Հողի սենսորներ. սահմանում, տեսակներ և առավելություններ

Հողի սենսորները լուծումներից մեկն են, որն ապացուցել է իր արժանիքը ավելի փոքր մասշտաբներով և կարող է անգնահատելի դառնալ գյուղատնտեսական նպատակներով:

Ի՞նչ են հողի տվիչները:

Սենսորները հետևում են հողի պայմաններին, ինչը հնարավորություն է տալիս իրական ժամանակի տվյալների հավաքագրմանը և վերլուծությանը:Սենսորները կարող են հետևել հողի գրեթե ցանկացած հատկանիշին, օրինակ՝ ռեզիդենտ միկրոօրգանիզմների ԴՆԹ-ին, որպեսզի հավասարակշռությունը տեղափոխեն դեպի ավելի առողջ հողի միկրոբիոմ, աճող բերքատվություն և նվազեցված ռեսուրսների օգտագործում:

Գյուղատնտեսության մեջ սենսորների տարբեր տեսակները օգտագործում են տարբեր մեթոդներ, ինչպիսիք են էլեկտրական ազդանշանները և լույսի ալիքների արտացոլումը չափելը, որպեսզի պարզեն դաշտի հիմնական բնութագրերը, որոնք կարող են փոխակերպել գյուղատնտեսական աշխատանքները:

Հողի սենսորների տեսակները

Հողի տվիչները կարող են չափել հողի բնութագրերը, ինչպիսիք են խոնավության պարունակությունը, ջերմաստիճանը, pH-ը, աղիությունը, խոնավությունը, ֆոտոսինթետիկ ճառագայթումը և սննդանյութերի հավասարակշռությունը:—հիմնականում կենսական ազոտը, ֆոսֆորը և կալիումը (NPK):

Բացի բերքի կառավարման առավելություններից, ինչպիսիք են հացահատիկի ավելի լավ որակը և սննդանյութերի տարրալվացման նվազեցումը, հողի սենսորները կարող են տեղեկացնել ջրային ռեսուրսների, հողի կայունության և կլիմայի փոփոխության վերաբերյալ կանխատեսումների մասին:

Օգտագործման այլ դեպքերը ներառում են ոռոգման պլանավորում, ջրբաժանի գնահատում, մանրէաբանական էկոլոգիայի պրոֆիլավորում և բույսերի հիվանդությունների կանխարգելում:

Հողի սենսորների օգտագործման առավելությունները

Հողի կարգավիճակին հետևելը բազմաթիվ առավելություններ է տալիս ֆերմերների և այգեպանների համար, ներառյալ բերքի բերքատվության բարձրացումը և ռեսուրսների արդյունավետության բարձրացումը:IoT-ը, ամպային ծառայությունները և AI-ի ինտեգրումը թույլ են տալիս աճեցնողներին կայացնել տվյալների վրա հիմնված որոշումներ:

Սենսորները օպտիմալացնում են պարարտանյութերի օգտագործումը, բույսերը պահպանում են առողջ, առավելագույնի են հասցնում ռեսուրսները և նվազագույնի են հասցնում արտահոսքը և գազազերծումը, որոնք հարձակվում են շրջակա միջավայրի վրա:Մշտական ​​մոնիտորինգը նաև կանխում է այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են պաթոգենների բռնկումը կամ հողի սեղմումը:

Հողի վիճակի մոնիտորինգը հողի սենսորների միջոցով կարող է նաև օպտիմալացնել պարարտանյութի և ջրի օգտագործումը:Այն'Ըստ հաշվարկների՝ ԱՄՆ-ում կիրառվող նիտրատային պարարտանյութի մոտավորապես 30%-ը լվանում և աղտոտում է ջրի աղբյուրները:Նույնիսկ հմուտ ոռոգման համակարգերը կարող են հասնել ջրի վատնման մինչև 50%-ի, իսկ գյուղատնտեսությունը պատասխանատու է քաղցրահամ ջրի համաշխարհային օգտագործման 70%-ի համար:Հողի խոնավությունը արդյունավետ և արդյունավետորեն համալրելու ունակությունը կարող է մեծ ազդեցություն ունենալ:

