Půdní senzory jsou jedním z řešení, které prokázalo svou hodnotu v menším měřítku a mohlo by se stát neocenitelným pro zemědělské účely.
Co jsou půdní senzory?
Senzory sledují půdní podmínky a umožňují sběr a analýzu dat v reálném čase. Senzory dokáží sledovat téměř jakoukoli charakteristiku půdy, jako je DNA rezidentních mikroorganismů, a tím posunout rovnováhu směrem ke zdravějšímu půdnímu mikrobiomu, zvýšení výnosu a snížení využívání zdrojů.
Různé typy senzorů v zemědělství využívají rozmanité metody, jako jsou elektrické signály a měření odrazu světelných vln, k určení základních charakteristik pole, které mohou transformovat zemědělské operace.
Typy půdních senzorů
Půdní senzory dokáží měřit vlastnosti půdy, jako je obsah vlhkosti, teplota, pH, slanost, fotosyntetické záření a bilance živin.—především životně důležitý dusík, fosfor a draslík (NPK).
Kromě výhod pro hospodaření s plodinami, jako je lepší kvalita zrna a snížené vyplavování živin, mohou půdní senzory informovat o předpovědích týkajících se vodních zdrojů, stability půdy a klimatických změn.
Mezi další případy použití patří plánování zavlažování, hodnocení povodí, profilování mikrobiální ekologie a prevence chorob rostlin.
Výhody používání půdních senzorů
Sledování stavu půdy přináší zemědělcům a zahradníkům mnoho výhod, včetně zvýšení výnosů plodin a efektivnějšího využívání zdrojů. IoT, cloudové služby a integrace umělé inteligence umožňují pěstitelům činit rozhodnutí na základě dat.
Senzory optimalizují využití hnojiv, udržují rostliny zdravé, maximalizují využití zdrojů a minimalizují odtok a uvolňování plynů, které zatěžují životní prostředí. Neustálé monitorování také předchází problémům, jako je přemnožení patogenů nebo zhutňování půdy.
Monitorování stavu půdy pomocí půdních senzorů může také optimalizovat spotřebu hnojiv a vody.'Odhaduje se, že přibližně 30 % dusičnanových hnojiv aplikovaných v USA se odplaví a kontaminuje vodní zdroje. I zdatné zavlažovací systémy mohou dosáhnout až 50% plýtvání vodou a zemědělství je zodpovědné za 70 % celosvětové spotřeby sladké vody. Schopnost efektivně a účinně doplňovat vlhkost půdy by mohla mít velký dopad.
Instalace a kalibrace půdních senzorů
Každý senzor bude mít svůj vlastní instalační návod, ale instalace obvykle vyžaduje vykopání jámy nebo příkopu v řádku plodiny a umístění senzorů do různých hloubek, včetně blízkosti kořenů rostlin.
Na velké ploše osvědčené postupy nařizují umístění na místech odpovídajících zbytku pole nebo typu půdy, která má být obhospodařována, v blízkosti vodních zdrojů a v přímém kontaktu s půdou (tj. bez vzduchových kapes). Místa senzorů by měla být také označena vlajkami nebo jinak vyznačena na povrchu, aby se zabránilo náhodnému poškození.
Kromě správné instalace je klíčová kalibrace senzoru. Půdní senzory registrují data o vlhkosti půdy jako objemový obsah vody (VWC) a každý typ půdy má svůj vlastní VWC. Senzory vlhkosti půdy mají často různou citlivost a může být nutné je kalibrovat individuálně.
Odstraňování problémů
K poruchám zařízení může dojít v důsledku elektrických problémů, rušení od divoké zvěře nebo špatně zapojených vodičů. Jakýkoli únik vzduchu do tenziometru způsobí jeho nespolehlivost. Zajištění správné hloubky instalace a metod hydroizolace může pomoci předejít budoucím problémům.
