Почвените сензори са едно решение, което е доказано достойнството си в по-малки мащаби и може да стане безценно за селскостопански цели.
Какво представляват почвените сензори?
Сензорите проследяват почвените условия, позволявайки събиране и анализ на данни в реално време.Сензорите могат да проследяват почти всяка характеристика на почвата, като ДНК на местни микроорганизми, за да изместят баланса към по-здравословен почвен микробиом, повишен добив и намалено използване на ресурси.
Различните видове сензори в селското стопанство използват различни методи, като електрически сигнали и измерване на отражението на светлинни вълни, за да установят основните характеристики на полето, които могат да трансформират земеделските операции.
Видове почвени сензори
Сензорите за почва могат да измерват характеристики на почвата като съдържание на влага, температура, pH, соленост, влажност, фотосинтетична радиация и баланс на хранителни вещества—главно жизненоважните азот, фосфор и калий (NPK).
В допълнение към техните ползи за управление на културите, като по-добро качество на зърното и намалено измиване на хранителни вещества, почвените сензори могат да информират прогнозите относно водните ресурси, стабилността на земята и изменението на климата.
Други случаи на употреба включват планиране на напояване, оценки на водосбора, микробно екологично профилиране и предотвратяване на болести по растенията.
Ползи от използването на почвени сензори
Проследяването на състоянието на почвата осигурява много ползи за фермерите и градинарите, включително увеличен добив на култури и подобрена ефективност на ресурсите.IoT, облачните услуги и AI интеграцията позволяват на производителите да вземат решения, базирани на данни.
Сензорите оптимизират използването на тора, поддържат растенията здрави, максимизират ресурсите и минимизират оттичането и отделянето на газове, които атакуват околната среда.Постоянният мониторинг също така предотвратява проблеми, като огнища на патогени или уплътняване на почвата.
Мониторингът на състоянието на почвата с помощта на почвени сензори може също да оптимизира използването на тор и вода.То'Изчислено е, че приблизително 30% от нитратните торове, използвани в САЩ, се отмиват и замърсяват водоизточниците.Дори умелите напоителни системи могат да достигнат до 50% загуба на вода, а селското стопанство е отговорно за 70% от глобалното потребление на прясна вода.Способността за ефикасно и ефективно попълване на почвената влага може да има голямо влияние.
Инсталиране и калибриране на почвени сензори
Всеки сензор ще има собствено ръководство за инсталиране, но инсталирането обикновено изисква изкопаване на дупка или изкоп в реда на културата и поставяне на сензорите на различни дълбочини, включително близо до корените на растението.
Над голяма площ най-добрите практики диктуват разполагане на места, които са показателни за останалата част от полето или типа почва, която трябва да се управлява, в близост до източници на вода и в пряк контакт с почвата (т.е. без въздушни джобове).Местата на сензорите също трябва да бъдат маркирани или маркирани по друг начин на повърхността, за да се избегнат случайни повреди.
В допълнение към правилното инсталиране, калибрирането на сензора е ключово.Почвените сензори регистрират данните за влажността на почвата като обемно водно съдържание (VWC) и всеки тип почва има свой собствен VWC.Сензорите за влажност на почвата често имат различна чувствителност и може да се наложи да бъдат калибрирани индивидуално.
Отстраняване на неизправности
Повреди на оборудването могат да възникнат поради електрически проблеми, смущения от диви животни или неправилно свързани проводници.Всяко изтичане на въздух в тензиометър ще го направи ненадежден.Осигуряването на правилната дълбочина на монтаж и методите за хидроизолация могат да помогнат за избягване на бъдещи проблеми.
Обичайните техники за отстраняване на неизправности включват:
Проверка на захранването и електрическата верига
Почистване на сензорите без използване на химикали
Извършване на редовна поддръжка за подмяна на повредени части според производителя's ръководство за ремонт
Мониторинг на здравето на почвата
Почвените сензори предлагат по-точна, рационализирана стратегия за оценка на здравето 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 час или два на 50 акра.Сензорите показват всичко необходимо за ефективно управление на културите, включително водно съдържание, водно напрежение и наличие на органични вещества—чудесен показател за цялостното здраве на почвата—без необходимост от физическо отстраняване на почвени проби.
Интеграция със системи за управление на ферми
Според доклад на StartUS Insights сензорите за почва са най-въздействащата технология за мониторинг на почвата поради тяхната мащабируемост, ефективност и полезност.Комбинирането на почвени сензори с други процъфтяващи земеделски технологии, включително картографиране на почвата, задвижвано от AI, въздушни изображения, автоматизирани роботи за мониторинг на почвата, проследяващи емисии, анализ на почвата с добавена реалност, нанотехнологии и блокчейн интеграция, може да оптимизира управлението на фермата.
Предизвикателства и решения в технологията на почвените сензори
Въз основа на 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.Почвените сензори станаха по-жизнеспособни поради значителни подобрения в достъпността, удобството за потребителя и възможностите за обработка на данни и показване, но е необходим още напредък.
Почвените сензори трябва да станат по-рентабилни и оперативно съвместими за глобално приемане.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 сензорната технология, като тези, разработени от Калифорнийския университет в Бъркли, опростява включването, за да осигури мониторинг на данни на живо и да насърчи гъвкавото вземане на решения в различни области и пазари.
Казуси от практиката: Успешно внедряване на почвени сензори
Почвените сензори помагат на фермерите да пестят вода и пари
Проучване на университета Клемсън установи, че сензорите за влага в почвата могат да увеличат фермерите'среден нетен доход с 20% чрез увеличаване на ефективността на напояване в тествани полета, които отглеждат фъстъци, соя или памук.
По-устойчиви спортни игрища
Спортните обекти също приемат почвени сензори.Стадион Уембли и Citizens Bank Park (домът на Philadelphia Phillies) са сред спортните обекти, използващи почвени сензори за поддържане на буйни игрални повърхности, като същевременно се максимизира използването на вода и енергия, според производителя на почвени сензори Soil Scout.
Бъдещи тенденции в технологията на почвените сензори
Нововъзникващите тенденции включват нанотехнологии с наночастици на основата на злато или сребро, които повишават чувствителността на сензора за откриване на замърсители на почвата като тежки метали.
Сензори, покрити с нано-съединения, могат да проследяват характеристиките на почвата и след това да отделят хранителни вещества, като кислород, в отговор на променливото качество на почвата.Други изчисляват биоиндикатори, като брой земни червеи или разнообразие на микроорганизми, чрез ДНК анализ, за да подобрят микробиома на почвата.
Време на публикуване: 9 април 2024 г