Сензорите за почва са едно решение, което е доказало своята стойност в по-малки мащаби и би могло да стане безценно за селскостопански цели.
Какво представляват почвените сензори?
Сензорите проследяват почвените условия, което позволява събиране и анализ на данни в реално време. Сензорите могат да проследяват почти всяка характеристика на почвата, като например ДНК-то на местните микроорганизми, за да изместят баланса към по-здравословен почвен микробиом, повишен добив и намалено използване на ресурси.
Различните видове сензори в селското стопанство използват разнообразни методи, като например електрически сигнали и измерване на отражението на светлинните вълни, за да установят основните характеристики на полето, които могат да трансформират земеделските операции.
Видове почвени сензори
Почвените сензори могат да измерват характеристики на почвата, като например съдържание на влага, температура, pH, соленост, влажност, фотосинтетична радиация и хранителен баланс.—главно жизненоважните азот, фосфор и калий (NPK).
В допълнение към ползите за управлението на културите, като например по-добро качество на зърното и намалено излужване на хранителни вещества, почвените сензори могат да предоставят информация за прогнози относно водните ресурси, стабилността на земята и изменението на климата.
Други случаи на употреба включват планиране на напояването, оценки на водосборните басейни, профилиране на микробната екология и предотвратяване на болести по растенията.
Предимства от използването на почвени сензори
Проследяването на състоянието на почвата предоставя много предимства за фермерите и градинарите, включително повишен добив на култури и подобрена ефективност на ресурсите. Интернет на нещата, облачните услуги и интеграцията с изкуствен интелект позволяват на производителите да вземат решения, основани на данни.
Сензорите оптимизират употребата на торове, поддържат растенията здрави, увеличават максимално ресурсите и минимизират оттичането и отделянето на газове, които замърсяват околната среда. Постоянното наблюдение предотвратява и проблеми, като например разпространение на патогени или уплътняване на почвата.
Мониторингът на състоянието на почвата с помощта на почвени сензори може също да оптимизира използването на торове и вода.„Според изчисленията, приблизително 30% от нитратните торове, прилагани в САЩ, отмиват и замърсяват водните източници. Дори умелите напоителни системи могат да достигнат до 50% загуба на вода, а селското стопанство е отговорно за 70% от световното потребление на прясна вода. Способността за ефикасно и ефективно възстановяване на почвената влага може да окаже голямо влияние.
Инсталиране и калибриране на почвени сензори
Всеки сензор ще има свое собствено ръководство за монтаж, но монтажът обикновено изисква изкопаване на дупка или изкоп в реда с култури и поставяне на сензорите на различни дълбочини, включително близо до корените на растенията.
На голяма площ, най-добрите практики диктуват разполагането им на места, показващи останалата част от полето или типа почва, която ще се управлява, близо до водоизточници и в пряк контакт с почвата (т.е. без въздушни джобове). Местата за сензори също трябва да бъдат обозначени с флагове или по друг начин маркирани на повърхността, за да се избегнат случайни повреди.
В допълнение към правилния монтаж, калибрирането на сензорите е ключово. Сензорите за почвена влажност регистрират данните за обемно водно съдържание (VWC), а всеки тип почва има свой собствен VWC. Сензорите за почвена влажност често имат различна чувствителност и може да се нуждаят от индивидуално калибриране.
Отстраняване на неизправности
Появите на повреди в оборудването могат да се дължат на електрически проблеми, смущения от диви животни или неправилно свързани кабели. Всяко изтичане на въздух в тензиометъра ще го направи ненадежден. Осигуряването на правилната дълбочина на монтаж и методи за хидроизолация може да помогне за избягване на бъдещи проблеми.
Често срещаните техники за отстраняване на неизправности включват:
Проверка на захранването и електрическите вериги
Почистване на сензорите без използване на химикали
Извършване на редовна поддръжка за подмяна на повредени части съгласно указанията на производителя„ръководство за ремонт
Мониторинг на здравето на почвата
Почвените сензори предлагат по-точна и рационализирана стратегия за оценка на състоянието на почвата. Конвенционалните оценки на почвата са еквивалентни на биопсия, която може да отнеме седмици или месеци, в зависимост от свойствата на почвата.
Сензорните измервания са много по-бързи, като отнемат един или два часа на 50 акра. Сензорите показват всичко необходимо за ефективно управление на културите, включително водно съдържание, водно налягане и наличие на органична материя.—отличен показател за цялостното състояние на почвата—без необходимост от физическо вземане на почвени проби.
Интеграция със системи за управление на ферми
Според доклад на StartUS Insights, почвените сензори са най-ефективната технология за мониторинг на почвата поради тяхната мащабируемост, ефективност и полезност. Комбинирането на почвени сензори с други бързо развиващи се земеделски технологии, включително картографиране на почвата, задвижвано от изкуствен интелект, въздушно изображение, автоматизирани роботи за мониторинг на почвата, тракери на емисии, анализ на почвата с добавена реалност, нанотехнологии и интеграция с блокчейн, може да оптимизира управлението на фермата.
Предизвикателства и решения в технологията на почвените сензори
Според доклад на Университета на Небраска от 2020 г., само 12% от фермите в САЩ използват сензори за влажност на почвата, за да определят графиците за напояване. Сензорите за почва са станали по-ефективни поради значителните подобрения в достъпността, удобството за потребителя и възможностите за обработка и показване на данни, но е необходим по-голям напредък.
Сензорите за почва трябва да станат по-рентабилни и оперативно съвместими за глобално приложение. Съществуват много видове сензори, което води до липса на стандартизация и съвместимост.
Много съществуващи технологии разчитат на собствени сензори, което може да затрудни персонализирането. Напредъкът в сензорните технологии, като тези, разработени от Калифорнийския университет в Бъркли, опростява внедряването, за да осигури наблюдение на данни в реално време и да насърчи гъвкавото вземане на решения в различни области и пазари.
Казуси: Успешно внедряване на почвени сензори
Сензорите за почва помагат на фермерите да пестят вода и пари
Проучване на университета Клемсън установи, че сензорите за влажност на почвата могат да увеличат...„среден нетен доход с 20% чрез увеличаване на ефективността на напояването в тествани полета, отглеждани фъстъци, соя или памук.
Повече устойчиви спортни игрища
Спортните съоръжения също внедряват сензори за почва. Стадион „Уембли“ и „Ситизънс Банк Парк“ (домът на „Филаделфия Филис“) са сред спортните съоръжения, използващи сензори за почва, за да поддържат буйни игрални повърхности, като същевременно увеличават максимално потреблението на вода и енергия, според производителя на сензори за почва Soil Scout.
Бъдещи тенденции в технологията на почвените сензори
Нововъзникващите тенденции включват нанотехнологиите, с наночастици на основата на злато или сребро, които повишават чувствителността на сензорите за откриване на замърсители на почвата, като тежки метали.
Сензори, покрити с наносъединения, биха могли да проследяват характеристиките на почвата и след това да освобождават хранителни вещества, като кислород, в отговор на колебанията в качеството ѝ. Други изчисляват биоиндикатори, като броя на земните червеи или разнообразието на микроорганизмите, чрез ДНК анализ, за да подобрят почвения микробиом.
Време на публикуване: 09 април 2024 г.