ნიადაგის სენსორები: განმარტება, ტიპები და უპირატესობები

ნიადაგის სენსორები ერთ-ერთი გამოსავალია, რომელმაც თავისი ღირებულება მცირე მასშტაბებზეც დაამტკიცა და შესაძლოა ფასდაუდებელი გახდეს სასოფლო-სამეურნეო მიზნებისთვის.

რა არის ნიადაგის სენსორები?

სენსორები აკონტროლებენ ნიადაგის მდგომარეობას, რაც რეალურ დროში მონაცემების შეგროვებისა და ანალიზის საშუალებას იძლევა. სენსორებს შეუძლიათ ნიადაგის თითქმის ნებისმიერი მახასიათებლის თვალყურის დევნება, მაგალითად, რეზიდენტი მიკროორგანიზმების დნმ-ის, რათა ბალანსი უფრო ჯანსაღი ნიადაგის მიკრობიომის, გაზრდილი მოსავლიანობისა და რესურსების გამოყენების შემცირებისკენ შეიცვალოს.

სოფლის მეურნეობაში სხვადასხვა ტიპის სენსორები იყენებენ მრავალფეროვან მეთოდებს, როგორიცაა ელექტრული სიგნალები და სინათლის ტალღების არეკვლის გაზომვა, რათა დაადგინონ ველის ის ძირითადი მახასიათებლები, რომლებსაც შეუძლიათ სოფლის მეურნეობის ოპერაციების ტრანსფორმაცია.

ნიადაგის სენსორების ტიპები

ნიადაგის სენსორებს შეუძლიათ გაზომონ ნიადაგის ისეთი მახასიათებლები, როგორიცაა ტენიანობა, ტემპერატურა, pH, მარილიანობა, ტენიანობა, ფოტოსინთეზური გამოსხივება და საკვები ნივთიერებების ბალანსი.—ძირითადად სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანი აზოტი, ფოსფორი და კალიუმი (NPK).

მოსავლის მართვის ისეთი სარგებლის გარდა, როგორიცაა მარცვლეულის უკეთესი ხარისხი და საკვები ნივთიერებების გამორეცხვის შემცირება, ნიადაგის სენსორებს შეუძლიათ წყლის რესურსების, მიწის სტაბილურობისა და კლიმატის ცვლილების პროგნოზების გაკეთება.

სხვა გამოყენების შემთხვევები მოიცავს მორწყვის დაგეგმვას, წყალშემკრები აუზის შეფასებას, მიკრობული ეკოლოგიის პროფილირებას და მცენარეთა დაავადებათა პრევენციას.

ნიადაგის სენსორების გამოყენების უპირატესობები

ნიადაგის მდგომარეობის თვალყურის დევნება ფერმერებსა და მებაღეებს მრავალ სარგებელს სთავაზობს, მათ შორის მოსავლიანობის ზრდას და რესურსების ეფექტურობის გაზრდას. ნივთების ინტერნეტი, ღრუბლოვანი სერვისები და ხელოვნური ინტელექტის ინტეგრაცია მწარმოებლებს საშუალებას აძლევს, მონაცემებზე დაფუძნებული გადაწყვეტილებები მიიღონ.

სენსორები ოპტიმიზაციას უკეთებენ სასუქის გამოყენებას, ინარჩუნებენ მცენარეების ჯანმრთელობას, მაქსიმალურად იყენებენ რესურსებს და მინიმუმამდე ამცირებენ გარემოზე უარყოფითად მოქმედ ჩამონადენსა და აირების გამოყოფას. მუდმივი მონიტორინგი ასევე ხელს უშლის ისეთ პრობლემებს, როგორიცაა პათოგენების აფეთქებები ან ნიადაგის დატკეპნა.

ნიადაგის მდგომარეობის მონიტორინგი ნიადაგის სენსორების გამოყენებით ასევე შეუძლია სასუქისა და წყლის გამოყენების ოპტიმიზაცია.'კვლევის თანახმად, აშშ-ში გამოყენებული ნიტრატული სასუქის დაახლოებით 30% ირეცხება და აბინძურებს წყლის წყაროებს. მაღალკვალიფიციურ სარწყავ სისტემებსაც კი შეუძლიათ წყლის 50%-მდე დანაკარგის მიღწევა, ხოლო სოფლის მეურნეობა პასუხისმგებელია გლობალური მტკნარი წყლის მოხმარების 70%-ზე. ნიადაგის ტენიანობის ეფექტურად და ეფექტიანად შევსების უნარს შეიძლება დიდი გავლენა ჰქონდეს.

