A egyre korlátozottabb föld- és vízkészletek ösztönözték a precíziós mezőgazdaság fejlődését, amely távérzékelési technológiát használ a levegő és a talaj környezeti adatainak valós idejű monitorozására a terméshozamok optimalizálása érdekében. Az ilyen technológiák fenntarthatóságának maximalizálása kulcsfontosságú a környezet megfelelő kezelése és a költségek csökkentése érdekében.
Az Advanced Sustainable Systems folyóiratban nemrégiben megjelent tanulmányban az Oszakai Egyetem kutatói kifejlesztettek egy vezeték nélküli talajnedvesség-érzékelő technológiát, amely nagyrészt biológiailag lebomló. Ez a munka fontos mérföldkő a precíziós mezőgazdaságban még fennálló technikai szűk keresztmetszetek, például a használt érzékelőberendezések biztonságos ártalmatlanításának kezelésében.
Ahogy a világ népessége folyamatosan növekszik, elengedhetetlen a mezőgazdasági terményhozamok optimalizálása, valamint a föld- és vízfelhasználás minimalizálása. A precíziós mezőgazdaság célja ezen ellentmondásos igények kielégítése szenzorhálózatok használatával, amelyek környezeti információkat gyűjtenek, hogy az erőforrásokat megfelelően lehessen elosztani a mezőgazdasági területek között, amikor és ahol szükség van rájuk.
A drónok és műholdak rengeteg információt képesek gyűjteni, de nem ideálisak a talaj nedvességtartalmának és nedvességtartalmának meghatározására. Az optimális adatgyűjtés érdekében a nedvességmérő eszközöket nagy sűrűséggel kell a talajra telepíteni. Ha az érzékelő nem biológiailag lebomló, akkor élettartama végén össze kell gyűjteni, ami munkaigényes és praktikus lehet. A jelenlegi munka célja az elektronikus funkcionalitás és a biológiai lebonthatóság elérése egyetlen technológiában.
„A rendszerünk több érzékelőt, egy vezeték nélküli tápegységet és egy hőkamerát tartalmaz az érzékelési és helymeghatározási adatok gyűjtésére és továbbítására” – magyarázza Takaaki Kasuga, a tanulmány vezető szerzője. „A talajban található összetevők többnyire környezetbarátak, és nanopapírból, hordozóból, természetes viaszvédő bevonatból, szén fűtőanyagból és ónvezető huzalból állnak.”
A technológia azon a tényen alapul, hogy a vezeték nélküli energiaátvitel hatékonysága az érzékelőhöz megfelel az érzékelőfűtő hőmérsékletének és a környező talaj páratartalmának. Például, ha sima talajon optimalizáljuk az érzékelő pozícióját és szögét, a talajnedvesség 5%-ról 30%-ra növelése a továbbítási hatékonyságot ~46%-ról ~3%-ra csökkenti. A hőkamera ezután képeket készít a területről, hogy egyidejűleg gyűjtse a talajnedvesség- és az érzékelő helyadatait. A betakarítási szezon végén az érzékelők a talajba süllyeszthetők biológiai lebomlás céljából.
„Egy 0,4 x 0,6 méteres demonstrációs területen 12 érzékelő segítségével sikeresen leképeztük a nem megfelelő talajnedvességű területeket” – mondta Kasuga. „Ennek eredményeként a rendszerünk képes kezelni a precíziós mezőgazdasághoz szükséges nagy érzékelősűrűséget.”
Ez a munka lehetőséget kínál a precíziós mezőgazdaság optimalizálására egy egyre inkább erőforrás-korlátozott világban. A kutatók technológiájának hatékonyságának maximalizálása nem ideális körülmények között, például a szenzorok rossz elhelyezése és a durva talajok lejtési szögei, valamint esetleg a talajkörnyezet egyéb, a talaj nedvességtartalmán túli mutatói esetén, a technológia széles körű elterjedéséhez vezethet a globális mezőgazdasági közösségben.
Közzététel ideje: 2024. április 30.