Augsnes sensori ir viens no risinājumiem, kas ir pierādījis savu vērtību mazākā mērogā un varētu kļūt nenovērtējams lauksaimniecības vajadzībām.
Kas ir augsnes sensori?
Sensori seko līdzi augsnes apstākļiem, nodrošinot datu vākšanu un analīzi reāllaikā. Sensori var izsekot gandrīz jebkurai augsnes īpašībai, piemēram, rezidentu mikroorganismu DNS, lai mainītu līdzsvaru veselīgāka augsnes mikrobioma virzienā, palielinātu ražu un samazinātu resursu patēriņu.
Dažādie sensoru veidi lauksaimniecībā izmanto dažādas metodes, piemēram, elektriskos signālus un gaismas viļņu atstarošanās mērīšanu, lai noteiktu būtiskās lauka īpašības, kas var pārveidot lauksaimniecības darbības.
Augsnes sensoru veidi
Augsnes sensori var izmērīt augsnes īpašības, piemēram, mitruma saturu, temperatūru, pH līmeni, sāļumu, gaisa mitrumu, fotosintēzes starojumu un barības vielu līdzsvaru.—galvenokārt dzīvībai svarīgais slāpeklis, fosfors un kālijs (NPK).
Papildus ieguvumiem kultūraugu apsaimniekošanā, piemēram, labākai graudu kvalitātei un samazinātai barības vielu izskalošanai, augsnes sensori var sniegt prognozes par ūdens resursiem, zemes stabilitāti un klimata pārmaiņām.
Citi lietošanas gadījumi ietver apūdeņošanas plānošanu, ūdensšķirtņu novērtējumus, mikrobu ekoloģijas profilēšanu un augu slimību profilaksi.
Augsnes sensoru izmantošanas priekšrocības
Augsnes stāvokļa izsekošana sniedz daudz priekšrocību lauksaimniekiem un dārzniekiem, tostarp palielina ražu un uzlabo resursu efektivitāti. IoT, mākoņpakalpojumi un mākslīgā intelekta integrācija ļauj audzētājiem pieņemt uz datiem balstītus lēmumus.
Sensori optimizē mēslojuma izmantošanu, uztur augus veselīgus, maksimāli izmanto resursus un samazina noteci un gāzu izdalīšanos, kas ietekmē vidi. Pastāvīga uzraudzība arī novērš problēmas, piemēram, patogēnu uzliesmojumus vai augsnes sablīvēšanos.
Augsnes stāvokļa uzraudzība, izmantojot augsnes sensorus, var optimizēt arī mēslojuma un ūdens izmantošanu."Tiek lēsts, ka aptuveni 30% no ASV izmantotā nitrātu mēslojuma aizskalo un piesārņo ūdens avotus. Pat prasmīgas apūdeņošanas sistēmas var sasniegt pat 50% ūdens izšķērdēšanas, un lauksaimniecība ir atbildīga par 70% no pasaules saldūdens patēriņa. Spējai efektīvi un lietderīgi papildināt augsnes mitrumu varētu būt liela ietekme.
Augsnes sensoru uzstādīšana un kalibrēšana
Katram sensoram būs sava uzstādīšanas rokasgrāmata, taču uzstādīšanai parasti ir nepieciešams izrakt bedri vai tranšeju kultūraugu rindā un novietot sensorus vairākos dziļumos, tostarp augu sakņu tuvumā.
Lielā platībā labākā prakse nosaka izvietošanu vietās, kas norāda uz pārējo lauka daļu vai apsaimniekojamo augsnes tipu, ūdens avotu tuvumā un tiešā saskarē ar augsni (t. i., bez gaisa kabatām). Sensoru atrašanās vietas arī jāiezīmē uz virsmas ar karodziņiem vai citādi, lai izvairītos no nejaušiem bojājumiem.
Papildus pareizai uzstādīšanai ir svarīga sensoru kalibrēšana. Augsnes sensori reģistrē augsnes mitruma datus kā tilpuma ūdens saturu (VWC), un katram augsnes tipam ir savs VWC. Augsnes mitruma sensoriem bieži vien ir atšķirīga jutība, un tie var būt jākalibrē individuāli.
Problēmu novēršana
Iekārtu kļūmes var rasties elektrības problēmu, savvaļas dzīvnieku radītu traucējumu vai nepareizi pievienotu vadu dēļ. Jebkura gaisa noplūde tenzometrā padarīs to neuzticamu. Pareiza uzstādīšanas dziļuma un hidroizolācijas metožu nodrošināšana var palīdzēt izvairīties no problēmām nākotnē.
Bieži sastopamas problēmu novēršanas metodes ietver:
Barošanas avota un shēmas pārbaude
Sensoru tīrīšana bez ķimikālijām
Regulāras apkopes veikšana, lai nomainītu bojātās detaļas saskaņā ar ražotāja norādījumiem"remonta rokasgrāmata
Augsnes veselības uzraudzība
Augsnes sensori piedāvā precīzāku un racionalizētāku augsnes veselības novērtēšanas stratēģiju. Tradicionālie augsnes novērtējumi ir līdzvērtīgi biopsijai, kas var ilgt nedēļas vai mēnešus atkarībā no augsnes īpašībām.
Sensoru mērījumi ir daudz ātrāki, aizņemot stundu vai divas uz 50 akriem. Sensori attēlo visu nepieciešamo efektīvai kultūraugu apsaimniekošanai, tostarp ūdens saturu, ūdens spriegumu un organisko vielu klātbūtni.—lielisks augsnes vispārējā stāvokļa rādītājs—bez nepieciešamības fiziski noņemt augsnes paraugus.
Integrācija ar saimniecības pārvaldības sistēmām
Saskaņā ar StartUS Insights ziņojumu augsnes sensori ir visietekmīgākā augsnes monitoringa tehnoloģija to mērogojamības, efektivitātes un lietderības dēļ. Apvienojot augsnes sensorus ar citām strauji augošām lauksaimniecības tehnoloģijām, tostarp mākslīgā intelekta darbinātu augsnes kartēšanu, aerofotografēšanu, automatizētiem augsnes monitoringa robotiem, emisiju izsekotājiem, papildinātās realitātes augsnes analīzi, nanotehnoloģijām un blokķēdes integrāciju, var optimizēt saimniecības pārvaldību.
Izaicinājumi un risinājumi augsnes sensoru tehnoloģijā
Balstoties uz 2020. gada Nebraskas Universitātes ziņojumu, tikai 12 % ASV saimniecību izmanto augsnes mitruma sensorus, lai noteiktu apūdeņošanas grafikus. Augsnes sensori ir kļuvuši dzīvotspējīgāki, pateicoties ievērojamiem uzlabojumiem pieejamības, lietotājdraudzīguma, kā arī datu apstrādes un attēlošanas iespēju ziņā, taču ir nepieciešams lielāks progress.
Lai augsnes sensorus varētu ieviest visā pasaulē, tiem jākļūst rentablākiem un sadarbspējīgākiem. Pastāv daudzi sensoru veidi, kā rezultātā trūkst standartizācijas un saderības.
Daudzas esošās tehnoloģijas balstās uz patentētiem sensoriem, kas var apgrūtināt pielāgošanu. Sensoru tehnoloģiju attīstība, piemēram, Kalifornijas Universitātes Bērklijā izstrādātā, vienkāršo ieviešanu, lai nodrošinātu tiešraides datu uzraudzību un veicinātu elastīgu lēmumu pieņemšanu dažādās jomās un tirgos.
Gadījumu izpēte: Augsnes sensoru veiksmīga ieviešana
Augsnes sensori palīdz lauksaimniekiem ietaupīt ūdeni un naudu
Klemsonas Universitātes pētījumā atklāts, ka augsnes mitruma sensori var palielināt lauksaimnieku"vidējos neto ienākumus par 20 %, palielinot apūdeņošanas efektivitāti pārbaudītajos laukos, kuros audzēja zemesriekstus, sojas pupas vai kokvilnu.
Ilgtspējīgāki sporta laukumi
Arī sporta norises vietās tiek izmantoti augsnes sensori. Vemblija stadions un Citizens Bank Park (Filadelfijas Phillies mājvieta) ir starp sporta norises vietām, kurās augsnes sensori tiek izmantoti, lai uzturētu sulīgus spēļu laukumus, vienlaikus maksimāli palielinot ūdens un enerģijas patēriņu, liecina augsnes sensoru ražotāja Soil Scout dati.
Augsnes sensoru tehnoloģijas nākotnes tendences
Jaunās tendences ietver nanotehnoloģijas ar uz zelta vai sudraba bāzes veidotām nanodaļiņām, kas palielina sensoru jutību augsnes piesārņotāju, piemēram, smago metālu, noteikšanā.
Sensori, kas pārklāti ar nanosavienojumiem, varētu izsekot augsnes īpašībām un pēc tam atbrīvot barības vielas, piemēram, skābekli, reaģējot uz svārstīgo augsnes kvalitāti. Citi aprēķina bioindikatorus, piemēram, slieku skaitu vai mikroorganismu daudzveidību, izmantojot DNS analīzi, lai uzlabotu augsnes mikrobiomu.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 9. aprīlis