Հողի սենսորների տեղադրում և չափաբերում

Յուրաքանչյուր սենսոր կունենա իր տեղադրման ուղեցույցը, բայց տեղադրումը սովորաբար պահանջում է փոս կամ խրամատ փորել բերքի շարքում և տեղադրել սենսորները բազմաթիվ խորություններում, ներառյալ բույսի արմատների մոտ:

Մեծ տարածքի վրա լավագույն փորձը թելադրում է տեղակայումը այն վայրերում, որոնք ցույց են տալիս կառավարվող մնացած դաշտը կամ հողի տեսակը, ջրի արտանետիչների մոտ և հողի հետ անմիջական շփման մեջ (այսինքն՝ օդային գրպաններ չկան):Սենսորների տեղամասերը պետք է նաև դրոշակվեն կամ այլ կերպ նշվեն մակերեսի վրա՝ պատահական վնասներից խուսափելու համար:

Ի հավելումն պատշաճ տեղադրման, սենսորային տրամաչափումը կարևոր է:Հողի տվիչները գրանցում են հողի խոնավության տվյալները որպես ծավալային ջրի պարունակություն (VWC), և հողի յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր սեփական VWC-ը:Հողի խոնավության տվիչները հաճախ ունեն տարբեր զգայունություն և կարող է անհրաժեշտ լինել առանձին չափորոշել:

Անսարքությունների վերացում

Սարքավորումների խափանումները կարող են առաջանալ էլեկտրական խնդիրների, վայրի բնության միջամտության կամ սխալ միացված լարերի պատճառով:Տենզիոմետրի մեջ ցանկացած օդի արտահոսք այն կդարձնի անվստահելի:Տեղադրման ճիշտ խորության և ջրամեկուսացման մեթոդների ապահովումը կարող է օգնել խուսափել հետագա խնդիրներից:

Անսարքությունների վերացման ընդհանուր մեթոդները ներառում են.

Էլեկտրամատակարարման և սխեմայի ստուգում

Սենսորների մաքրում առանց քիմիական նյութերի օգտագործման

Վնասված մասերը փոխարինելու համար կանոնավոր սպասարկում՝ ըստ արտադրողի's վերանորոգման ուղեցույց

Հողի առողջության մոնիտորինգ

Հողի սենսորներն առաջարկում են ավելի ճշգրիտ, պարզեցված ռազմավարություն հողի առողջության գնահատման համար:Հողի սովորական գնահատումները համարժեք են բիոպսիայի, որը կարող է տևել շաբաթներ կամ ամիսներ՝ կախված հողի հատկություններից:

Սենսորների չափումները շատ ավելի արագ են՝ 50 ակրում մեկ կամ երկու ժամ տևողությամբ:Սենսորները ցուցադրում են այն ամենը, ինչ անհրաժեշտ է բերքի արդյունավետ կառավարման համար, ներառյալ ջրի պարունակությունը, ջրի լարվածությունը և օրգանական նյութերի առկայությունը—հողի ընդհանուր առողջության մեծ ցուցանիշ—առանց հողի նմուշները ֆիզիկապես հեռացնելու անհրաժեշտության:

Ինտեգրում գյուղացիական տնտեսությունների կառավարման համակարգերի հետ

Ըստ StartUS Insights-ի հաշվետվության՝ հողի տվիչները հողի մոնիտորինգի ամենաազդեցիկ տեխնոլոգիան են՝ շնորհիվ իրենց մասշտաբայնության, արդյունավետության և օգտակարության:Հողի սենսորների համատեղումը այլ զարգացող գյուղատնտեսական տեխնոլոգիաների հետ, ներառյալ AI-ով աշխատող հողի քարտեզագրումը, օդային պատկերները, հողի ավտոմատացված մոնիտորինգի ռոբոտները, արտանետումների հետագծերը, հավելյալ իրականության հողի վերլուծությունը, նանոտեխնոլոգիան և բլոկչեյն ինտեգրումը, կարող են օպտիմալացնել ֆերմերային տնտեսությունների կառավարումը:

