Yhä rajallisemmat maa- ja vesivarat ovat vauhdittaneet täsmäviljelyn kehitystä. Siinä käytetään kaukokartoitusteknologiaa ilman ja maaperän ympäristötietojen seuraamiseen reaaliajassa ja satojen optimointiin. Tällaisten teknologioiden kestävyyden maksimointi on ratkaisevan tärkeää ympäristön asianmukaisen hallinnan ja kustannusten vähentämisen kannalta.
Nyt Osakan yliopiston tutkijat ovat äskettäin Advanced Sustainable Systems -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa kehittäneet langattoman maaperän kosteuden mittausteknologian, joka on pitkälti biohajoavaa. Tämä työ on tärkeä virstanpylväs täsmäviljelyn jäljellä olevien teknisten pullonkaulojen, kuten käytettyjen anturilaitteiden turvallisen hävittämisen, ratkaisemisessa.
Maailman väestön kasvaessa maatalouden satojen optimointi ja maan ja veden käytön minimointi on olennaista. Täsmäviljely pyrkii vastaamaan näihin ristiriitaisiin tarpeisiin käyttämällä anturiverkkoja ympäristötietojen keräämiseen, jotta resursseja voidaan kohdentaa asianmukaisesti viljelysmaalle silloin ja siellä, missä niitä tarvitaan.
Droonit ja satelliitit voivat kerätä runsaasti tietoa, mutta ne eivät ole ihanteellisia maaperän kosteuden ja kosteustasojen määrittämiseen. Optimaalisen tiedonkeruun saavuttamiseksi kosteusmittauslaitteet tulisi asentaa maahan tiheästi. Jos anturi ei ole biohajoava, se on kerättävä käyttöikänsä lopussa, mikä voi olla työlästä ja epäkäytännöllistä. Nykyisen työn tavoitteena on saavuttaa elektroninen toiminnallisuus ja biohajoavuus yhdessä teknologiassa.
”Järjestelmämme sisältää useita antureita, langattoman virtalähteen ja lämpökameran tunnistus- ja sijaintitietojen keräämiseen ja lähettämiseen”, selittää tutkimuksen päätekijä Takaaki Kasuga. ”Maaperän komponentit ovat enimmäkseen ympäristöystävällisiä ja koostuvat nanopaperista, alustasta, luonnonvahasta valmistetusta suojapinnoitteesta, hiililämmittimestä ja tinajohdinlangasta.”
Teknologia perustuu siihen, että langattoman energiansiirron tehokkuus anturiin vastaa anturilämmittimen lämpötilaa ja ympäröivän maaperän kosteutta. Esimerkiksi optimoitaessa anturin sijaintia ja kulmaa tasaisella maaperällä, maaperän kosteuden nostaminen 5 prosentista 30 prosenttiin heikentää siirtotehokkuutta noin 46 prosentista noin 3 prosenttiin. Lämpökamera ottaa sitten kuvia alueesta ja kerää samanaikaisesti tietoja maaperän kosteudesta ja anturien sijaintitiedoista. Sadonkorjuukauden lopussa anturit voidaan haudata maaperään biohajoamaan.
”Kuvansimme onnistuneesti alueita, joilla maaperän kosteus oli riittämätön, käyttämällä 12 anturia 0,4 x 0,6 metrin kokoisella demonstraatiokentällä”, Kasuga sanoi. ”Tämän seurauksena järjestelmämme pystyy käsittelemään täsmäviljelyssä tarvittavaa suurta anturitiheyttä.”
Tällä työllä on potentiaalia optimoida täsmäviljelyä yhä resurssirajoitteisemmassa maailmassa. Tutkijoiden teknologian tehokkuuden maksimointi epäideaalisissa olosuhteissa, kuten huonoissa anturien sijoitteluissa ja kaltevuuskulmissa karkeilla mailla ja mahdollisesti muissa maaperän ympäristön indikaattoreissa maaperän kosteustasojen lisäksi, voisi johtaa teknologian laajaan käyttöön maailmanlaajuisessa maatalousyhteisössä.
Julkaisun aika: 30.4.2024