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 řádné 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 jejího množství. Pro optimální sběr dat by měla být zařízení pro měření vlhkosti instalována na zemi s vysokou hustotou. 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