Հողի սենսորներ. սահմանում, տեսակներ և առավելություններ

Հողի սենսորները այն լուծումներից են, որոնք ապացուցել են իրենց արժեքը փոքր մասշտաբներով և կարող են անգնահատելի դառնալ գյուղատնտեսական նպատակներով։

Ի՞նչ են հողի սենսորները։

Սենսորները հետևում են հողի վիճակին, հնարավորություն տալով իրական ժամանակում տվյալների հավաքագրման և վերլուծության: Սենսորները կարող են հետևել հողի գրեթե ցանկացած բնութագրի, օրինակ՝ բնակվող միկրոօրգանիզմների ԴՆԹ-ի, որպեսզի հավասարակշռությունը փոխվի ավելի առողջ հողի միկրոբիոմի, բերքատվության աճի և ռեսուրսների օգտագործման կրճատման ուղղությամբ:

Գյուղատնտեսության մեջ տարբեր տեսակի սենսորները օգտագործում են բազմազան մեթոդներ, ինչպիսիք են էլեկտրական ազդանշանները և լույսի ալիքների անդրադարձման չափումը, որպեսզի որոշեն դաշտի էական բնութագրերը, որոնք կարող են վերափոխել գյուղատնտեսական գործունեությունը։

Հողի սենսորների տեսակները

Հողի սենսորները կարող են չափել հողի բնութագրերը, ինչպիսիք են խոնավության պարունակությունը, ջերմաստիճանը, pH-ը, աղիությունը, խոնավությունը, ֆոտոսինթետիկ ճառագայթումը և սննդանյութերի հաշվեկշիռը։—հիմնականում կենսականորեն կարևոր ազոտը, ֆոսֆորը և կալիումը (NPK):

Բերքի կառավարման իրենց առավելություններից, ինչպիսիք են հացահատիկի ավելի լավ որակը և սննդանյութերի արտահոսքի նվազումը, հողի սենսորները կարող են տեղեկատվություն տրամադրել ջրային ռեսուրսների, հողի կայունության և կլիմայի փոփոխության վերաբերյալ կանխատեսումների վերաբերյալ։

Այլ օգտագործման դեպքերից են ոռոգման ժամանակացույցը, ջրբաժանների գնահատումը, մանրէային էկոլոգիայի պրոֆիլավորումը և բույսերի հիվանդությունների կանխարգելումը:

Հողի սենսորների օգտագործման առավելությունները

Հողի վիճակի հետևումը բազմաթիվ առավելություններ է տալիս ֆերմերներին և այգեգործներին, այդ թվում՝ բերքի բերքատվության աճ և ռեսուրսների արդյունավետության բարձրացում: Ինտերնետային իրերի, ամպային ծառայությունների և արհեստական բանականության ինտեգրումը թույլ են տալիս ֆերմերներին կայացնել տվյալների վրա հիմնված որոշումներ:

Սենսորները օպտիմալացնում են պարարտանյութերի օգտագործումը, պահպանում բույսերի առողջությունը, մեծացնում ռեսուրսները և նվազագույնի են հասցնում շրջակա միջավայրի վրա ազդող արտահոսքն ու գազերի արտանետումը: Մշտական ​​մոնիտորինգը նաև կանխում է այնպիսի խնդիրներ, ինչպիսիք են պաթոգենների բռնկումները կամ հողի խտացումը:

Հողի վիճակի մոնիթորինգը հողի սենսորների միջոցով կարող է նաև օպտիմալացնել պարարտանյութերի և ջրի օգտագործումը։«գնահատվել է, որ ԱՄՆ-ում կիրառվող նիտրատային պարարտանյութի մոտ 30%-ը լվացվում և աղտոտում է ջրային աղբյուրները: Նույնիսկ հմուտ ոռոգման համակարգերը կարող են հասնել մինչև 50% ջրի վատնման, իսկ գյուղատնտեսությունը պատասխանատու է քաղցրահամ ջրի համաշխարհային օգտագործման 70%-ի համար: Հողի խոնավությունը արդյունավետորեն վերականգնելու ունակությունը կարող է մեծ ազդեցություն ունենալ:

Հողի սենսորների տեղադրում և կարգաբերում

Յուրաքանչյուր սենսոր կունենա իր տեղադրման ուղեցույցը, սակայն տեղադրումը սովորաբար պահանջում է անցք կամ խրամատ փորել բերքի շարքում և սենսորները տեղադրել տարբեր խորություններում, այդ թվում՝ բույսերի արմատների մոտ։

Մեծ տարածքի վրա, լավագույն փորձը թելադրում է տեղադրել այնպիսի վայրերում, որոնք ցույց են տալիս դաշտի մնացած մասը կամ մշակվող հողի տեսակը, ջրարտադրող աղբյուրների մոտ և հողի հետ անմիջական շփման մեջ (այսինքն՝ առանց օդային գրպանների): Սենսորային տեղերը նույնպես պետք է դրոշմվեն կամ այլ կերպ նշվեն մակերեսին՝ պատահական վնասներից խուսափելու համար:

Բացի ճիշտ տեղադրումից, սենսորի կարգաբերումը նույնպես կարևոր է: Հողի սենսորները հողի խոնավության տվյալները գրանցում են որպես ծավալային ջրի պարունակություն (ԾՋՊ), և հողի յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր սեփական ԾՋՊ-ն: Հողի խոնավության սենսորները հաճախ ունեն տարբեր զգայունություններ և կարող են անհրաժեշտ լինել առանձին կարգաբերել:

Անսարքությունների վերացում

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

Խնդիրների լուծման ընդհանուր մեթոդները ներառում են.

