Cà chua (Solanum lycopersicum L.) là một trong những loại cây trồng có giá trị cao trên thị trường thế giới và chủ yếu được trồng dưới điều kiện tưới tiêu. Năng suất cà chua thường bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bất lợi như khí hậu, đất đai và nguồn nước. Các công nghệ cảm biến đã được phát triển và lắp đặt trên khắp thế giới để giúp nông dân đánh giá các điều kiện sinh trưởng như lượng nước và dinh dưỡng khả dụng, độ pH đất, nhiệt độ và địa hình.
Các yếu tố liên quan đến năng suất cà chua thấp. Nhu cầu về cà chua cao ở cả thị trường tiêu thụ tươi sống và thị trường sản xuất công nghiệp (chế biến). Năng suất cà chua thấp được ghi nhận ở nhiều ngành nông nghiệp, chẳng hạn như ở Indonesia, nơi phần lớn vẫn duy trì hệ thống canh tác truyền thống. Việc áp dụng các công nghệ như ứng dụng và cảm biến dựa trên Internet vạn vật (IoT) đã làm tăng đáng kể năng suất của nhiều loại cây trồng, bao gồm cả cà chua.
Việc thiếu thông tin và sử dụng các cảm biến hiện đại, không đồng nhất cũng dẫn đến năng suất nông nghiệp thấp. Quản lý nước hợp lý đóng vai trò quan trọng trong việc tránh mất mùa, đặc biệt là ở các đồn điền cà chua.
Độ ẩm đất là một yếu tố khác quyết định năng suất cà chua vì nó rất cần thiết cho việc vận chuyển chất dinh dưỡng và các hợp chất khác từ đất lên cây. Việc duy trì nhiệt độ của cây rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến độ chín của lá và quả.
Độ ẩm đất tối ưu cho cây cà chua là từ 60% đến 80%. Nhiệt độ lý tưởng để cà chua đạt năng suất tối đa là từ 24 đến 28 độ C. Trên phạm vi nhiệt độ này, cây sinh trưởng và phát triển hoa, quả sẽ không tối ưu. Nếu điều kiện đất đai và nhiệt độ dao động mạnh, cây sẽ chậm phát triển, còi cọc và cà chua sẽ chín không đều.
Cảm biến được sử dụng trong trồng cà chua. Một số công nghệ đã được phát triển để quản lý chính xác nguồn nước, chủ yếu dựa trên các kỹ thuật cảm biến gần và xa. Để xác định hàm lượng nước trong cây, các cảm biến được sử dụng để đánh giá trạng thái sinh lý của cây và môi trường của chúng. Ví dụ, cảm biến dựa trên bức xạ terahertz kết hợp với phép đo độ ẩm có thể xác định áp lực lên lá.
Các cảm biến được sử dụng để xác định hàm lượng nước trong cây trồng dựa trên nhiều loại thiết bị và công nghệ, bao gồm quang phổ trở kháng điện, quang phổ cận hồng ngoại (NIR), công nghệ siêu âm và công nghệ kẹp lá. Cảm biến độ ẩm đất và cảm biến độ dẫn điện được sử dụng để xác định cấu trúc đất, độ mặn và độ dẫn điện.
Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ đất, cũng như hệ thống tưới nước tự động. Để đạt năng suất tối ưu, cà chua cần một hệ thống tưới nước phù hợp. Tình trạng thiếu nước ngày càng gia tăng đang đe dọa sản xuất nông nghiệp và an ninh lương thực. Việc sử dụng các cảm biến hiệu quả có thể đảm bảo sử dụng tối ưu nguồn nước và tối đa hóa năng suất cây trồng.
Cảm biến độ ẩm đất ước tính độ ẩm của đất. Các cảm biến độ ẩm đất được phát triển gần đây bao gồm hai tấm dẫn điện. Khi các tấm này tiếp xúc với môi trường dẫn điện (chẳng hạn như nước), các electron từ cực dương sẽ di chuyển đến cực âm. Sự chuyển động này của các electron sẽ tạo ra dòng điện, có thể được phát hiện bằng vôn kế. Cảm biến này phát hiện sự hiện diện của nước trong đất.
Trong một số trường hợp, cảm biến đất được kết hợp với nhiệt điện trở có thể đo cả nhiệt độ và độ ẩm. Dữ liệu từ các cảm biến này được xử lý và tạo ra tín hiệu đầu ra hai chiều, một dòng, được gửi đến hệ thống xả tự động. Khi dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm đạt đến ngưỡng nhất định, công tắc bơm nước sẽ tự động bật hoặc tắt.
Bioristor là một cảm biến điện sinh học. Điện sinh học được sử dụng để kiểm soát các quá trình sinh lý và đặc điểm hình thái của thực vật. Gần đây, một cảm biến in vivo dựa trên transistor điện hóa hữu cơ (OECT), thường được gọi là điện trở sinh học, đã được phát triển. Cảm biến này được sử dụng trong canh tác cà chua để đánh giá những thay đổi trong thành phần nhựa cây chảy trong mạch gỗ và mạch rây của cây cà chua đang phát triển. Cảm biến hoạt động theo thời gian thực bên trong cơ thể mà không ảnh hưởng đến hoạt động của cây.
Vì điện trở sinh học có thể được cấy trực tiếp vào thân cây, nó cho phép quan sát in vivo các cơ chế sinh lý liên quan đến sự di chuyển ion ở thực vật trong điều kiện khắc nghiệt như hạn hán, mặn, áp suất hơi không đủ và độ ẩm tương đối cao. Biostor cũng được sử dụng để phát hiện mầm bệnh và kiểm soát sâu bệnh. Cảm biến cũng được sử dụng để theo dõi tình trạng nước của cây trồng.
Thời gian đăng: 01-08-2024