуються на різноманітних приладах і технологіях, включаючи спектроскопію електричного імпедансу, спектроскопію ближнього інфрачервоного (NIR) діапазону, ультразвукову технологію та технологію затискання листя. Датчики вологості ґрунту та датчики провідності використовуються для визначення структури ґрунту, солоності та провідності.
Датчики вологості та температури ґрунту, а також автоматична система поливу. Для отримання оптимального врожаю помідорам потрібна належна система поливу. Зростаючий дефіцит води загрожує сільськогосподарському виробництву та продовольчій безпеці. Використання ефективних датчиків може забезпечити оптимальне використання водних ресурсів та максимізувати врожайність.
Датчики вологості ґрунту оцінюють вологість ґрунту. Нещодавно розроблені датчики вологості ґрунту містять дві провідні пластини. Коли ці пластини піддаються впливу провідного середовища (наприклад, води), електрони з анода мігрують до катода. Цей рух електронів створює електричний струм, який можна виявити за допомогою вольтметра. Цей датчик виявляє наявність води в ґрунті.
У деяких випадках датчики ґрунту поєднуються з термісторами, які можуть вимірювати як температуру, так і вологість. Дані з цих датчиків обробляються та генерують однолінійний двонаправлений вихідний сигнал, який надсилається до автоматизованої системи промивання. Коли дані про температуру та вологість досягають певних порогових значень, водяний насос автоматично вмикається або вимикається.
Біористор – це біоелектронний датчик. Біоелектроніка використовується для контролю фізіологічних процесів рослин та їхніх морфологічних характеристик. Нещодавно було розроблено датчик in vivo на основі органічних електрохімічних транзисторів (OECT), які зазвичай називають біорезисторами. Датчик використовувався у вирощуванні томатів для оцінки змін у складі рослинного соку, що тече в ксилемі та флоемі рослин томатів, що ростуть. Датчик працює в режимі реального часу всередині організму, не втручаючись у функціонування рослини.
Оскільки біорезистор можна імплантувати безпосередньо в стебла рослин, це дозволяє спостерігати in vivo фізіологічні механізми, пов'язані з рухом іонів у рослинах за стресових умов, таких як посуха, засоленість, недостатній тиск пари та висока відносна вологість. Біостор також використовується для виявлення патогенів та боротьби зі шкідниками. Датчик також використовується для моніторингу стану води у рослин.