მდგრადი, ჭკვიანი სოფლის მეურნეობა ბიოდეგრადირებადი ნიადაგის ტენიანობის სენსორით

მიწისა და წყლის რესურსების სულ უფრო შეზღუდულმა ზრდამ ბიძგი მისცა ზუსტი სოფლის მეურნეობის განვითარებას, რომელიც დისტანციური ზონდირების ტექნოლოგიას იყენებს ჰაერისა და ნიადაგის გარემოსდაცვითი მონაცემების რეალურ დროში მონიტორინგისთვის, რაც ხელს უწყობს მოსავლიანობის ოპტიმიზაციას. ასეთი ტექნოლოგიების მდგრადობის მაქსიმიზაცია კრიტიკულად მნიშვნელოვანია გარემოს სათანადო მართვისა და ხარჯების შემცირებისთვის.
ახლახანს, ჟურნალ „Advanced Sustainable Systems“-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში, ოსაკას უნივერსიტეტის მკვლევრებმა შეიმუშავეს ნიადაგის ტენიანობის უსადენო სენსორული ტექნოლოგია, რომელიც ძირითადად ბიოდეგრადირებადია. ეს ნაშრომი მნიშვნელოვანი ეტაპია ზუსტი სოფლის მეურნეობის სფეროში არსებული ტექნიკური პრობლემების, მაგალითად, გამოყენებული სენსორული აღჭურვილობის უსაფრთხოდ განადგურების, გადაჭრის კუთხით.
რადგან გლობალური მოსახლეობა აგრძელებს ზრდას, აუცილებელია სოფლის მეურნეობის მოსავლიანობის ოპტიმიზაცია და მიწისა და წყლის გამოყენების მინიმიზაცია. ზუსტი სოფლის მეურნეობის მიზანია ამ წინააღმდეგობრივი საჭიროებების დაკმაყოფილება სენსორული ქსელების გამოყენებით გარემოსდაცვითი ინფორმაციის შესაგროვებლად, რათა რესურსები სათანადოდ განაწილდეს სასოფლო-სამეურნეო მიწებზე საჭიროებისამებრ და საჭიროების შემთხვევაში.
დრონებსა და თანამგზავრებს შეუძლიათ ინფორმაციის უზარმაზარი მარაგის შეგროვება, თუმცა ისინი არ არიან იდეალური ნიადაგის ტენიანობისა და ტენიანობის დონის დასადგენად. ოპტიმალური მონაცემების შეგროვებისთვის, ტენიანობის საზომი მოწყობილობები მიწაზე მაღალი სიმკვრივით უნდა დამონტაჟდეს. თუ სენსორი ბიოდეგრადირებადი არ არის, ის მისი სიცოცხლის ვადის ამოწურვის შემდეგ უნდა შეგროვდეს, რაც შეიძლება შრომატევადი და არაპრაქტიკული იყოს. მიმდინარე სამუშაოს მიზანია ელექტრონული ფუნქციონალურობისა და ბიოდეგრადირებადობის მიღწევა ერთ ტექნოლოგიაში.
„ჩვენი სისტემა მოიცავს რამდენიმე სენსორს, უსადენო კვების წყაროს და თერმული ვიზუალიზაციის კამერას სენსორული და მდებარეობის მონაცემების შესაგროვებლად და გადასაცემად“, - განმარტავს კვლევის წამყვანი ავტორი, ტაკააკი კასუგა. „ნიადაგში არსებული კომპონენტები ძირითადად ეკოლოგიურად სუფთაა და შედგება ნანოქაღალდისგან, სუბსტრატისგან, ბუნებრივი ცვილის დამცავი საფარისგან, ნახშირბადის გამათბობლისგან და კალის გამტარი მავთულისგან“.
ტექნოლოგია ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ სენსორზე უკაბელო ენერგიის გადაცემის ეფექტურობა შეესაბამება სენსორის გამათბობლის ტემპერატურას და მიმდებარე ნიადაგის ტენიანობას. მაგალითად, გლუვ ნიადაგზე სენსორის პოზიციისა და კუთხის ოპტიმიზაციისას, ნიადაგის ტენიანობის 5%-დან 30%-მდე გაზრდა ამცირებს გადაცემის ეფექტურობას ~46%-დან ~3%-მდე. შემდეგ თერმული ვიზუალიზაციის კამერა იღებს ტერიტორიის სურათებს, რათა ერთდროულად შეაგროვოს ნიადაგის ტენიანობისა და სენსორის მდებარეობის მონაცემები. მოსავლის აღების სეზონის ბოლოს, სენსორების ნიადაგში ჩამარხვა შესაძლებელია ბიოდეგრადირებისთვის.
„ჩვენ წარმატებით გადავიღეთ არასაკმარისი ნიადაგის ტენიანობის მქონე ტერიტორიები 12 სენსორის გამოყენებით 0.4 x 0.6 მეტრიან სადემონსტრაციო ველზე“, - თქვა კასუგამ. „შედეგად, ჩვენს სისტემას შეუძლია გაუმკლავდეს ზუსტი სოფლის მეურნეობისთვის საჭირო სენსორების მაღალ სიმკვრივეს“.
ამ ნაშრომს აქვს პოტენციალი, ოპტიმიზაცია გაუწიოს ზუსტი სოფლის მეურნეობას სულ უფრო შეზღუდული რესურსებით მსოფლიოში. მკვლევართა ტექნოლოგიის ეფექტურობის მაქსიმიზაცია არაიდეალურ პირობებში, როგორიცაა სენსორების არასწორი განთავსება და დახრილობის კუთხეები უხეშ ნიადაგებზე და შესაძლოა ნიადაგის გარემოს სხვა ინდიკატორები ნიადაგის ტენიანობის დონის მიღმა, შეიძლება გამოიწვიოს ტექნოლოგიის ფართოდ გამოყენება გლობალური სასოფლო-სამეურნეო საზოგადოების მიერ.