ნიადაგის სენსორების ინსტალაცია და კალიბრაცია

თითოეულ სენსორს ექნება საკუთარი ინსტალაციის სახელმძღვანელო, თუმცა, როგორც წესი, ინსტალაციისთვის საჭიროა მოსავლის რიგში ორმოს ან თხრილის გათხრა და სენსორების რამდენიმე სიღრმეზე განთავსება, მათ შორის მცენარის ფესვების მახლობლად.

დიდ ფართობზე, საუკეთესო პრაქტიკა ითვალისწინებს სენსორების განთავსებას ისეთ ადგილებში, რომლებიც მიუთითებს მინდვრის დანარჩენ ნაწილზე ან ნიადაგის ტიპზე, რომელიც უნდა იყოს დამუშავებული, წყლის გამონაბოლქვებთან ახლოს და ნიადაგთან პირდაპირ კონტაქტში (ანუ ჰაერის ჯიბეების გარეშე). სენსორების ადგილები ასევე უნდა იყოს მონიშნული ან სხვაგვარად მონიშნული ზედაპირზე, რათა თავიდან იქნას აცილებული შემთხვევითი დაზიანება.

სათანადო ინსტალაციის გარდა, სენსორის კალიბრაცია უმნიშვნელოვანესია. ნიადაგის სენსორები ნიადაგის ტენიანობის მონაცემებს წყლის მოცულობითი შემცველობის (VWC) სახით აღრიცხავენ და ნიადაგის თითოეულ ტიპს თავისი VWC აქვს. ნიადაგის ტენიანობის სენსორებს ხშირად განსხვავებული მგრძნობელობა აქვთ და შესაძლოა ინდივიდუალურად დაკალიბრება დასჭირდეთ.

პრობლემების მოგვარება

აღჭურვილობის გაუმართაობა შეიძლება გამოწვეული იყოს ელექტრო პრობლემებით, ველური ბუნების ჩარევითა ან არასწორად შეერთებული სადენებით. ტენსიომეტრში ჰაერის ნებისმიერი გაჟონვა მას არასანდოს გახდის. სწორი მონტაჟის სიღრმისა და ჰიდროიზოლაციის მეთოდების უზრუნველყოფა დაგეხმარებათ თავიდან აიცილოთ მომავალი პრობლემები.

საერთო პრობლემების მოგვარების ტექნიკა მოიცავს:

კვების წყაროს და სქემების შემოწმება

სენსორების გაწმენდა ქიმიკატების გამოყენების გარეშე

მწარმოებლის ინსტრუქციის შესაბამისად, დაზიანებული ნაწილების რეგულარული ტექნიკური მომსახურების ჩატარება's-ის შეკეთების სახელმძღვანელო

ნიადაგის ჯანმრთელობის მონიტორინგი

ნიადაგის სენსორები ნიადაგის ჯანმრთელობის შეფასების უფრო ზუსტ და გამარტივებულ სტრატეგიას გვთავაზობენ. ნიადაგის ტრადიციული შეფასებები ბიოფსიის ეკვივალენტურია, რომელსაც ნიადაგის თვისებებიდან გამომდინარე, შეიძლება კვირები ან თვეები დასჭირდეს.

სენსორული გაზომვები გაცილებით სწრაფია, 50 ჰექტარზე ერთი ან ორი საათი სჭირდება. სენსორები აჩვენებენ ყველაფერს, რაც საჭიროა ეფექტური მოსავლის მართვისთვის, მათ შორის წყლის შემცველობას, წყლის დაძაბულობას და ორგანული ნივთიერებების არსებობას.—ნიადაგის საერთო ჯანმრთელობის შესანიშნავი მაჩვენებელი—ნიადაგის ნიმუშების ფიზიკური აღების საჭიროების გარეშე.

ინტეგრაცია ფერმის მართვის სისტემებთან

StartUS Insights-ის ანგარიშის თანახმად, ნიადაგის სენსორები ნიადაგის მონიტორინგის ყველაზე გავლენიანი ტექნოლოგიაა მათი მასშტაბირების, ეფექტურობისა და სარგებლიანობის გამო. ნიადაგის სენსორების სხვა სწრაფად განვითარებად სასოფლო-სამეურნეო ტექნოლოგიებთან შერწყმა, მათ შორის ხელოვნური ინტელექტით მართულ ნიადაგის რუკების შედგენასთან, აეროგრაფირებასთან, ნიადაგის მონიტორინგის ავტომატიზირებულ რობოტებთან, ემისიების ტრეკერებთან, გაფართოებული რეალობის ნიადაგის ანალიზთან, ნანოტექნოლოგიასთან და ბლოკჩეინ ინტეგრაციასთან, ფერმის მართვის ოპტიმიზაციას უწყობს ხელს.