Մարտահրավերներ և լուծումներ հողի սենսորային տեխնոլոգիայի մեջ

Նեբրասկայի համալսարանի 2020 թվականի զեկույցի հիման վրա ԱՄՆ ֆերմաների միայն 12%-ն է օգտագործում հողի խոնավության տվիչներ՝ ոռոգման ժամանակացույցերը որոշելու համար:Հողի տվիչները դարձել են ավելի կենսունակ՝ հասանելիության, օգտատիրոջ հարմարավետության և տվյալների մշակման ու ցուցադրման հնարավորությունների զգալի բարելավումների շնորհիվ, սակայն ավելի շատ առաջընթաց է անհրաժեշտ:

Հողի տվիչները պետք է դառնան ավելի ծախսարդյունավետ և փոխգործունակ՝ համաշխարհային ընդունման համար:Գոյություն ունեն սենսորների բազմաթիվ տեսակներ, ինչը հանգեցնում է ստանդարտացման և համատեղելիության բացակայությանը:

Շատ գոյություն ունեցող տեխնոլոգիաներ հիմնված են սեփականության տվիչների վրա, որոնք կարող են դժվարացնել հարմարեցումը:Սենսորային տեխնոլոգիայի առաջխաղացումները, ինչպիսիք են UC Berkeley-ի կողմից մշակվածները, պարզեցնում են ներբեռնումը` ապահովելու կենդանի տվյալների մոնիտորինգ և խթանելու ճկուն որոշումների կայացումը ոլորտներում և շուկաներում:

Դեպքերի ուսումնասիրություն. հողի սենսորների հաջող իրականացում

Հողի տվիչները օգնում են ֆերմերներին խնայել ջուր և գումար

Քլեմսոնի համալսարանի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ հողի խոնավության տվիչները կարող են մեծացնել ֆերմերներին'միջին զուտ եկամուտը 20%-ով` բարձրացնելով ոռոգման արդյունավետությունը փորձարկված դաշտերում, որտեղ աճեցվում են գետնանուշ, սոյայի հատիկներ կամ բամբակ:

Ավելի կայուն սպորտային դաշտեր

Սպորտային վայրերը նաև ընդունում են հողի սենսորներ:«Ուեմբլի» մարզադաշտը և Citizens Bank Park-ը (Ֆիլադելֆիա Ֆիլիսի տունը) սպորտային վայրերից են, որոնք օգտագործում են հողի սենսորներ՝ պահպանելով խաղային փարթամ մակերեսները՝ միաժամանակ առավելագույնի հասցնելով ջրի և էներգիայի օգտագործումը, ըստ հողի սենսորների արտադրող «Soil Scout»-ի:

Հողի սենսորների տեխնոլոգիայի ապագա միտումները

Ձևավորվող միտումները ներառում են նանոտեխնոլոգիան՝ ոսկու կամ արծաթի վրա հիմնված նանոմասնիկներով, որոնք մեծացնում են սենսորային զգայունությունը՝ ծանր մետաղների նման հողի աղտոտիչները հայտնաբերելու համար:

Նանոմիացություններով պատված սենսորները կարող են հետևել հողի բնութագրերին և այնուհետև ազատել սննդանյութեր, ինչպիսիք են թթվածինը, ի պատասխան հողի որակի տատանումների:Մյուսները ԴՆԹ-ի վերլուծության միջոցով հաշվարկում են կենսացուցանիշները, ինչպիսիք են երկրային ճիճուների քանակը կամ միկրոօրգանիզմների բազմազանությունը՝ հողի միկրոբիոմը բարելավելու համար: