A talajérzékelők egy olyan megoldás, amely kisebb léptékben is bizonyította létjogosultságát, és felbecsülhetetlen értékűvé válhat mezőgazdasági célokra.
Mik azok a talajérzékelők?
Az érzékelők nyomon követik a talajviszonyokat, lehetővé téve a valós idejű adatgyűjtést és -elemzést. Az érzékelők szinte bármilyen talajjellemzőt képesek nyomon követni, például a rezidens mikroorganizmusok DNS-ét, hogy az egyensúlyt az egészségesebb talajmikrobiom, a nagyobb terményhozás és a csökkentett erőforrás-felhasználás felé tolják el.
A mezőgazdaságban használt különféle érzékelők változatos módszereket alkalmaznak, például elektromos jeleket és a fényhullámok visszaverődésének mérését, hogy megállapítsák a mezőgazdasági műveleteket átalakító alapvető szántóföldi jellemzőket.
Talajérzékelők típusai
A talajérzékelők képesek mérni a talaj jellemzőit, mint például a nedvességtartalmat, a hőmérsékletet, a pH-értéket, a sótartalmat, a páratartalmat, a fotoszintetikus sugárzást és a tápanyag-egyensúlyt.—főként a létfontosságú nitrogént, foszfort és káliumot (NPK).
A növénytermesztési előnyök, például a jobb szemminőség és a csökkent tápanyag-kimosódás mellett a talajérzékelők előrejelzéseket is készíthetnek a vízkészletekről, a föld stabilitásáról és az éghajlatváltozásról.
További felhasználási esetek közé tartozik az öntözési ütemezés, a vízgyűjtő-felmérések, a mikrobiális ökológiai profilalkotás és a növénybetegségek megelőzése.
A talajérzékelők használatának előnyei
A talajállapot nyomon követése számos előnnyel jár a gazdálkodók és a kertészek számára, beleértve a megnövekedett terméshozamot és a fokozott erőforrás-hatékonyságot. Az IoT, a felhőszolgáltatások és a mesterséges intelligencia integrációja lehetővé teszi a termelők számára, hogy adatvezérelt döntéseket hozzanak.
Az érzékelők optimalizálják a műtrágyafelhasználást, egészségesen tartják a növényeket, maximalizálják az erőforrásokat, és minimalizálják a környezetet károsító lefolyást és gázkibocsátást. Az állandó monitorozás megelőzi az olyan problémákat is, mint a kórokozók kitörése vagy a talaj tömörödése.
A talajállapot talajérzékelőkkel történő monitorozása optimalizálhatja a műtrágya- és vízfelhasználást is.'Becslések szerint az Egyesült Államokban alkalmazott nitrát műtrágya körülbelül 30%-a mossa el és szennyezi a vízforrásokat. Még a hatékony öntözőrendszerek is elérhetik az 50%-os vízpazarlást, és a mezőgazdaság a globális édesvíz-felhasználás 70%-áért felelős. A talaj nedvességtartalmának hatékony és eredményes pótlásának képessége nagy hatással lehet.
Talajérzékelők telepítése és kalibrálása
Minden érzékelőhöz saját telepítési útmutató tartozik, de a telepítéshez jellemzően egy gödör vagy árok ásása szükséges a növénysorban, és az érzékelők több mélységbe való elhelyezése, beleértve a növények gyökereinek közelét is.
Nagyobb területeken a legjobb gyakorlatok szerint a szenzorokat a tábla többi részére vagy a kezelendő talajtípusra utaló helyeken, vízkibocsátók közelében és a talajjal közvetlenül érintkezve (azaz légbuborékok nélkül) kell elhelyezni. Az érzékelők helyét a véletlen sérülések elkerülése érdekében zászlókkal vagy más módon meg kell jelölni a felszínen.
A megfelelő telepítés mellett az érzékelő kalibrálása is kulcsfontosságú. A talajérzékelők térfogati víztartalomként (VWC) regisztrálják a talajnedvesség-adatokat, és minden talajtípusnak megvan a saját VWC-je. A talajnedvesség-érzékelők gyakran eltérő érzékenységgel rendelkeznek, és előfordulhat, hogy külön kell kalibrálni őket.
Hibaelhárítás
A berendezések meghibásodását elektromos problémák, vadon élő állatok interferenciája vagy rosszul csatlakoztatott vezetékek okozhatják. A tenziométerbe szivárgó levegő megbízhatatlanná teszi azt. A megfelelő telepítési mélység és a vízszigetelési módszerek biztosítása segíthet elkerülni a jövőbeni problémákat.
