Cà chua (Solanum lycopersicum L.) là một trong những cây trồng có giá trị cao trên thị trường thế giới và chủ yếu được trồng theo phương pháp tưới tiêu. Sản xuất cà chua thường bị cản trở bởi các điều kiện bất lợi như khí hậu, đất đai và nguồn nước. Công nghệ cảm biến đã được phát triển và lắp đặt trên toàn thế giới để giúp nông dân đánh giá các điều kiện canh tác như lượng nước và chất dinh dưỡng, độ pH của đất, nhiệt độ và địa hình.
Các yếu tố liên quan đến năng suất cà chua thấp. Nhu cầu về cà chua rất cao cả ở thị trường tiêu thụ tươi và thị trường sản xuất công nghiệp (chế biến). Năng suất cà chua thấp được ghi nhận ở nhiều khu vực nông nghiệp, chẳng hạn như ở Indonesia, nơi phần lớn vẫn duy trì hệ thống canh tác truyền thống. Việc ứng 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 sử dụng các cảm biến hiện đại và đa dạng do thiếu thông tin cũng dẫn đến năng suất thấp trong nông nghiệp. Quản lý nguồn nước hợp lý đóng vai trò quan trọng trong việc tránh mất mùa, đặc biệt là trong các vườn cà chua.
Độ ẩm của 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. Duy trì nhiệt độ thích hợp cho cây cũng 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 đạt năng suất cà chua tối đa là từ 24 đến 28 độ C. Trên phạm vi nhiệt độ này, sự sinh trưởng của cây và sự phát triển hoa quả sẽ không tối ưu. Nếu điều kiện đất và nhiệt độ dao động mạnh, cây sẽ phát triển chậm và còi cọc, cà chua sẽ chín không đều.
Các cảm biến được sử dụng trong trồng cà chua. Nhiều công nghệ đã được phát triển để quản lý chính xác tài nguyên nước, chủ yếu dựa trên các kỹ thuật cảm biến gần và từ xa. Để xác định hàm lượng nước trong cây, người ta sử dụng các cảm biến đánh giá trạng thái sinh lý của cây và môi trường xung quanh. Ví dụ, các cảm biến dựa trên bức xạ terahertz kết hợp với phép đo độ ẩm có thể xác định lượng áp suất trên lá.
Các cảm biến dùng để xác định hàm lượng nước trong cây trồng dựa trên nhiều loại thiết bị và công nghệ khác nhau, 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 tự động. Để đạt năng suất tối ưu, cà chua cần một hệ thống tưới tiêu phù hợp. Tình trạng thiếu nước ngày càng gia tăng 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 tài nguyên 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 mới được phát triển gần đây bao gồm hai tấm dẫn điện. Khi các tấm này tiếp xúc với môi trường dẫn điện (như nước), các electron từ cực dương sẽ di chuyển đến cực âm. Sự di chuyển của các electron này 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 điện trở nhiệt 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 một chiều, hai chiều 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.
Điện trở sinh học là một loại cảm biến điện tử sinh học. Điện tử sinh học được sử dụng để kiểm soát các quá trình sinh lý của thực vật và các đặc điểm hình thái của chúng. Gần đây, một cảm biến trong cơ thể sống dựa trên các bóng bán dẫn điện hóa hữu cơ (OECT), thường được gọi là điện trở sinh học, đã được phát triển. Cảm biến này đã được sử dụng trong canh tác cà chua để đánh giá sự thay đổi thành phần của nhựa cây chảy trong mạch gỗ và mạch rây của cây cà chua đang phát triển. Cảm biến hoạt động trong thời gian thực bên trong cơ thể mà không gây ảnh hưởng đến chức năng của cây.
Vì điện trở sinh học có thể được cấy trực tiếp vào thân cây, nó cho phép quan sát trực tiếp các cơ chế sinh lý liên quan đến sự di chuyển của ion trong cây trồng dưới các điều kiện căng thẳng như hạn hán, độ mặn, áp suất hơi nước không đủ và độ ẩm tương đối cao. Điện trở sinh học cũng được sử dụng để phát hiện mầm bệnh và kiểm soát dịch hại. Cảm biến này cũng được sử dụng để theo dõi tình trạng nước của cây trồng.
Thời gian đăng bài: 01/08/2024