ნიადაგის სენსორული ტექნოლოგიის გამოწვევები და გადაწყვეტილებები

ნებრასკას უნივერსიტეტის 2020 წლის ანგარიშის მიხედვით, აშშ-ის ფერმების მხოლოდ 12% იყენებს ნიადაგის ტენიანობის სენსორებს მორწყვის გრაფიკის დასადგენად. ნიადაგის სენსორები უფრო ეფექტური გახდა ხელმისაწვდომობის, მომხმარებლისთვის მოსახერხებელი ფუნქციონირების, მონაცემთა დამუშავებისა და ჩვენების შესაძლებლობების მნიშვნელოვანი გაუმჯობესების გამო, თუმცა საჭიროა მეტი პროგრესი.

გლობალური დანერგვისთვის ნიადაგის სენსორები უფრო ეკონომიური და თავსებადი უნდა გახდეს. არსებობს სენსორების მრავალი ტიპი, რაც სტანდარტიზაციისა და თავსებადობის ნაკლებობას იწვევს.

ბევრი არსებული ტექნოლოგია ეყრდნობა საკუთრების სენსორებს, რამაც შეიძლება გაართულოს პერსონალიზაცია. სენსორული ტექნოლოგიების განვითარება, მაგალითად, კალიფორნიის უნივერსიტეტის (ბერკლი) მიერ შემუშავებული ტექნოლოგიების მსგავსად, ამარტივებს ინტეგრაციას, რათა უზრუნველყოს მონაცემების პირდაპირი მონიტორინგი და ხელი შეუწყოს მოქნილი გადაწყვეტილების მიღებას სხვადასხვა სფეროებსა და ბაზრებზე.

შემთხვევის კვლევები: ნიადაგის სენსორების წარმატებული დანერგვა

ნიადაგის სენსორები ფერმერებს წყლისა და ფულის დაზოგვაში ეხმარება

კლემსონის უნივერსიტეტის კვლევამ აჩვენა, რომ ნიადაგის ტენიანობის სენსორებს შეუძლიათ ფერმერებისთვის...'საშუალო წმინდა შემოსავლის 20%-ით გაზრდა მორწყვის ეფექტურობის გაზრდით იმ გამოცდილ მინდვრებში, სადაც მოჰყავდათ არაქისი, სოიო ან ბამბა.

უფრო მდგრადი სპორტული მოედნები

სპორტული ობიექტები ასევე იყენებენ ნიადაგის სენსორებს. ნიადაგის სენსორების მწარმოებელი Soil Scout-ის ცნობით, „უემბლის“ სტადიონი და „სიტეზინს ბენკ პარკი“ (ფილადელფია ფილისის საშინაო სტადიონი) იმ სპორტულ ობიექტებს შორის არიან, რომლებიც ნიადაგის სენსორებს იყენებენ აყვავებული სათამაშო ზედაპირების შესანარჩუნებლად და ამავდროულად წყლისა და ენერგიის გამოყენების მაქსიმიზაციისთვის.

ნიადაგის სენსორული ტექნოლოგიის მომავალი ტენდენციები

ახალ ტენდენციებს შორისაა ნანოტექნოლოგია, ოქროს ან ვერცხლის ბაზაზე დამზადებული ნანონაწილაკებით, რომლებიც ზრდის სენსორის მგრძნობელობას ნიადაგის დამაბინძურებლების, როგორიცაა მძიმე მეტალები, აღმოსაჩენად.

ნანონაერთებით დაფარულ სენსორებს შეუძლიათ ნიადაგის მახასიათებლების თვალყურის დევნება და შემდეგ ნიადაგის ხარისხის ცვალებადობის საპასუხოდ საკვები ნივთიერებების, მაგალითად ჟანგბადის, გამოყოფა. სხვები კი ნიადაგის მიკრობიომის გასაუმჯობესებლად დნმ-ის ანალიზის მეშვეობით ბიოინდიკატორებს, როგორიცაა ჭიაყელების რაოდენობა ან მიკროორგანიზმების მრავალფეროვნება, ითვლიან.