Mezi běžné techniky řešení problémů patří:
Kontrola napájení a obvodů
Čištění senzorů bez použití chemikálií
Provádění pravidelné údržby za účelem výměny poškozených dílů dle pokynů výrobce'průvodce opravami
Monitorování zdraví půdy
Půdní senzory nabízejí přesnější a efektivnější strategii pro hodnocení stavu půdy. Konvenční hodnocení půdy je ekvivalentem biopsie, která může trvat týdny nebo měsíce v závislosti na vlastnostech půdy.
Měření pomocí senzorů je mnohem rychlejší a trvá hodinu nebo dvě na 50 akrech. Senzory zobrazují vše potřebné pro efektivní hospodaření s plodinami, včetně obsahu vody, tlaku vody a přítomnosti organické hmoty.—skvělý ukazatel celkového zdraví půdy—bez nutnosti fyzického odebírání vzorků půdy.
Integrace se systémy pro správu farmy
Podle zprávy StartUS Insights jsou půdní senzory nejúčinnější technologií pro monitorování půdy díky své škálovatelnosti, efektivitě a užitečnosti. Kombinace půdních senzorů s dalšími rozvíjejícími se zemědělskými technologiemi, včetně mapování půdy s využitím umělé inteligence, leteckého snímkování, automatizovaných robotů pro monitorování půdy, sledovačů emisí, analýzy půdy s rozšířenou realitou, nanotechnologií a integrace blockchainu, může optimalizovat řízení farmy.
Výzvy a řešení v technologii půdních senzorů
Podle zprávy Univerzity v Nebrasce z roku 2020 používá senzory půdní vlhkosti k určení zavlažovacích plánů pouze 12 % amerických farem. Půdní senzory se staly použitelnějšími díky výraznému zlepšení dostupnosti, uživatelské přívětivosti a schopností zpracování a zobrazení dat, ale je zapotřebí dalšího pokroku.
Půdní senzory musí být cenově efektivnější a interoperabilnější, aby mohly být globálně přijaty. Existuje mnoho typů senzorů, což vede k nedostatečné standardizaci a kompatibilitě.
Mnoho stávajících technologií se spoléhá na proprietární senzory, což může ztěžovat jejich přizpůsobení. Pokroky v senzorové technologii, jako jsou ty vyvinuté na UC Berkeley, zjednodušují zavádění technologií a umožňují monitorování dat v reálném čase a podporují agilní rozhodování napříč obory a trhy.
Případové studie: Úspěšná implementace půdních senzorů
Půdní senzory pomáhají zemědělcům šetřit vodu a peníze
Studie Clemsonovy univerzity zjistila, že senzory půdní vlhkosti mohou zemědělcům zvýšit'průměrný čistý příjem o 20 % zvýšením účinnosti zavlažování na testovaných polích, kde se pěstovaly arašídy, sója nebo bavlna.
Více udržitelných sportovních hřišť
Sportovní areály také zavádějí půdní senzory. Stadion Wembley a Citizens Bank Park (domovský stadion Philadelphia Phillies) patří mezi sportovní areály, které používají půdní senzory k udržení svěžího povrchu hřiště a zároveň k maximalizaci spotřeby vody a energie, uvádí výrobce půdních senzorů Soil Scout.
Budoucí trendy v technologii půdních senzorů
Mezi nově vznikající trendy patří nanotechnologie s nanočásticemi na bázi zlata nebo stříbra, které zvyšují citlivost senzorů pro detekci látek znečišťujících půdu, jako jsou těžké kovy.
Senzory potažené nanosloučeninami by mohly sledovat vlastnosti půdy a následně uvolňovat živiny, jako je kyslík, v reakci na kolísající kvalitu půdy. Jiné senzory vypočítávají bioindikátory, jako je počet žížal nebo rozmanitost mikroorganismů, pomocí analýzy DNA, aby se zlepšil půdní mikrobiom.
Čas zveřejnění: 9. dubna 2024