Датчики почвы — это одно из решений, доказавшее свою эффективность в небольших масштабах и способное стать бесценным для сельскохозяйственных целей.
Что такое датчики почвы?
Датчики отслеживают состояние почвы, позволяя собирать и анализировать данные в режиме реального времени. Датчики могут отслеживать практически любые характеристики почвы, например, ДНК резидентных микроорганизмов, что позволяет сместить баланс в сторону более здорового почвенного микробиома, повышения урожайности и снижения потребления ресурсов.
Различные типы датчиков в сельском хозяйстве используют разнообразные методы, такие как электрические сигналы и измерение отражения световых волн, для определения основных характеристик поля, которые могут преобразовать сельскохозяйственные работы.
Типы датчиков почвы
Датчики почвы могут измерять такие характеристики почвы, как влажность, температура, pH, соленость, влажность, фотосинтетическую радиацию и баланс питательных веществ.—в основном жизненно важные азот, фосфор и калий (NPK).
Помимо преимуществ в управлении урожаем, таких как повышение качества зерна и снижение вымывания питательных веществ, почвенные датчики могут информировать о прогнозах относительно водных ресурсов, стабильности земель и изменения климата.
Другие варианты использования включают планирование орошения, оценку водосборов, профилирование микробной экологии и профилактику болезней растений.
Преимущества использования датчиков почвы
Отслеживание состояния почвы даёт фермерам и садоводам множество преимуществ, включая повышение урожайности и эффективности использования ресурсов. Интернет вещей, облачные сервисы и интеграция с искусственным интеллектом позволяют фермерам принимать решения на основе данных.
Датчики оптимизируют использование удобрений, поддерживают здоровье растений, максимально эффективно используют ресурсы и минимизируют стоки и выбросы газов, негативно влияющие на окружающую среду. Постоянный мониторинг также предотвращает такие проблемы, как вспышки патогенов или уплотнение почвы.
Мониторинг состояния почвы с помощью почвенных датчиков также позволяет оптимизировать использование удобрений и воды.'По оценкам, около 30% нитратных удобрений, применяемых в США, смываются и загрязняют водные источники. Даже эффективные ирригационные системы могут потреблять до 50% воды впустую, а на сельское хозяйство приходится 70% мирового потребления пресной воды. Эффективное и действенное восполнение влаги в почве может иметь большое значение.
Установка и калибровка датчиков почвы
Для каждого датчика имеется свое собственное руководство по установке, но для установки обычно требуется вырыть яму или траншею в ряду растений и разместить датчики на разной глубине, в том числе вблизи корней растений.
На больших площадях передовой опыт диктует размещение датчиков на участках, соответствующих типу почвы или остальной части поля, вблизи источников воды и в непосредственном контакте с почвой (т.е. без воздушных карманов). Места установки датчиков также следует обозначить флажками или иным образом обозначить на поверхности, чтобы избежать случайного повреждения.
Помимо правильной установки, ключевую роль играет калибровка датчика. Датчики влажности почвы регистрируют данные об объёмном содержании влаги (ОВВ), и для каждого типа почвы оно своё. Датчики влажности почвы часто имеют разную чувствительность и могут нуждаться в индивидуальной калибровке.
Поиск неисправностей
Сбои в работе оборудования могут возникнуть из-за проблем с электропроводкой, помех со стороны диких животных или неправильного подключения проводов. Любая утечка воздуха в тензиометр сделает его работу ненадёжной. Правильная глубина установки и методы гидроизоляции помогут избежать проблем в будущем.
Распространенные методы устранения неполадок включают в себя:
Проверка блока питания и схемы
Очистка датчиков без использования химикатов
Выполнение регулярного технического обслуживания для замены поврежденных деталей в соответствии с рекомендациями производителя.'руководство по ремонту
Мониторинг здоровья почвы
Почвенные датчики предлагают более точную и оптимизированную стратегию оценки состояния почвы. Традиционные исследования почвы аналогичны биопсии, которая может занять несколько недель или месяцев, в зависимости от свойств почвы.
Измерения с помощью датчиков выполняются гораздо быстрее, занимая час-два на 50 акров. Датчики отображают всю необходимую информацию для эффективного управления урожаем, включая содержание воды, натяжение воды и наличие органического вещества.—отличный показатель общего состояния почвы—без необходимости физического изъятия образцов почвы.
Интеграция с системами управления фермерским хозяйством
Согласно отчёту StartUS Insights, почвенные датчики являются самой эффективной технологией мониторинга почвы благодаря своей масштабируемости, эффективности и практичности. Сочетание почвенных датчиков с другими развивающимися сельскохозяйственными технологиями, включая картографирование почвы на базе искусственного интеллекта, аэрофотосъёмку, автоматизированных роботов для мониторинга почвы, системы отслеживания выбросов, анализ почвы с помощью дополненной реальности, нанотехнологии и интеграцию блокчейна, может оптимизировать управление фермерским хозяйством.
Проблемы и решения в области технологии датчиков почвы
Согласно отчёту Университета Небраски за 2020 год, только 12% фермерских хозяйств США используют датчики влажности почвы для определения графика полива. Использование датчиков влажности почвы стало более востребованным благодаря значительному улучшению доступности, удобства использования и возможностей обработки и отображения данных, но необходимо дальнейшее развитие.
Датчики почвы должны стать более экономичными и совместимыми для глобального внедрения. Существует множество типов датчиков, что приводит к отсутствию стандартизации и совместимости.
Многие существующие технологии основаны на использовании фирменных датчиков, что может затруднять настройку. Достижения в области сенсорных технологий, такие как разработки Калифорнийского университета в Беркли, упрощают внедрение новых технологий, обеспечивая мониторинг данных в режиме реального времени и способствуя гибкому принятию решений в различных областях и на разных рынках.
Практические примеры: успешное внедрение датчиков почвы
Датчики почвы помогают фермерам экономить воду и деньги
Исследование Университета Клемсона показало, что датчики влажности почвы могут повысить эффективность работы фермеров.'средний чистый доход на 20% за счет повышения эффективности орошения на тестируемых полях, на которых выращивались арахис, соя или хлопок.
Больше экологически безопасных спортивных площадок
Спортивные объекты также внедряют датчики состояния почвы. Стадион «Уэмбли» и стадион «Ситизенс Банк Парк» (домашняя арена клуба «Филадельфия Филлис») входят в число спортивных объектов, где датчики состояния почвы используются для поддержания качества игровых площадок и максимального использования воды и энергии, сообщает компания Soil Scout, производитель датчиков состояния почвы.
Будущие тенденции в технологии датчиков почвы
К новым тенденциям относятся нанотехнологии с наночастицами на основе золота или серебра, которые повышают чувствительность сенсоров для обнаружения загрязняющих почву веществ, таких как тяжелые металлы.
Датчики, покрытые наносоединениями, могут отслеживать характеристики почвы и затем выделять питательные вещества, такие как кислород, в зависимости от её качества. Другие рассчитывают биоиндикаторы, такие как количество дождевых червей или разнообразие микроорганизмов, с помощью анализа ДНК для улучшения микробиома почвы.
Время публикации: 09 апреля 2024 г.