Էլեկտրամատակարարման և միացման սխեմայի ստուգում

Սենսորների մաքրում առանց քիմիական նյութերի օգտագործման

Արտադրողի հրահանգների համաձայն՝ պարբերաբար սպասարկում կատարել վնասված մասերը փոխարինելու համար«s վերանորոգման ուղեցույց

Հողի առողջության մոնիթորինգ

Հողի սենսորները հողի առողջության գնահատման ավելի ճշգրիտ և արդյունավետ ռազմավարություն են առաջարկում: Հողի ավանդական գնահատումները համարժեք են բիոպսիայի, որը կարող է տևել շաբաթներ կամ ամիսներ՝ կախված հողի հատկություններից:

Սենսորային չափումները շատ ավելի արագ են՝ տևում են մեկ կամ երկու ժամ յուրաքանչյուր 50 ակրի համար: Սենսորները ցուցադրում են բերքի արդյունավետ կառավարման համար անհրաժեշտ ամեն ինչ, ներառյալ ջրի պարունակությունը, ջրի ճնշումը և օրգանական նյութերի առկայությունը:—հողի ընդհանուր առողջության հիանալի ցուցանիշ—առանց հողի նմուշները ֆիզիկապես հեռացնելու անհրաժեշտության։

Ինտեգրացիա ֆերմերային կառավարման համակարգերի հետ

StartUS Insights-ի զեկույցի համաձայն՝ հողի սենսորները հողի մոնիթորինգի ամենաազդեցիկ տեխնոլոգիաներն են՝ իրենց մասշտաբայնության, արդյունավետության և օգտակարության շնորհիվ: Հողի սենսորների համադրությունը այլ արագ զարգացող գյուղատնտեսական տեխնոլոգիաների հետ, ներառյալ արհեստական բանականությամբ աշխատող հողի քարտեզագրումը, օդային պատկերումը, հողի ավտոմատ մոնիթորինգի ռոբոտները, արտանետումների հետևորդները, լրացված իրականության հողի վերլուծությունը, նանոտեխնոլոգիաները և բլոկչեյն ինտեգրացիան, կարող է օպտիմալացնել ֆերմերային տնտեսությունների կառավարումը:

Հողի սենսորային տեխնոլոգիայի մարտահրավերներն ու լուծումները

Նեբրասկայի համալսարանի 2020 թվականի զեկույցի համաձայն՝ ԱՄՆ ֆերմերային տնտեսությունների միայն 12%-ն է օգտագործում հողի խոնավության սենսորներ՝ ոռոգման գրաֆիկը որոշելու համար: Հողի սենսորները դարձել են ավելի կենսունակ՝ մատչելիության, օգտագործողի համար հարմարության, տվյալների մշակման և ցուցադրման հնարավորությունների զգալի բարելավումների շնորհիվ, սակայն անհրաժեշտ է ավելի շատ առաջընթաց:

Հողի սենսորները պետք է դառնան ավելի ծախսարդյունավետ և փոխգործունակ՝ համաշխարհային կիրառման համար: Գոյություն ունեն սենսորների բազմաթիվ տեսակներ, ինչի արդյունքում ստանդարտացման և համատեղելիության պակաս կա:

Գոյություն ունեցող շատ տեխնոլոգիաներ հիմնված են սեփական սենսորների վրա, ինչը կարող է դժվարացնել անհատականացումը: Սենսորային տեխնոլոգիաների առաջընթացները, ինչպիսիք են UC Berkeley-ի կողմից մշակվածները, պարզեցնում են ներգրավումը՝ ապահովելով տվյալների ուղիղ մոնիթորինգ և խթանելով ճկուն որոշումների կայացումը տարբեր ոլորտներում և շուկաներում:

Ուսումնասիրություններ. Հողի սենսորների հաջող ներդրում

Հողի սենսորները օգնում են ֆերմերներին խնայել ջուր և գումար

Քլեմսոնի համալսարանի ուսումնասիրությունը պարզել է, որ հողի խոնավության սենսորները կարող են մեծացնել ֆերմերների«միջին զուտ եկամուտը 20%-ով՝ բարձրացնելով ոռոգման արդյունավետությունը փորձարկված դաշտերում, որտեղ աճեցվում էին գետնանուշ, սոյա կամ բամբակ։

Ավելի կայուն մարզադաշտեր

Մարզական հաստատությունները նույնպես կիրառում են հողի սենսորներ: Հողի սենսորներ արտադրող Soil Scout ընկերության տվյալներով՝ «Ուեմբլի» մարզադաշտը և «Սիթիզընս Բանկ Փարքը» (Ֆիլադելֆիա Ֆիլլիսի տնային մարզադաշտը) այն մարզական հաստատությունների շարքում են, որոնք օգտագործում են հողի սենսորներ՝ փարթամ խաղադաշտերը պահպանելու և ջրի ու էներգիայի օգտագործումը մաքսիմալացնելու համար:

Հողի սենսորային տեխնոլոգիայի ապագա միտումները

Զարգացող միտումներից են նանոտեխնոլոգիաները՝ ոսկու կամ արծաթի վրա հիմնված նանոմասնիկներով, որոնք մեծացնում են սենսորների զգայունությունը հողի աղտոտիչները, ինչպիսիք են ծանր մետաղները, հայտնաբերելու համար։

Նանոմիացություններով պատված սենսորները կարող են հետևել հողի բնութագրերին, ապա արտազատել սննդանյութեր, ինչպիսիք են թթվածինը, ի պատասխան հողի որակի տատանումների: Մյուսները հաշվարկում են կենսացուցանիշներ, ինչպիսիք են անձրևորդերի քանակը կամ միկրոօրգանիզմների բազմազանությունը, ԴՆԹ վերլուծության միջոցով՝ հողի միկրոբիոմը բարելավելու համար: