Maaperäanturit ovat yksi ratkaisu, joka on osoittanut hyvyytensä pienemmissä mittakaavoissa ja josta voi tulla korvaamatonta maatalouskäytössä.
Mitä ovat maaperän anturit?
Anturit seuraavat maaperän olosuhteita, mikä mahdollistaa reaaliaikaisen tiedonkeruun ja analysoinnin. Anturit voivat seurata lähes kaikkia maaperän ominaisuuksia, kuten siellä elävien mikro-organismien DNA:ta, siirtääkseen tasapainoa kohti terveellisempää maaperän mikrobiomia, lisätäkseen satoa ja vähentääkseen resurssien käyttöä.
Maataloudessa käytettävät erityyppiset anturit käyttävät erilaisia menetelmiä, kuten sähköisiä signaaleja ja valoaaltojen heijastuksen mittaamista, selvittääkseen olennaiset pellon ominaisuudet, jotka voivat mullistaa maataloustoimintaa.
Maaperäantureiden tyypit
Maaperäanturit voivat mitata maaperän ominaisuuksia, kuten kosteuspitoisuutta, lämpötilaa, pH:ta, suolapitoisuutta, kosteutta, fotosynteettistä säteilyä ja ravinnetasapainoa.—pääasiassa elintärkeää typpeä, fosforia ja kaliumia (NPK).
Kasvinhoidon hyötyjen, kuten paremman viljanlaadun ja vähentyneen ravinteiden huuhtoutumisen, lisäksi maaperäanturit voivat antaa ennusteita vesivaroista, maan vakaudesta ja ilmastonmuutoksesta.
Muita käyttötapauksia ovat kastelun aikataulutus, valuma-alueiden arvioinnit, mikrobiekologian profilointi ja kasvitautien ehkäisy.
Maaperäantureiden käytön edut
Maaperän tilan seuranta tarjoaa maanviljelijöille ja puutarhureille monia etuja, kuten suuremman sadon ja paremman resurssitehokkuuden. Esineiden internet, pilvipalvelut ja tekoälyn integrointi mahdollistavat viljelijöille datalähtöisen päätöksenteon.
Anturit optimoivat lannoitteiden käyttöä, pitävät kasvit terveinä, maksimoivat resurssit ja minimoivat ympäristöä vahingoittavan valunnan ja kaasunmuodostuksen. Jatkuva valvonta myös estää ongelmia, kuten taudinaiheuttajien leviämistä tai maaperän tiivistymistä.
Maaperän tilan seuranta maaperäantureilla voi myös optimoida lannoitteiden ja veden käyttöä.'On arvioitu, että noin 30 % Yhdysvalloissa käytetyistä nitraattilannoitteista huuhtoutuu pois ja saastuttaa vesilähteitä. Jopa tehokkaat kastelujärjestelmät voivat johtaa jopa 50 %:n vedenhukkaan, ja maatalous on vastuussa 70 %:sta maailmanlaajuisesta makean veden kulutuksesta. Kyky täydentää maaperän kosteutta tehokkaasti ja tuloksellisesti voi olla suuri vaikutus.
Maaperäantureiden asentaminen ja kalibrointi
Jokaisella anturilla on oma asennusoppaansa, mutta asennus edellyttää tyypillisesti kuopan tai ojan kaivamista viljelyriviin ja antureiden sijoittamista useille syvyyksille, myös lähelle kasvien juuria.
Laajoilla alueilla parhaat käytännöt määräävät sijoittelun paikkoihin, jotka viittaavat muuhun peltoon tai käsiteltävään maaperätyyppiin, lähelle vesilähteitä ja suoraan kosketukseen maaperän kanssa (eli ei ilmataskuja). Anturipaikat tulisi myös merkitä pinnalle lipuilla tai muulla tavoin vahingossa tapahtuvien vaurioiden välttämiseksi.
Oikean asennuksen lisäksi anturien kalibrointi on avainasemassa. Maaperäanturit rekisteröivät maaperän kosteustiedot tilavuusvesipitoisuutena (VWC), ja jokaisella maaperätyypillä on oma VWC:nsä. Maaperän kosteusantureilla on usein eri herkkyydet, ja ne on ehkä kalibroitava erikseen.
Vianmääritys
Laitteiden vikoja voi ilmetä sähköongelmien, villieläinten aiheuttamien häiriöiden tai väärin kytkettyjen johtojen vuoksi. Kaikki tensiometriin vuotava ilma tekee siitä epäluotettavan. Oikean asennussyvyyden ja vedeneristysmenetelmien varmistaminen voi auttaa välttämään tulevia ongelmia.
Yleisiä vianmääritystekniikoita ovat:
Virtalähteen ja virtapiirien tarkistaminen
Antureiden puhdistaminen ilman kemikaaleja
Säännöllisen huollon suorittaminen ja vaurioituneiden osien vaihtaminen valmistajan ohjeiden mukaisesti'korjausopas
Maaperän terveyden seuranta
Maaperäanturit tarjoavat tarkemman ja virtaviivaisemman strategian maaperän terveydentilan arviointiin. Perinteiset maaperän arvioinnit vastaavat koepalaa, joka voi kestää viikkoja tai kuukausia maaperän ominaisuuksista riippuen.
Anturimittaukset ovat paljon nopeampia, ja niiden tekemiseen kuluu tunti tai kaksi 50 eekkeriä kohden. Anturit näyttävät kaiken tehokkaaseen viljelyyn tarvittavan, mukaan lukien vesipitoisuuden, veden jännityksen ja orgaanisen aineksen esiintymisen.—loistava indikaattori maaperän yleisestä kunnosta—ilman, että maaperänäytteitä tarvitsee fyysisesti ottaa.
Integrointi maatilan hallintajärjestelmiin
StartUS Insights -raportin mukaan maaperäsensorit ovat vaikuttavin maaperän seurantateknologia skaalautuvuuden, tehokkuuden ja hyödyllisyyden ansiosta. Maaperäsensoreiden yhdistäminen muihin kukoistaviin maatalousteknologioihin, kuten tekoälypohjaiseen maaperäkartoitukseen, ilmakuvaukseen, automatisoituihin maaperän seurantarobotteihin, päästöseurantalaitteisiin, lisätyn todellisuuden maaperäanalyysiin, nanoteknologiaan ja lohkoketjuintegraatioon, voi optimoida tilanhoitoa.
Maaperäanturiteknologian haasteet ja ratkaisut
Nebraskan yliopiston vuonna 2020 julkaiseman raportin mukaan vain 12 % Yhdysvaltain maatiloista käyttää maaperän kosteusantureita kasteluaikataulujen määrittämiseen. Maaperän anturit ovat tulleet käyttökelpoisemmiksi saavutettavuuden, käyttäjäystävällisyyden sekä tiedonkäsittely- ja näyttöominaisuuksien merkittävien parannusten ansiosta, mutta lisäkehitystä tarvitaan.
Maaperäsensoreista on tultava kustannustehokkaampia ja yhteentoimivampia, jotta ne voidaan ottaa käyttöön maailmanlaajuisesti. Antureita on monenlaisia, mikä johtaa standardoinnin ja yhteensopivuuden puutteeseen.
Monet olemassa olevat teknologiat perustuvat suljetuille sensoreille, mikä voi vaikeuttaa niiden mukauttamista. Anturiteknologian kehitys, kuten UC Berkeleyn kehittämät edistysaskeleet, yksinkertaistaa käyttöönottoa ja mahdollistaa reaaliaikaisen datan seurannan sekä edistää ketterää päätöksentekoa eri aloilla ja markkinoilla.
Case-tutkimukset: Maaperäantureiden onnistunut käyttöönotto
Maaperäanturit auttavat maanviljelijöitä säästämään vettä ja rahaa
Clemsonin yliopiston tutkimuksessa havaittiin, että maaperän kosteusanturit voivat lisätä viljelijöiden'keskimääräistä nettotuloa 20 % lisäämällä kastelun tehokkuutta testatuilla pelloilla, joilla viljeltiin maapähkinöitä, soijapapuja tai puuvillaa.
Kestävämmät urheilukentät
Myös urheilupaikat ottavat käyttöön maaperäsensoreita. Wembley Stadium ja Citizens Bank Park (Philadelphia Philliesin kotijoukkue) ovat urheilupaikkojen joukossa, jotka käyttävät maaperäsensoreita ylläpitääkseen reheviä pelialueita ja maksimoidakseen veden ja energian käytön, kertoo maaperäsensoreita valmistava Soil Scout.
Maaperäanturiteknologian tulevaisuuden trendit
Uusiin trendeihin kuuluu nanoteknologia, jossa kulta- tai hopeapohjaiset nanopartikkelit lisäävät anturien herkkyyttä maaperän epäpuhtauksien, kuten raskasmetallien, havaitsemisessa.
Nanoyhdisteillä päällystetyt anturit voisivat seurata maaperän ominaisuuksia ja vapauttaa sitten ravinteita, kuten happea, vastauksena vaihtelevaan maaperän laatuun. Toiset laskevat bioindikaattoreita, kuten lierojen määrää tai mikro-organismien monimuotoisuutta, DNA-analyysin avulla parantaakseen maaperän mikrobiomia.
Julkaisun aika: 09.04.2024