Все по-ограничените земни и водни ресурси стимулират развитието на прецизно земеделие, което използва технология за дистанционно наблюдение, за да наблюдава данните за въздуха и почвата в реално време, за да помогне за оптимизиране на добивите от култури. Максимизирането на устойчивостта на тези технологии е от решаващо значение за правилното управление на околната среда и намаляване на разходите.
В проучване, публикувано наскоро в списанието Advanced Sustainable Systems, изследователи от университета в Осака са разработили безжична технология за измерване на влажността на почвата, която е до голяма степен биоразградима. Тази работа е важен етап в справянето с оставащите технически пречки в прецизното земеделие, като например безопасното изхвърляне на използвано сензорно оборудване.
Тъй като световното население продължава да расте, оптимизирането на селскостопанските добиви и минимизирането на използването на земя и вода е от съществено значение. Прецизното земеделие има за цел да отговори на тези противоречиви нужди, като използва сензорни мрежи за събиране на информация за околната среда, така че ресурсите да могат да бъдат разпределени по подходящ начин към земеделските земи, когато и където са необходими.
Дроновете и сателитите могат да събират огромно количество информация, но не са идеални за определяне на влажността на почвата и нивата на влага. За оптимално събиране на данни, устройствата за измерване на влага трябва да бъдат инсталирани на земята с висока плътност. Ако сензорът не е биоразградим, той трябва да бъде събран в края на жизнения му цикъл, което може да бъде трудоемко и непрактично. Постигането на електронна функционалност и биоразградимост в една технология е целта на настоящата работа.
„Нашата система включва множество сензори, безжично захранване и термовизионна камера за събиране и предаване на данни от сензори и местоположение“, обяснява Такааки Касуга, водещ автор на изследването. „Компонентите в почвата са предимно екологични и се състоят от нанохартия, субстрат, защитно покритие от естествен восък, въглероден нагревател и калаен проводник.“
Технологията се основава на факта, че ефективността на безжичния пренос на енергия към сензора съответства на температурата на нагревателя на сензора и влажността на околната почва. Например, при оптимизиране на позицията и ъгъла на сензора върху гладка почва, увеличаването на влажността на почвата от 5% до 30% намалява ефективността на предаване от ~46% до ~3%. След това термовизионната камера заснема изображения на района, за да събира едновременно данни за влажността на почвата и местоположението на сензорите. В края на сезона на прибиране на реколтата сензорите могат да бъдат заровени в почвата, за да се биоразградят.
„Успешно заснехме райони с недостатъчна почвена влажност, използвайки 12 сензора в демонстрационно поле с размери 0,4 x 0,6 метра“, каза Касуга. „В резултат на това нашата система може да се справи с високата плътност на сензорите, необходима за прецизно земеделие.“
Тази работа има потенциала да оптимизира прецизното земеделие в един свят с все по-ограничени ресурси. Максимизирането на ефективността на технологията на изследователите при неидеални условия, като например лошо разположение на сензорите и ъгли на наклона върху едри почви и евентуално други показатели за почвената среда, освен нивата на почвена влажност, би могло да доведе до широко използване на технологията от световната селскостопанска общност.
Време на публикуване: 30 април 2024 г.