Cảm biến đất là một giải pháp đã được chứng minh hiệu quả ở quy mô nhỏ hơn và có thể trở nên vô giá cho mục đích nông nghiệp.
Cảm biến đất là gì?
Cảm biến theo dõi điều kiện đất, cho phép thu thập và phân tích dữ liệu theo thời gian thực.Các cảm biến có thể theo dõi hầu hết mọi đặc tính của đất, như DNA của các vi sinh vật thường trú, để chuyển sự cân bằng theo hướng hệ vi sinh vật trong đất khỏe mạnh hơn, tăng năng suất và giảm sử dụng tài nguyên.
Các loại cảm biến khác nhau trong nông nghiệp sử dụng các phương pháp đa dạng, chẳng hạn như tín hiệu điện và đo sự phản xạ của sóng ánh sáng, để xác định các đặc điểm thiết yếu của trường có thể biến đổi hoạt động nông nghiệp.
Các loại cảm biến đất
Cảm biến đất có thể đo các đặc tính của đất như độ ẩm, nhiệt độ, độ pH, độ mặn, độ ẩm, bức xạ quang hợp và cân bằng dinh dưỡng—chủ yếu là nitơ, phốt pho và kali (NPK).
Ngoài các lợi ích về quản lý cây trồng, chẳng hạn như chất lượng ngũ cốc tốt hơn và giảm khả năng rửa trôi chất dinh dưỡng, cảm biến đất có thể đưa ra các dự báo về tài nguyên nước, sự ổn định của đất đai và biến đổi khí hậu.
Các trường hợp sử dụng khác bao gồm lập lịch tưới, đánh giá lưu vực, lập hồ sơ sinh thái vi sinh vật và phòng chống bệnh thực vật.
Lợi ích của việc sử dụng cảm biến đất
Theo dõi tình trạng đất mang lại nhiều lợi ích cho nông dân và người làm vườn, bao gồm tăng năng suất cây trồng và nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên.IoT, dịch vụ đám mây và tích hợp AI cho phép người trồng đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu.
Cảm biến tối ưu hóa việc sử dụng phân bón, giữ cho cây trồng khỏe mạnh, tối đa hóa tài nguyên và giảm thiểu dòng chảy tràn và khí thải tấn công môi trường.Giám sát liên tục cũng ngăn ngừa các vấn đề, chẳng hạn như sự bùng phát mầm bệnh hoặc sự nén chặt của đất.
Giám sát tình trạng đất bằng cảm biến đất cũng có thể tối ưu hóa việc sử dụng phân bón và nước.Nó'Người ta ước tính rằng khoảng 30% lượng phân nitrat được sử dụng ở Mỹ sẽ rửa trôi và làm ô nhiễm nguồn nước.Ngay cả những hệ thống tưới tiêu tinh vi cũng có thể lãng phí tới 50% nước và nông nghiệp chiếm 70% lượng nước ngọt sử dụng trên toàn cầu.Khả năng bổ sung độ ẩm cho đất một cách hiệu quả và hiệu quả có thể có tác động lớn.
Lắp đặt và hiệu chỉnh cảm biến đất
Mỗi cảm biến sẽ có hướng dẫn cài đặt riêng, nhưng việc cài đặt thường yêu cầu đào hố hoặc rãnh trong hàng cây trồng và đặt cảm biến ở nhiều độ sâu, bao gồm cả gần rễ cây.
Trên một khu vực rộng lớn, các biện pháp thực hành tốt nhất yêu cầu bố trí tại các địa điểm biểu thị phần còn lại của cánh đồng hoặc loại đất cần quản lý, gần các nguồn phát nước và tiếp xúc trực tiếp với đất (tức là không có túi khí).Các vị trí cảm biến cũng phải được gắn cờ hoặc đánh dấu trên bề mặt để tránh hư hỏng do tai nạn.
Ngoài việc cài đặt đúng cách, việc hiệu chỉnh cảm biến là điều quan trọng.Cảm biến đất đăng ký dữ liệu độ ẩm của đất dưới dạng Hàm lượng nước theo thể tích (VWC) và mỗi loại đất có một VWC riêng.Cảm biến độ ẩm đất thường có độ nhạy khác nhau và có thể cần được hiệu chỉnh riêng.
Xử lý sự cố
Lỗi thiết bị có thể xảy ra do sự cố về điện, nhiễu từ động vật hoang dã hoặc dây kết nối sai.Bất kỳ không khí nào rò rỉ vào máy đo độ căng sẽ làm cho nó không đáng tin cậy.Đảm bảo độ sâu lắp đặt chính xác và phương pháp chống thấm có thể giúp tránh các vấn đề trong tương lai.
Các kỹ thuật khắc phục sự cố phổ biến bao gồm:
Kiểm tra nguồn điện và mạch điện
Vệ sinh cảm biến không dùng hóa chất
Thực hiện bảo trì định kỳ thay thế các bộ phận hư hỏng theo nhà sản xuất'hướng dẫn sửa chữa
Giám sát sức khỏe đất
Cảm biến đất cung cấp chiến lược hợp lý, chính xác hơn để đánh giá sức khỏe của đất.Đánh giá đất thông thường tương đương với sinh thiết, có thể mất vài tuần hoặc vài tháng, tùy thuộc vào tính chất của đất.
Các phép đo cảm biến nhanh hơn nhiều, mất một hoặc hai giờ trên 50 mẫu Anh.Các cảm biến hiển thị mọi thứ cần thiết để quản lý cây trồng hiệu quả, bao gồm hàm lượng nước, sức căng của nước và sự hiện diện của chất hữu cơ.—một chỉ số tuyệt vời về sức khỏe tổng thể của đất—mà không cần phải loại bỏ mẫu đất bằng phương pháp vật lý.
Tích hợp với hệ thống quản lý trang trại
Theo báo cáo của StartUS Insights, cảm biến đất là công nghệ giám sát đất có tác động mạnh nhất do khả năng mở rộng, hiệu quả và tiện ích của chúng.Kết hợp cảm biến đất với các công nghệ canh tác đang phát triển khác, bao gồm lập bản đồ đất được hỗ trợ bởi AI, chụp ảnh trên không, robot giám sát đất tự động, máy theo dõi khí thải, phân tích đất thực tế tăng cường, công nghệ nano và tích hợp chuỗi khối, có thể tối ưu hóa việc quản lý trang trại.
Những thách thức và giải pháp trong công nghệ cảm biến đất
Dựa trên báo cáo năm 2020 của Đại học Nebraska, chỉ 12% trang trại ở Hoa Kỳ sử dụng cảm biến độ ẩm đất để xác định lịch tưới.Cảm biến đất đã trở nên khả thi hơn nhờ những cải tiến đáng kể về khả năng tiếp cận, tính thân thiện với người dùng cũng như khả năng xử lý và hiển thị dữ liệu, nhưng cần nhiều tiến bộ hơn.
Cảm biến đất phải trở nên tiết kiệm chi phí hơn và có khả năng tương tác để áp dụng trên toàn cầu.Có nhiều loại cảm biến tồn tại dẫn đến thiếu tiêu chuẩn hóa và tính tương thích.
Nhiều công nghệ hiện có dựa vào cảm biến độc quyền, điều này có thể gây khó khăn cho việc tùy chỉnh.Những tiến bộ trong công nghệ cảm biến, giống như những tiến bộ do UC Berkeley phát triển, đơn giản hóa việc triển khai để cung cấp khả năng giám sát dữ liệu trực tiếp và thúc đẩy quá trình ra quyết định linh hoạt trên các lĩnh vực và thị trường.
Nghiên cứu điển hình: Triển khai thành công cảm biến đất
Cảm biến đất giúp nông dân tiết kiệm nước và tiền
Một nghiên cứu của Đại học Clemson cho thấy cảm biến độ ẩm đất có thể tăng năng suất cho nông dân'thu nhập ròng trung bình thêm 20% bằng cách tăng hiệu quả tưới tiêu trên các cánh đồng trồng lạc, đậu nành hoặc bông được thử nghiệm.
Thêm sân thể thao bền vững
Các địa điểm thể thao cũng đang áp dụng cảm biến đất.Theo nhà sản xuất cảm biến đất Soil Scout, Sân vận động Wembley và Công viên Ngân hàng Công dân (sân nhà của Philadelphia Phillies) là một trong những địa điểm thể thao sử dụng cảm biến đất để duy trì bề mặt thi đấu tươi tốt đồng thời tối đa hóa việc sử dụng nước và năng lượng.
Xu hướng tương lai trong công nghệ cảm biến đất
Các xu hướng mới nổi bao gồm công nghệ nano, với các hạt nano gốc vàng hoặc bạc giúp tăng độ nhạy cảm biến để phát hiện các chất ô nhiễm trong đất như kim loại nặng.
Các cảm biến được phủ bằng hợp chất nano có thể theo dõi các đặc tính của đất và sau đó giải phóng các chất dinh dưỡng, chẳng hạn như oxy, để đáp ứng với sự biến động của chất lượng đất.Những người khác tính toán các chỉ số sinh học, như số lượng giun đất hoặc sự đa dạng của vi sinh vật, thông qua phân tích DNA, để cải thiện hệ vi sinh vật trong đất.
Thời gian đăng: Apr-09-2024