Dirvožemio jutikliai yra vienas iš sprendimų, kuris įrodė savo privalumus mažesniu mastu ir gali tapti neįkainojamais žemės ūkio tikslais.
Kas yra dirvožemio jutikliai?
Jutikliai seka dirvožemio sąlygas, todėl galima rinkti ir analizuoti duomenis realiuoju laiku. Jutikliai gali sekti beveik bet kokią dirvožemio savybę, pavyzdžiui, jame esančių mikroorganizmų DNR, kad būtų pasiektas sveikesnis dirvožemio mikrobiomas, didesnis derlius ir mažesnis išteklių naudojimas.
Įvairūs žemės ūkyje naudojami jutikliai naudoja įvairius metodus, tokius kaip elektriniai signalai ir šviesos bangų atspindžio matavimas, kad nustatytų esmines lauko charakteristikas, kurios gali pakeisti ūkininkavimo operacijas.
Dirvožemio jutiklių tipai
Dirvožemio jutikliai gali matuoti dirvožemio charakteristikas, tokias kaip drėgmės kiekis, temperatūra, pH, druskingumas, drėgmė, fotosintezės spinduliuotė ir maistinių medžiagų balansas.—daugiausia gyvybiškai svarbus azotas, fosforas ir kalis (NPK).
Be pasėlių valdymo privalumų, tokių kaip geresnė grūdų kokybė ir mažesnis maistinių medžiagų išplovimas, dirvožemio jutikliai gali informuoti apie vandens išteklių, žemės stabilumo ir klimato kaitos prognozes.
Kiti naudojimo atvejai apima drėkinimo planavimą, baseinų vertinimą, mikrobų ekologijos profiliavimą ir augalų ligų prevenciją.
Dirvožemio jutiklių naudojimo privalumai
Dirvožemio būklės stebėjimas ūkininkams ir sodininkams suteikia daug naudos, įskaitant didesnį pasėlių derlių ir geresnį išteklių naudojimo efektyvumą. Daiktų internetas, debesijos paslaugos ir dirbtinio intelekto integracija leidžia augintojams priimti duomenimis pagrįstus sprendimus.
Jutikliai optimizuoja trąšų naudojimą, palaiko augalų sveikatą, maksimaliai išnaudoja išteklius ir sumažina nuotėkį bei išmetamųjų dujų kiekį, kenkiantį aplinkai. Nuolatinis stebėjimas taip pat padeda išvengti problemų, tokių kaip patogenų protrūkiai ar dirvožemio sutankinimas.
Dirvožemio būklės stebėjimas naudojant dirvožemio jutiklius taip pat gali optimizuoti trąšų ir vandens naudojimą.„Apskaičiuota, kad maždaug 30 % JAV naudojamų nitratinių trąšų išplauna ir užteršia vandens šaltinius. Net ir modernios drėkinimo sistemos gali iššvaistyti iki 50 % vandens, o žemės ūkis yra atsakingas už 70 % pasaulinio gėlo vandens suvartojimo. Gebėjimas efektyviai ir veiksmingai papildyti dirvožemio drėgmę gali turėti didelį poveikį.
Dirvožemio jutiklių įrengimas ir kalibravimas
Kiekvienas jutiklis turės savo įrengimo vadovą, tačiau paprastai montuojant reikia iškasti duobę arba tranšėją pasėlių eilėje ir išdėstyti jutiklius įvairiuose gyliuose, įskaitant šalia augalų šaknų.
Didelėje teritorijoje geriausia praktika nurodo, kad jutikliai turėtų būti išdėstyti vietose, kurios atitinka likusį lauko ar dirvožemio tipą, kurį reikia tvarkyti, šalia vandens šaltinių ir tiesiogiai liečiasi su dirvožemiu (t. y. nėra oro kišenių). Jutiklių vietos taip pat turėtų būti pažymėtos vėliavėlėmis arba kitaip pažymėtos paviršiuje, kad būtų išvengta atsitiktinio pažeidimo.
Be tinkamo įrengimo, labai svarbus yra jutiklių kalibravimas. Dirvožemio jutikliai registruoja dirvožemio drėgmės duomenis kaip tūrinį vandens kiekį (VWC), ir kiekvienas dirvožemio tipas turi savo VWC. Dirvožemio drėgmės jutikliai dažnai turi skirtingą jautrumą, todėl juos gali tekti kalibruoti atskirai.
Trikčių šalinimas
Įranga gali sugesti dėl elektros problemų, laukinės gamtos keliamų trukdžių arba netinkamai prijungtų laidų. Bet koks oro nuotėkis į tenzometrą padarys jį nepatikimą. Tinkamas įrengimo gylis ir hidroizoliacijos metodai gali padėti išvengti problemų ateityje.
