Датчики почвы — это одно из решений, которое доказало свою эффективность в небольших масштабах и может стать неоценимым 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 местных микроорганизмов, чтобы сместить баланс в сторону более здорового почвенного микробиома, повышения урожайности и снижения использования ресурсов.
Различные типы датчиков в сельском хозяйстве используют различные методы, такие как электрические сигналы и измерение отражения световых волн, для определения основных характеристик поля, которые могут изменить сельскохозяйственные операции.
Типы датчиков почвы
Датчики почвы могут измерять такие характеристики почвы, как содержание влаги, температура, pH, соленость, влажность, фотосинтетическая радиация и баланс питательных веществ.—главным образом жизненно важные азот, фосфор и калий (NPK).
В дополнение к преимуществам управления сельскохозяйственными культурами, таким как лучшее качество зерна и снижение вымывания питательных веществ, датчики почвы могут предоставлять информацию для прогнозов относительно водных ресурсов, стабильности земель и изменения климата.
Другие варианты использования включают планирование орошения, оценку водосбора, составление профиля микробной экологии и профилактику болезней растений.
Преимущества использования датчиков почвы
Отслеживание состояния почвы дает фермерам и садоводам множество преимуществ, включая повышение урожайности и повышение эффективности использования ресурсов.Интернет вещей, облачные сервисы и интеграция искусственного интеллекта позволяют производителям принимать решения на основе данных.
Датчики оптимизируют использование удобрений, поддерживают здоровье растений, максимизируют ресурсы и минимизируют стоки и отходящие газы, наносящие вред окружающей среде.Постоянный мониторинг также предотвращает такие проблемы, как вспышки патогенов или уплотнение почвы.
Мониторинг состояния почвы с помощью датчиков почвы также может оптимизировать использование удобрений и воды.Это'По оценкам ученых, примерно 30% нитратных удобрений, вносимых в США, смывает и загрязняет источники воды.Даже в умелых ирригационных системах потери воды могут достигать 50%, а на сельское хозяйство приходится 70% мирового потребления пресной воды.Способность эффективно и действенно восполнять влажность почвы может иметь большое значение.
Установка и калибровка датчиков почвы
У каждого датчика есть собственное руководство по установке, но для установки обычно требуется выкопать яму или траншею внутри ряда сельскохозяйственных культур и разместить датчики на разной глубине, в том числе возле корней растений.
На большой территории лучшие практики диктуют размещение на участках, соответствующих остальной части поля или типу обрабатываемой почвы, рядом с водоемами и в непосредственном контакте с почвой (т. е. без воздушных карманов).Места датчиков также должны быть помечены или иным образом отмечены на поверхности во избежание случайного повреждения.
Помимо правильной установки, ключевым моментом является калибровка датчика.Датчики почвы регистрируют данные о влажности почвы как объемное содержание воды (VWC), и каждый тип почвы имеет свой собственный VWC.Датчики влажности почвы часто имеют разную чувствительность, и их, возможно, придется калибровать индивидуально.
Поиск неисправностей
Отказы оборудования могут произойти из-за проблем с электричеством, вмешательства дикой природы или неправильного подключения проводов.Любая утечка воздуха в тензиометр сделает его ненадежным.Обеспечение правильной глубины установки и методов гидроизоляции может помочь избежать проблем в будущем.
Общие методы устранения неполадок включают в себя:
Проверка источника питания и схемы
Очистка датчиков без использования химикатов
Выполнение регулярного технического обслуживания для замены поврежденных деталей в соответствии с указаниями производителя.'руководство по ремонту
Мониторинг здоровья почвы
Датчики почвы предлагают более точную и оптимизированную стратегию оценки здоровья почвы.Обычная оценка почвы эквивалентна биопсии, которая может занять недели или месяцы, в зависимости от свойств почвы.
Измерения с помощью датчиков происходят намного быстрее: на каждые 50 акров уходит час или два.Датчики отображают все необходимое для эффективного управления посевами, включая содержание воды, напряжение воды и наличие органических веществ.—отличный индикатор общего состояния почвы—без необходимости физического удаления образцов почвы.
Интеграция с системами управления фермой
Согласно отчету StartUS Insights, датчики почвы являются наиболее эффективной технологией мониторинга почвы благодаря своей масштабируемости, эффективности и полезности.Сочетание датчиков почвы с другими развивающимися сельскохозяйственными технологиями, включая картографирование почвы на базе искусственного интеллекта, аэрофотоснимки, автоматические роботы для мониторинга почвы, трекеры выбросов, анализ почвы в дополненной реальности, нанотехнологии и интеграцию блокчейна, может оптимизировать управление фермой.
Проблемы и решения в области технологии датчиков почвы
Согласно отчету Университета Небраски за 2020 год, только 12% ферм в США используют датчики влажности почвы для определения графиков орошения.Почвенные датчики стали более жизнеспособными благодаря значительному улучшению доступности, удобства для пользователя, а также возможностей обработки и отображения данных, но необходим больший прогресс.
Почвенные датчики должны стать более экономичными и совместимыми для глобального внедрения.Существует множество типов датчиков, что приводит к отсутствию стандартизации и совместимости.
Многие существующие технологии полагаются на собственные датчики, что может затруднить настройку.Достижения в области сенсорных технологий, например, разработанные Калифорнийским университетом в Беркли, упрощают адаптацию, обеспечивая мониторинг данных в реальном времени и способствуют гибкому принятию решений в различных областях и на 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 фермеров.'средний чистый доход на 20% за счет повышения эффективности орошения на проверенных полях, где выращивался арахис, соевые бобы или хлопок.
Более экологичные спортивные площадки
На спортивных объектах также используются датчики почвы.По данным производителя датчиков почвы Soil Scout, стадион «Уэмбли» и парк «Ситизенс Бэнк» (домашний стадион «Филадельфии Филлис») входят в число спортивных площадок, использующих датчики почвы для поддержания пышных игровых поверхностей при максимальном использовании воды и энергии.
Будущие тенденции в технологии датчиков почвы
Новые тенденции включают нанотехнологии с наночастицами на основе золота или серебра, которые повышают чувствительность датчиков для обнаружения загрязнителей почвы, таких как тяжелые металлы.
Датчики, покрытые наносоединениями, смогут отслеживать характеристики почвы, а затем выделять питательные вещества, такие как кислород, в ответ на колебания качества почвы.Другие рассчитывают биоиндикаторы, такие как количество дождевых червей или разнообразие микроорганизмов, с помощью анализа ДНК, чтобы улучшить микробиом почвы.
Время публикации: 09 апреля 2024 г.