Khi số năm hạn hán ngày càng nhiều hơn số năm mưa nhiều ở vùng Đông Nam nước Mỹ, tưới tiêu trở thành một nhu cầu thiết yếu hơn là một thứ xa xỉ, thúc đẩy người trồng trọt tìm kiếm những phương pháp hiệu quả hơn để xác định thời điểm và lượng nước cần tưới, chẳng hạn như sử dụng cảm biến độ ẩm đất.
Các nhà nghiên cứu tại Công viên Thủy lợi Stripling ở Camilla, Georgia, đang khám phá tất cả các khía cạnh của hệ thống thủy lợi, bao gồm việc sử dụng cảm biến độ ẩm đất và hệ thống truyền dữ liệu bằng sóng radio cần thiết để truyền dữ liệu trở lại cho nông dân, theo lời Calvin Perry, giám đốc công viên.
“Hệ thống tưới tiêu ở Georgia đã phát triển đáng kể trong những năm gần đây,” ông Perry cho biết. “Hiện nay, chúng tôi có hơn 13.000 hệ thống tưới xoay trung tâm trong tiểu bang, với hơn 1.000.000 mẫu đất được tưới tiêu. Tỷ lệ nguồn nước ngầm so với nguồn nước mặt dùng cho tưới tiêu là khoảng 2:1.”
Ông cho biết thêm, hệ thống tưới xoay trung tâm tập trung ở phía tây nam Georgia, với hơn một nửa số hệ thống này nằm ở lưu vực sông Flint phía dưới của tiểu bang.
Ông Perry cho biết: “Những câu hỏi chính trong tưới tiêu là: Khi nào thì tưới và tưới bao nhiêu nước? Chúng tôi cho rằng nếu việc tưới tiêu được lên kế hoạch và thời gian hợp lý hơn, nó có thể được tối ưu hóa. Về lý thuyết, chúng ta có thể tiết kiệm được lượng nước tưới vào cuối mùa nếu độ ẩm của đất đạt mức cần thiết, và có thể tiết kiệm được chi phí bón phân.”
Ông ấy nói rằng có rất nhiều cách khác nhau để lên lịch tưới tiêu.
“Đầu tiên, bạn có thể làm theo cách truyền thống bằng cách ra đồng, đá vào đất hoặc quan sát lá cây. Hoặc, bạn có thể dự đoán lượng nước cây trồng cần dùng. Bạn có thể sử dụng các công cụ lập kế hoạch tưới tiêu để đưa ra quyết định tưới dựa trên các phép đo độ ẩm của đất.”
Một lựa chọn khác
“Một lựa chọn khác là chủ động theo dõi tình trạng độ ẩm của đất dựa trên các cảm biến được đặt tại hiện trường. Thông tin này có thể được truyền tải đến bạn hoặc thu thập trực tiếp từ hiện trường,” Perry cho biết.
Ông lưu ý rằng đất đai ở vùng đồng bằng ven biển Đông Nam có sự biến đổi rất lớn, và người trồng trọt không chỉ có một loại đất duy nhất trên các cánh đồng của họ. Vì lý do này, việc tưới tiêu hiệu quả trên những loại đất này đạt được tốt nhất bằng cách sử dụng một số hình thức quản lý cụ thể theo từng địa điểm và thậm chí có thể tự động hóa bằng cách sử dụng cảm biến, ông nói.
“Có nhiều cách để thu thập dữ liệu độ ẩm đất từ các đầu dò này. Cách dễ nhất là sử dụng một loại hệ thống đo từ xa nào đó. Nông dân rất bận rộn và họ không muốn phải ra từng cánh đồng để đọc cảm biến độ ẩm đất nếu không cần thiết. Có một số cách để thu thập dữ liệu này,” Perry nói.
Theo ông, các cảm biến này được chia thành hai loại chính: cảm biến độ ẩm đất Watermark và một số loại cảm biến độ ẩm đất điện dung mới hơn.
Có một sản phẩm mới trên thị trường. Bằng cách kết hợp sinh học thực vật và khoa học nông học, sản phẩm này có thể chỉ ra mức độ căng thẳng cao, bệnh thực vật, tình trạng sức khỏe cây trồng và nhu cầu nước của cây.
Công nghệ này dựa trên bằng sáng chế của USDA có tên gọi BIOTIC (Biologically Identified Optimal Temperature Interactive Console). Công nghệ này sử dụng cảm biến nhiệt độ để theo dõi nhiệt độ tán lá của cây trồng nhằm xác định tình trạng thiếu nước.
Cảm biến này, được đặt trong ruộng của người trồng, sẽ ghi nhận số liệu và truyền thông tin về trạm gốc.
Hệ thống dự đoán rằng nếu cây trồng của bạn trải qua quá nhiều phút ở nhiệt độ cao hơn mức tối đa, nó sẽ bị thiếu nước. Nếu bạn tưới nước cho cây, nhiệt độ của tán lá sẽ giảm xuống. Họ đã phát triển các thuật toán cho một số loại cây trồng.
Công cụ đa năng
“Về cơ bản, truyền dữ liệu bằng sóng vô tuyến là việc lấy dữ liệu từ một điểm trên cánh đồng và gửi đến xe bán tải của bạn ở rìa cánh đồng. Bằng cách này, bạn không cần phải mang máy tính xách tay vào cánh đồng, kết nối nó với thiết bị thu thập dữ liệu và tải xuống. Bạn có thể nhận dữ liệu liên tục. Hoặc, bạn có thể đặt một thiết bị thu phát sóng vô tuyến gần các cảm biến trên cánh đồng, có thể đặt nó ở vị trí cao hơn một chút, và truyền dữ liệu đó về trạm điều khiển trung tâm.”
Tại công viên thủy lợi ở tây nam Georgia, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu một mạng lưới dạng lưới (Mesh Network), đặt các cảm biến giá rẻ ngoài đồng ruộng, theo lời Perry. Chúng giao tiếp với nhau và sau đó truyền dữ liệu về trạm gốc ở rìa cánh đồng hoặc điểm tưới xoay trung tâm.
Nó giúp bạn trả lời các câu hỏi về thời điểm tưới và lượng nước cần tưới. Nếu bạn theo dõi dữ liệu từ cảm biến độ ẩm đất, bạn có thể thấy sự giảm sút về độ ẩm của đất. Điều đó sẽ cho bạn biết độ ẩm đã giảm nhanh như thế nào và bạn cần tưới nước sớm đến mức nào.
“Để biết lượng phân bón cần bón, hãy theo dõi dữ liệu và xem độ ẩm trong đất có tăng lên đến độ sâu của rễ cây trồng vào thời điểm đó hay không.”
Thời gian đăng bài: 03/04/2024