Senzorii de sol sunt o soluție care și-a dovedit meritul la scară mai mică și ar putea deveni neprețuită în scopuri agricole.
Ce sunt senzorii de sol?
Senzorii urmăresc condițiile solului, permițând colectarea și analiza datelor în timp real. Senzorii pot urmări aproape orice caracteristică a solului, cum ar fi ADN-ul microorganismelor rezidente, pentru a schimba echilibrul către un microbiom al solului mai sănătos, un randament crescut și o utilizare redusă a resurselor.
Diversele tipuri de senzori din agricultură utilizează diverse metode, cum ar fi semnalele electrice și măsurarea reflexiei undelor luminoase, pentru a stabili caracteristicile esențiale ale câmpului care pot transforma operațiunile agricole.
Tipuri de senzori de sol
Senzorii de sol pot măsura caracteristicile solului, cum ar fi conținutul de umiditate, temperatura, pH-ul, salinitatea, umiditatea, radiația fotosintetică și echilibrul nutrienților—în principal azotul, fosforul și potasiul (NPK) vitale.
Pe lângă beneficiile aduse gestionării culturilor, cum ar fi o calitate mai bună a boabelor și o levigare redusă a nutrienților, senzorii de sol pot oferi informații privind resursele de apă, stabilitatea terenurilor și schimbările climatice.
Alte cazuri de utilizare includ programarea irigațiilor, evaluările bazinelor hidrografice, profilarea ecologiei microbiene și prevenirea bolilor plantelor.
Beneficiile utilizării senzorilor de sol
Urmărirea stării solului oferă numeroase beneficii fermierilor și grădinarilor, inclusiv creșterea randamentului culturilor și o eficiență sporită a resurselor. IoT, serviciile cloud și integrarea inteligenței artificiale permit cultivatorilor să ia decizii bazate pe date.
Senzorii optimizează utilizarea îngrășămintelor, mențin plantele sănătoase, maximizează resursele și reduc la minimum scurgerile și degajările de gaze care atacă mediul. Monitorizarea constantă previne, de asemenea, problemele, cum ar fi izbucnirea de agenți patogeni sau compactarea solului.
Monitorizarea stării solului cu ajutorul senzorilor de sol poate, de asemenea, optimiza utilizarea îngrășămintelor și a apei.„Se estimează că aproximativ 30% din îngrășământul cu nitrați aplicat în SUA este spălat și contaminat de sursele de apă. Chiar și sistemele de irigații performante pot ajunge la o risipă de apă de până la 50%, iar agricultura este responsabilă pentru 70% din consumul global de apă dulce. Capacitatea de a reface eficient și eficace umiditatea solului ar putea avea un impact mare.
Instalarea și calibrarea senzorilor de sol
Fiecare senzor va avea propriul ghid de instalare, dar instalarea necesită de obicei săparea unei gropi sau a unui șanț într-un rând de cultură și plasarea senzorilor la mai multe adâncimi, inclusiv în apropierea rădăcinilor plantelor.
Pe o suprafață extinsă, cele mai bune practici dictează amplasarea în locuri care indică restul câmpului sau tipul de sol care urmează a fi gestionat, în apropierea emițătoarelor de apă și în contact direct cu solul (adică, fără bule de aer). Amplasamentele senzorilor ar trebui, de asemenea, semnalizate sau marcate în alt mod pe suprafață pentru a evita deteriorarea accidentală.
Pe lângă instalarea corectă, calibrarea senzorilor este esențială. Senzorii de sol înregistrează datele privind umiditatea solului ca și conținut volumetric de apă (VWC), iar fiecare tip de sol are propriul VWC. Senzorii de umiditate a solului au adesea sensibilități diferite și pot necesita calibrare individuală.
Depanare
Defecțiuni ale echipamentelor pot apărea din cauza problemelor electrice, a interferențelor cauzate de animale sălbatice sau a firelor conectate greșit. Orice scurgere de aer într-un tensiometru îl va face nesigur. Asigurarea adâncimii corecte de instalare și a metodelor de impermeabilizare pot ajuta la evitarea problemelor viitoare.
Tehnicile comune de depanare includ:
Verificarea sursei de alimentare și a circuitelor
Curățarea senzorilor fără utilizarea substanțelor chimice
Efectuarea întreținerii regulate pentru înlocuirea pieselor deteriorate conform instrucțiunilor producătorului„ghid de reparații
Monitorizarea sănătății solului
Senzorii de sol oferă o strategie mai precisă și simplificată pentru evaluarea sănătății solului. Evaluările convenționale ale solului sunt echivalentul unei biopsii, care poate dura săptămâni sau luni, în funcție de proprietățile solului.
Măsurătorile cu senzori sunt mult mai rapide, durând o oră sau două la fiecare 50 de acri. Senzorii afișează tot ce este necesar pentru o gestionare eficientă a culturilor, inclusiv conținutul de apă, tensiunea apei și prezența materiei organice.—un indicator important al sănătății generale a solului—fără a fi nevoie să se preleveze fizic probe de sol.
Integrare cu sistemele de management al fermei
Conform unui raport StartUS Insights, senzorii de sol sunt cea mai importantă tehnologie de monitorizare a solului datorită scalabilității, eficienței și utilității lor. Combinarea senzorilor de sol cu alte tehnologii agricole în plină expansiune, inclusiv cartografierea solului bazată pe inteligență artificială, imagistica aeriană, roboți de monitorizare automată a solului, sisteme de urmărire a emisiilor, analiza solului cu realitate augmentată, nanotehnologia și integrarea blockchain, poate optimiza managementul fermei.
Provocări și soluții în tehnologia senzorilor de sol
Conform unui raport al Universității din Nebraska din 2020, doar 12% dintre fermele din SUA utilizează senzori de umiditate a solului pentru a determina programele de irigare. Senzorii de sol au devenit mai viabili datorită îmbunătățirilor semnificative în ceea ce privește accesibilitatea, ușurința în utilizare și capacitățile de procesare și afișare a datelor, dar sunt necesare mai multe progrese.
Senzorii de sol trebuie să devină mai eficienți din punct de vedere al costurilor și interoperabili pentru adoptarea la nivel global. Există multe tipuri de senzori, ceea ce duce la o lipsă de standardizare și compatibilitate.
Multe tehnologii existente se bazează pe senzori proprietari, ceea ce poate îngreuna personalizarea. Progresele în tehnologia senzorilor, precum cele dezvoltate de UC Berkeley, simplifică integrarea pentru a oferi monitorizare a datelor în timp real și a promova luarea agilă a deciziilor în toate domeniile și piețele.
Studii de caz: Implementarea cu succes a senzorilor de sol
Senzorii de sol îi ajută pe fermieri să economisească apă și bani
Un studiu al Universității Clemson a descoperit că senzorii de umiditate a solului pot crește productivitatea fermierilor„venitul net mediu cu 20% prin creșterea eficienței irigațiilor în câmpurile testate care cultivau arahide, soia sau bumbac.
Terenuri de sport mai sustenabile
Și arenele sportive adoptă senzori de sol. Stadionul Wembley și Citizens Bank Park (casa echipei Philadelphia Phillies) se numără printre arenele sportive care utilizează senzori de sol pentru a menține suprafețe de joc luxuriante, maximizând în același timp consumul de apă și energie, potrivit producătorului de senzori de sol Soil Scout.
Tendințe viitoare în tehnologia senzorilor de sol
Printre tendințele emergente se numără nanotehnologia, cu nanoparticule pe bază de aur sau argint care cresc sensibilitatea senzorilor pentru detectarea poluanților din sol, precum metalele grele.
Senzorii acoperiți cu nanocompuși ar putea urmări caracteristicile solului și apoi elibera nutrienți, cum ar fi oxigenul, ca răspuns la fluctuațiile calității solului. Alții calculează bioindicatori, cum ar fi numărul de râme sau diversitatea microorganismelor, prin analiza ADN-ului, pentru a îmbunătăți microbiomul solului.
Data publicării: 09 aprilie 2024