Įprasti trikčių šalinimo būdai apima:
Maitinimo šaltinio ir grandinės patikrinimas
Jutiklių valymas nenaudojant cheminių medžiagų
Reguliariai atlikti techninę priežiūrą, pakeičiant pažeistas dalis pagal gamintojo nurodymus„remonto vadovas
Dirvožemio sveikatos stebėsena
Dirvožemio jutikliai siūlo tikslesnę ir supaprastintą dirvožemio būklės vertinimo strategiją. Įprastas dirvožemio vertinimas yra tolygus biopsijai, kuri gali užtrukti savaites ar mėnesius, priklausomai nuo dirvožemio savybių.
Jutiklių matavimai yra daug greitesni – trunka valandą ar dvi 50 akrų plote. Jutikliai rodo viską, kas būtina efektyviam pasėlių valdymui, įskaitant vandens kiekį, vandens įtempį ir organinių medžiagų buvimą.—puikus bendros dirvožemio būklės rodiklis—nereikalaujant fiziškai paimti dirvožemio mėginių.
Integracija su ūkio valdymo sistemomis
„StartUS Insights“ ataskaitoje teigiama, kad dirvožemio jutikliai yra įtakingiausia dirvožemio stebėjimo technologija dėl jų mastelio keitimo, efektyvumo ir naudingumo. Dirvožemio jutiklių derinimas su kitomis sparčiai augančiomis ūkininkavimo technologijomis, įskaitant dirbtiniu intelektu pagrįstą dirvožemio žemėlapių sudarymą, aerofotografavimą, automatizuotus dirvožemio stebėjimo robotus, išmetamųjų teršalų sekiklius, papildytos realybės dirvožemio analizę, nanotechnologijas ir blokų grandinės integraciją, gali optimizuoti ūkio valdymą.
Dirvožemio jutiklių technologijos iššūkiai ir sprendimai
Remiantis 2020 m. Nebraskos universiteto ataskaita, tik 12 % JAV ūkių naudoja dirvožemio drėgmės jutiklius drėkinimo grafikams nustatyti. Dirvožemio jutikliai tapo perspektyvesni dėl reikšmingo prieinamumo, patogumo naudoti, duomenų apdorojimo ir rodymo galimybių pagerėjimo, tačiau reikia daugiau pažangos.
Dirvožemio jutikliai turi tapti ekonomiškesni ir sąveikesni, kad juos būtų galima pritaikyti visame pasaulyje. Yra daug jutiklių tipų, todėl trūksta standartizacijos ir suderinamumo.
Daugelis esamų technologijų remiasi patentuotais jutikliais, todėl jas gali būti sunku pritaikyti pagal individualius poreikius. Jutiklių technologijų pažanga, pavyzdžiui, sukurta Kalifornijos universiteto Berklyje, supaprastina diegimą, kad būtų galima stebėti duomenis realiuoju laiku ir skatinti lankstų sprendimų priėmimą įvairiose srityse ir rinkose.
Atvejų analizės: sėkmingas dirvožemio jutiklių įdiegimas
Dirvožemio jutikliai padeda ūkininkams taupyti vandenį ir pinigus
Klemsono universiteto tyrimas parodė, kad dirvožemio drėgmės jutikliai gali padidinti ūkininkų„padidino vidutines grynąsias pajamas 20 % padidinus drėkinimo efektyvumą tirtuose laukuose, kuriuose augino žemės riešutus, sojų pupeles arba medvilnę.
Tvaresni sporto laukai
Sporto arenos taip pat diegia dirvožemio jutiklius. Vemblio stadionas ir „Citizens Bank Park“ (Philadelphia Phillies namų komanda) yra tarp sporto arenų, kuriose naudojami dirvožemio jutikliai, siekiant išlaikyti vešlią žaidimo aikštelę, kartu maksimaliai padidinant vandens ir energijos suvartojimą, teigia dirvožemio jutiklių gamintojas „Soil Scout“.
Dirvožemio jutiklių technologijos ateities tendencijos
Naujos tendencijos apima nanotechnologijas su aukso arba sidabro pagrindu pagamintomis nanodalelėmis, kurios padidina jutiklių jautrumą aptinkant dirvožemio teršalus, tokius kaip sunkieji metalai.
Nanotechnologijomis padengti jutikliai galėtų sekti dirvožemio savybes ir, reaguodami į svyruojančią dirvožemio kokybę, išskirti maistines medžiagas, tokias kaip deguonis. Kiti, naudodami DNR analizę, apskaičiuoja bioindikatorius, tokius kaip sliekų skaičius ar mikroorganizmų įvairovė, kad pagerintų dirvožemio mikrobiomą.
Įrašo laikas: 2024 m. balandžio 9 d.