Stále omezenější půdní a vodní zdroje podnítily rozvoj precizního zemědělství, které využívá technologii dálkového průzkumu Země k monitorování dat o stavu ovzduší a půdy v reálném čase, což pomáhá optimalizovat výnosy plodin. Maximalizace udržitelnosti těchto technologií je zásadní pro správné hospodaření s životním prostředím a snižování nákladů.
Ve studii nedávno publikované v časopise Advanced Sustainable Systems vyvinuli vědci z Univerzity v Ósace bezdrátovou technologii snímání půdní vlhkosti, která je z velké části biologicky odbouratelná. Tato práce je důležitým milníkem v řešení zbývajících technických úzkých míst v precizním zemědělství, jako je bezpečná likvidace použitého senzorového vybavení.
Vzhledem k neustálému růstu světové populace je nezbytná optimalizace zemědělských výnosů a minimalizace využívání půdy a vody. Precizní zemědělství si klade za cíl řešit tyto protichůdné potřeby pomocí senzorových sítí ke sběru informací o životním prostředí, aby bylo možné zdroje vhodně alokovat na zemědělskou půdu, kdykoli a kdekoli jsou potřeba.
Drony a satelity dokáží shromažďovat velké množství informací, ale nejsou ideální pro určování vlhkosti půdy a její úrovně. Pro optimální sběr dat by měla být zařízení pro měření vlhkosti instalována na zemi ve vysoké hustotě. Pokud senzor není biologicky odbouratelný, musí být shromažďován na konci své životnosti, což může být pracné a nepraktické. Cílem současné práce je dosáhnout elektronické funkčnosti a biologické odbouratelnosti v jedné technologii.
„Náš systém zahrnuje několik senzorů, bezdrátový zdroj napájení a termokameru pro sběr a přenos dat o snímání a poloze,“ vysvětluje Takaaki Kasuga, hlavní autor studie. „Složky v půdě jsou většinou šetrné k životnímu prostředí a skládají se z nanopapíru, substrátu, ochranného povlaku z přírodního vosku, uhlíkového topného tělesa a cínového vodiče.“
Technologie je založena na skutečnosti, že účinnost bezdrátového přenosu energie do senzoru odpovídá teplotě ohřívače senzoru a vlhkosti okolní půdy. Například při optimalizaci polohy a úhlu senzoru na hladké půdě se zvýšením vlhkosti půdy z 5 % na 30 % sníží účinnost přenosu z ~46 % na ~3 %. Termokamera poté pořídí snímky oblasti a současně shromáždí data o vlhkosti půdy a poloze senzorů. Na konci sklizňové sezóny lze senzory zakopat do půdy, aby se biologicky rozložily.
„Pomocí 12 senzorů na demonstračním poli o rozměrech 0,4 x 0,6 metru jsme úspěšně zobrazili oblasti s nedostatečnou vlhkostí půdy,“ řekl Kasuga. „Díky tomu náš systém zvládá vysokou hustotu senzorů potřebnou pro precizní zemědělství.“
Tato práce má potenciál optimalizovat precizní zemědělství ve světě s čím dál větším nedostatkem zdrojů. Maximalizace efektivity technologie výzkumníků za neideálních podmínek, jako je špatné umístění senzorů a úhly sklonu na hrubých půdách a možná i další ukazatele půdního prostředí nad rámec úrovně půdní vlhkosti, by mohla vést k širokému využití této technologie globální zemědělskou komunitou.
Čas zveřejnění: 30. dubna 2024