Vis labiau riboti žemės ir vandens ištekliai paskatino tiksliosios žemdirbystės plėtrą, kai naudojamos nuotolinio stebėjimo technologijos oro ir dirvožemio aplinkos duomenims realiuoju laiku stebėti, siekiant optimizuoti pasėlių derlių. Tokių technologijų tvarumo maksimalus didinimas yra labai svarbus norint tinkamai valdyti aplinką ir sumažinti išlaidas.
Neseniai žurnale „Advanced Sustainable Systems“ paskelbtame tyrime Osakos universiteto mokslininkai sukūrė belaidę dirvožemio drėgmės jutimo technologiją, kuri yra iš esmės biologiškai skaidoma. Šis darbas yra svarbus žingsnis sprendžiant likusias technines kliūtis tiksliojoje žemdirbystėje, tokias kaip saugus panaudotos jutiklių įrangos šalinimas.
Kadangi pasaulio gyventojų skaičius toliau auga, labai svarbu optimizuoti žemės ūkio derlių ir kuo labiau sumažinti žemės bei vandens naudojimą. Tikslioji žemdirbystė siekia patenkinti šiuos prieštaringus poreikius, naudodama jutiklių tinklus aplinkos informacijai rinkti, kad išteklius būtų galima tinkamai paskirstyti dirbamai žemei tada ir ten, kur jų reikia.
Dronai ir palydovai gali surinkti daug informacijos, tačiau jie nėra idealūs dirvožemio drėgmei ir drėgmės lygiui nustatyti. Norint optimaliai rinkti duomenis, drėgmės matavimo prietaisai turėtų būti įrengti ant žemės dideliu tankiu. Jei jutiklis nėra biologiškai skaidus, jį reikia surinkti pasibaigus jo eksploatavimo laikui, o tai gali būti daug darbo jėgos ir nepraktiška. Dabartinio darbo tikslas – pasiekti elektroninį funkcionalumą ir biologinį skaidumą vienoje technologijoje.
„Mūsų sistemą sudaro keli jutikliai, belaidis maitinimo šaltinis ir terminio vaizdo kamera, skirta rinkti ir perduoti jutimo bei vietos duomenis“, – aiškina pagrindinis tyrimo autorius Takaaki Kasuga. „Dirvožemio komponentai dažniausiai yra ekologiški ir susideda iš nanopopieriaus, pagrindo, natūralaus vaško apsauginės dangos, anglies šildytuvo ir alavo laidininko vielos.“
Technologija pagrįsta tuo, kad belaidžio energijos perdavimo į jutiklį efektyvumas atitinka jutiklio šildytuvo temperatūrą ir aplinkinio dirvožemio drėgmę. Pavyzdžiui, optimizuojant jutiklio padėtį ir kampą lygiame dirvožemyje, padidinus dirvožemio drėgmę nuo 5 % iki 30 %, perdavimo efektyvumas sumažėja nuo ~46 % iki ~3 %. Tada terminio vaizdo kamera fiksuoja vietovės vaizdus, kad vienu metu būtų renkami dirvožemio drėgmės ir jutiklių vietos duomenys. Pasibaigus derliaus nuėmimo sezonui, jutiklius galima užkasti dirvožemyje, kad jie biologiškai suirtų.
„Naudodami 12 jutiklių 0,4 x 0,6 metro demonstraciniame lauke, sėkmingai nufotografavome vietas, kuriose dirvožemio drėgmė buvo nepakankama“, – teigė Kasuga. „Dėl to mūsų sistema gali susidoroti su dideliu jutiklių tankiu, reikalingu tiksliajai žemdirbystei.“
Šis darbas gali optimizuoti tiksliąją žemdirbystę vis labiau išteklių ribotame pasaulyje. Maksimalus tyrėjų technologijos efektyvumo padidinimas netaisyklingomis sąlygomis, tokiomis kaip netinkamas jutiklių išdėstymas ir nuolydžio kampai šiurkščiuose dirvožemiuose ir galbūt kiti dirvožemio aplinkos rodikliai, ne tik dirvožemio drėgmės lygis, galėtų paskatinti plačią technologijos naudojimą pasaulinėje žemės ūkio bendruomenėje.
Įrašo laikas: 2024 m. balandžio 30 d.