A gyakori hibaelhárítási technikák a következők:
A tápegység és az áramkörök ellenőrzése
Szenzorok tisztítása vegyszerek használata nélkül
Rendszeres karbantartás elvégzése a sérült alkatrészek cseréjével a gyártó utasításai szerint'javítási útmutató
A talaj egészségének monitorozása
A talajérzékelők pontosabb és hatékonyabb stratégiát kínálnak a talaj állapotának felmérésére. A hagyományos talajfelmérések egyenértékűek egy biopsziával, amely hetekig vagy hónapokig is eltarthat a talaj tulajdonságaitól függően.
Az érzékelős mérések sokkal gyorsabbak, 50 hektáronként egy-két órát vesznek igénybe. Az érzékelők mindent megjelenítenek, ami a hatékony növénytermesztéshez szükséges, beleértve a víztartalmat, a vízfeszültséget és a szerves anyagok jelenlétét.—a talaj általános állapotának nagyszerű mutatója—anélkül, hogy fizikailag kellene talajmintákat eltávolítani.
Integráció a gazdaságirányítási rendszerekkel
A StartUS Insights jelentése szerint a talajérzékelők a leghatásosabb talajmegfigyelési technológiák skálázhatóságuk, hatékonyságuk és hasznosságuk miatt. A talajérzékelők más, burjánzó mezőgazdasági technológiákkal – beleértve a mesterséges intelligenciával működő talajtérképezést, a légi felvételeket, az automatizált talajmegfigyelő robotokat, a kibocsátáskövetőket, a kiterjesztett valóság talajelemzését, a nanotechnológiát és a blokklánc-integrációt – való kombinálása optimalizálhatja a gazdaságok irányítását.
Kihívások és megoldások a talajérzékelő technológiában
A Nebraskai Egyetem 2020-as jelentése alapján az amerikai gazdaságoknak mindössze 12%-a használ talajnedvesség-érzékelőket az öntözési ütemterv meghatározásához. A talajérzékelők életképesebbé váltak a hozzáférhetőség, a felhasználóbarátság, valamint az adatfeldolgozási és megjelenítési képességek jelentős javulásának köszönhetően, de további előrelépésekre van szükség.
A talajérzékelőknek költséghatékonyabbá és interoperábilisabbá kell válniuk a globális elterjedés érdekében. Számos érzékelőtípus létezik, ami a szabványosítás és a kompatibilitás hiányához vezet.
Sok meglévő technológia saját fejlesztésű érzékelőkre támaszkodik, ami megnehezítheti a testreszabást. Az érzékelőtechnológia fejlesztései, mint például a UC Berkeley által fejlesztettek, leegyszerűsítik a bevezetést, élő adatmonitorozást biztosítanak, és elősegítik az agilis döntéshozatalt a különböző területeken és piacokon.
Esettanulmányok: Talajérzékelők sikeres bevezetése
A talajérzékelők segítenek a gazdáknak vizet és pénzt megtakarítani
Egy Clemson Egyetemi tanulmány szerint a talajnedvesség-érzékelők növelhetik a gazdálkodók...'az átlagos nettó jövedelem 20%-kal nőtt az öntözési hatékonyság növelésével a tesztelt földeken, ahol földimogyorót, szójababot vagy gyapotot termesztettek.
Fenntarthatóbb sportpályák
A sportlétesítmények is alkalmaznak talajérzékelőket. A Wembley Stadion és a Citizens Bank Park (a Philadelphia Phillies otthona) is azon sportlétesítmények közé tartozik, amelyek talajérzékelőket használnak a buja játékfelületek fenntartása érdekében, miközben maximalizálják a víz- és energiafelhasználást, a talajérzékelőket gyártó Soil Scout szerint.
Jövőbeli trendek a talajérzékelő technológiában
A feltörekvő trendek közé tartozik a nanotechnológia, amelyben az arany- vagy ezüstalapú nanorészecskék növelik az érzékelők érzékenységét a talajszennyező anyagok, például a nehézfémek kimutatásában.
A nanovegyületekkel bevont érzékelők nyomon követhetik a talaj jellemzőit, majd tápanyagokat, például oxigént szabadíthatnak fel a változó talajminőségre reagálva. Mások bioindikátorokat, például földigiliszták számát vagy a mikroorganizmusok sokféleségét számítják ki DNS-elemzés segítségével a talaj mikrobiomjának javítása érdekében.
Közzététel ideje: 2024. április 9.