Senzorji tal so ena od rešitev, ki je dokazala svojo vrednost v manjših merilih in bi lahko postala neprecenljiva za kmetijske namene.
Kaj so senzorji tal?
Senzorji spremljajo stanje tal, kar omogoča zbiranje in analizo podatkov v realnem času. Senzorji lahko spremljajo skoraj vse značilnosti tal, kot je DNK rezidenčnih mikroorganizmov, da bi preusmerili ravnovesje v smeri bolj zdravega talnega mikrobioma, večjega pridelka in manjše porabe virov.
Različne vrste senzorjev v kmetijstvu uporabljajo različne metode, kot so električni signali in merjenje odboja svetlobnih valov, za ugotavljanje bistvenih značilnosti polja, ki lahko preoblikujejo kmetijske operacije.
Vrste senzorjev tal
Senzorji tal lahko merijo značilnosti tal, kot so vsebnost vlage, temperatura, pH, slanost, vlažnost, fotosintetsko sevanje in ravnovesje hranil.—predvsem vitalnega dušika, fosforja in kalija (NPK).
Poleg koristi za upravljanje s pridelki, kot sta boljša kakovost zrnja in manjše izpiranje hranil, lahko senzorji tal prispevajo k napovedim glede vodnih virov, stabilnosti zemljišč in podnebnih sprememb.
Drugi primeri uporabe vključujejo načrtovanje namakanja, ocene porečij, profiliranje mikrobne ekologije in preprečevanje rastlinskih bolezni.
Prednosti uporabe senzorjev tal
Spremljanje stanja tal prinaša številne koristi za kmete in vrtnarje, vključno z večjim pridelkom in učinkovitejšo rabo virov. Internet stvari, storitve v oblaku in integracija umetne inteligence omogočajo pridelovalcem sprejemanje odločitev na podlagi podatkov.
Senzorji optimizirajo uporabo gnojil, ohranjajo rastline zdrave, maksimizirajo vire in zmanjšujejo odtekanje in sproščanje plinov, ki onesnažujejo okolje. Stalno spremljanje preprečuje tudi težave, kot so izbruhi patogenov ali zbijanje tal.
Spremljanje stanja tal z uporabo talnih senzorjev lahko optimizira tudi porabo gnojil in vode.'Ocenjujejo, da približno 30 % nitratnih gnojil, ki se uporabljajo v ZDA, spere in onesnaži vodne vire. Tudi spretni namakalni sistemi lahko dosežejo do 50 % izgube vode, kmetijstvo pa je odgovorno za 70 % svetovne porabe sladke vode. Sposobnost učinkovitega in uspešnega obnavljanja vlage v tleh bi lahko imela velik vpliv.
Namestitev in kalibracija senzorjev tal
Vsak senzor ima svoja navodila za namestitev, vendar namestitev običajno zahteva izkop luknje ali jarka znotraj vrste s pridelki in postavitev senzorjev na več globin, tudi blizu korenin rastlin.
Na velikem območju najboljše prakse narekujejo postavitev na mesta, ki kažejo na preostali del polja ali vrsto tal, ki jo je treba upravljati, v bližini vodnih izpustov in v neposrednem stiku s tlemi (tj. brez zračnih žepov). Mesta senzorjev je treba označiti tudi z zastavicami ali kako drugače na površini, da se prepreči nenamerna škoda.
Poleg pravilne namestitve je ključnega pomena tudi kalibracija senzorjev. Senzorji tal beležijo podatke o vlažnosti tal kot volumetrično vsebnost vode (VWC), vsaka vrsta tal pa ima svojo VWC. Senzorji vlažnosti tal imajo pogosto različno občutljivost in jih je morda treba kalibrirati posamično.
Odpravljanje težav
Do okvar opreme lahko pride zaradi električnih težav, motenj divjih živali ali napačno priključenih žic. Vsak uhajanje zraka v tenziometer bo povzročilo njegovo nezanesljivost. Zagotavljanje pravilne globine namestitve in metod hidroizolacije lahko pomaga preprečiti težave v prihodnosti.
Med pogoste tehnike odpravljanja težav spadajo:
Preverjanje napajanja in vezja
Čiščenje senzorjev brez uporabe kemikalij
Redno vzdrževanje za zamenjavo poškodovanih delov v skladu z navodili proizvajalca'vodnik za popravilo
Spremljanje zdravja tal
Senzorji tal ponujajo natančnejšo in poenostavljeno strategijo za oceno zdravja tal. Konvencionalne ocene tal so enakovredne biopsiji, ki lahko traja tedne ali mesece, odvisno od lastnosti tal.
Meritve s senzorji so veliko hitrejše in trajajo eno ali dve uri na 50 hektarjev. Senzorji prikazujejo vse, kar je potrebno za učinkovito upravljanje pridelkov, vključno z vsebnostjo vode, vodnim tlakom in prisotnostjo organskih snovi.—odličen pokazatelj splošnega zdravja tal—brez potrebe po fizičnem odstranjevanju vzorcev tal.
Integracija s sistemi za upravljanje kmetij
Glede na poročilo StartUS Insights so senzorji tal zaradi svoje skalabilnosti, učinkovitosti in uporabnosti najučinkovitejša tehnologija za spremljanje tal. Združevanje senzorjev tal z drugimi hitro razvijajočimi se kmetijskimi tehnologijami, vključno s kartiranjem tal na osnovi umetne inteligence, slikanjem iz zraka, avtomatiziranimi roboti za spremljanje tal, sledilniki emisij, analizo tal z obogateno resničnostjo, nanotehnologijo in integracijo veriženja blokov, lahko optimizira upravljanje kmetij.
Izzivi in rešitve v tehnologiji senzorjev tal
Na podlagi poročila Univerze v Nebraski iz leta 2020 le 12 % ameriških kmetij uporablja senzorje vlažnosti tal za določanje namakalnih urnikov. Senzorji tal so postali bolj uporabni zaradi znatnih izboljšav v dostopnosti, uporabniku prijaznosti ter zmogljivostih obdelave in prikaza podatkov, vendar je potreben nadaljnji napredek.
Senzorji tal morajo postati stroškovno učinkovitejši in interoperabilnejši za globalno uporabo. Obstaja veliko vrst senzorjev, kar povzroča pomanjkanje standardizacije in združljivosti.
Številne obstoječe tehnologije se zanašajo na lastniške senzorje, kar lahko oteži prilagajanje. Napredek v tehnologiji senzorjev, kot so tisti, ki jih je razvila Univerza v Kaliforniji, Berkeley, poenostavlja uvajanje, da bi zagotovil spremljanje podatkov v živo in spodbujal agilno odločanje na različnih področjih in trgih.
Študije primerov: Uspešna implementacija senzorjev tal
Senzorji tal pomagajo kmetom prihraniti vodo in denar
Študija Univerze Clemson je pokazala, da lahko senzorji vlažnosti tal povečajo vpliv kmetov na'povprečni neto dohodek za 20 % s povečanjem učinkovitosti namakanja na testiranih poljih, kjer so gojili arašide, sojo ali bombaž.
Več trajnostnih športnih igrišč
Tudi športna prizorišča uporabljajo senzorje za tla. Stadion Wembley in Citizens Bank Park (dom Philadelphia Phillies) sta med športnimi prizorišči, ki uporabljajo senzorje za tla za vzdrževanje bujnih igralnih površin, hkrati pa maksimizirajo porabo vode in energije, navaja proizvajalec senzorjev za tla Soil Scout.
Prihodnji trendi v tehnologiji senzorjev tal
Med novimi trendi je nanotehnologija z nanodelci na osnovi zlata ali srebra, ki povečajo občutljivost senzorjev za zaznavanje onesnaževal v tleh, kot so težke kovine.
Senzorji, prevlečeni z nanospojinami, bi lahko spremljali značilnosti tal in nato sproščali hranila, kot je kisik, kot odziv na nihanje kakovosti tal. Drugi pa z analizo DNK izračunavajo bioindikatorje, kot so število deževnikov ali raznolikost mikroorganizmov, za izboljšanje mikrobioma tal.
Čas objave: 9. april 2024