Tvarus išmanusis žemės ūkis su biologiškai skaidomu dirvožemio drėgmės jutikliu

Vis labiau riboti žemės ir vandens ištekliai paskatino plėtoti tikslųjį žemės ūkį, kuris naudoja nuotolinio stebėjimo technologiją oro ir dirvožemio aplinkos duomenims stebėti realiuoju laiku, kad padėtų optimizuoti pasėlių derlių.Siekiant tinkamai tvarkyti aplinką ir sumažinti išlaidas, labai svarbu maksimaliai padidinti tokių technologijų tvarumą.
Dabar, neseniai žurnale „Advanced Sustainable Systems“ paskelbtame tyrime, Osakos universiteto mokslininkai sukūrė belaidę dirvožemio drėgmės jutimo technologiją, kuri iš esmės yra biologiškai skaidoma.Šis darbas yra svarbus etapas sprendžiant likusias tiksliojo žemės ūkio technines kliūtis, tokias kaip saugus panaudotos jutiklių įrangos išmetimas.
Pasaulio gyventojų skaičiui ir toliau augant, labai svarbu optimizuoti žemės ūkio derlių ir kuo labiau sumažinti žemės bei vandens naudojimą.Tikslusis žemės ūkis siekia patenkinti šiuos prieštaringus poreikius naudodamas jutiklių tinklus aplinkos informacijai rinkti, kad ištekliai galėtų būti tinkamai paskirstyti dirbamai žemei tada, kai jų reikia.
Dronai ir palydovai gali surinkti daug informacijos, tačiau jie nėra idealūs dirvožemio drėgmės ir drėgmės lygiui nustatyti.Siekiant optimalaus duomenų rinkimo, drėgmės matavimo prietaisai turėtų būti montuojami ant žemės dideliu tankiu.Jei jutiklis nėra biologiškai skaidus, pasibaigus jo eksploatavimo laikui jį reikia surinkti, o tai gali būti daug darbo ir nepraktiška.Dabartinio darbo tikslas – pasiekti elektroninį funkcionalumą ir biologinį skaidumą naudojant vieną technologiją.
„Mūsų sistemoje yra keli jutikliai, belaidis maitinimo šaltinis ir šiluminio vaizdo kamera, skirta jutimo ir vietos duomenims rinkti ir perduoti“, – aiškina tyrimo pagrindinis autorius Takaaki Kasuga.„Dirvožemyje esantys komponentai dažniausiai yra nekenksmingi aplinkai ir susideda iš nanopopieriaus.substratas, natūralaus vaško apsauginė danga, anglies šildytuvas ir alavo laidininko viela.
Technologija pagrįsta tuo, kad belaidžio energijos perdavimo į jutiklį efektyvumas atitinka jutiklio šildytuvo temperatūrą ir aplinkinio grunto drėgmę.Pavyzdžiui, optimizuojant jutiklio padėtį ir kampą ant lygaus dirvožemio, padidinus dirvožemio drėgmę nuo 5% iki 30%, perdavimo efektyvumas sumažėja nuo ~46% iki ~3%.Tada šiluminio vaizdo kamera fiksuoja vietovės vaizdus, ​​​​kad tuo pačiu metu būtų renkama dirvožemio drėgmė ir jutiklio vietos duomenys.Pasibaigus derliaus nuėmimo sezonui, jutiklius galima įkasti į dirvą, kad jie biologiškai suirtų.
„Sėkmingai vaizdavome vietas, kuriose dirvožemio drėgmės nepakanka, naudodami 12 jutiklių 0,4 x 0,6 metro demonstraciniame lauke“, – sakė Kasuga.„Todėl mūsų sistema gali atlaikyti didelį jutiklių tankį, reikalingą tiksliajam žemės ūkiui.
Šis darbas gali optimizuoti tikslųjį žemės ūkį vis labiau apribotame pasaulyje.Maksimalus mokslininkų technologijos veiksmingumas ne idealiomis sąlygomis, pvz., prastas jutiklių išdėstymas ir nuolydžio kampai šiurkščiame dirvožemyje ir galbūt kiti dirvožemio aplinkos rodikliai, viršijantys dirvožemio drėgmės lygį, gali paskatinti technologiją plačiai naudoti pasaulio žemės ūkio sektoriuose. bendruomenė.