Jordsensorer är en lösning som har bevisat sin förtjänst i mindre skala och kan bli ovärderlig för jordbruksändamål.
Vad är jordsensorer?
Sensorer spårar markförhållandena, vilket möjliggör datainsamling och analys i realtid. Sensorer kan spåra nästan alla markegenskaper, som DNA från inhemska mikroorganismer, för att förändra balansen mot ett hälsosammare jordmikrobiom, ökat utbyte och minskad resursanvändning.
De olika typerna av sensorer inom jordbruket använder olika metoder, såsom elektriska signaler och mätning av reflektionen av ljusvågor, för att fastställa de väsentliga fältegenskaper som kan förändra jordbruksverksamheten.
Typer av jordsensorer
Jordsensorer kan mäta jordens egenskaper såsom fukthalt, temperatur, pH, salthalt, luftfuktighet, fotosyntetisk strålning och näringsbalans.—främst det viktiga kvävet, fosforet och kalium (NPK).
Förutom fördelarna med grödhanteringen, såsom bättre spannmålskvalitet och minskad näringsläckage, kan jordsensorer ge information om prognoser kring vattenresurser, markstabilitet och klimatförändringar.
Andra användningsområden inkluderar bevattningsplanering, bedömningar av avrinningsområden, profilering av mikrobiell ekologi och förebyggande av växtsjukdomar.
Fördelar med att använda jordsensorer
Att spåra markens status ger många fördelar för jordbrukare och trädgårdsmästare, inklusive ökad skörd och förbättrad resurseffektivitet. Integration av sakernas internet (IoT), molntjänster och AI gör det möjligt för odlare att fatta datadrivna beslut.
Sensorer optimerar gödselanvändningen, håller växterna friska, maximerar resurserna och minimerar avrinning och avgasning som angriper miljön. Konstant övervakning förhindrar också problem, såsom patogenutbrott eller jordpackning.
Övervakning av markförhållandena med hjälp av jordsensorer kan också optimera gödningsmedels- och vattenanvändningen.'Det uppskattas att cirka 30 % av den nitratgödsel som används i USA sköljs bort och förorenar vattenkällor. Även skickliga bevattningssystem kan orsaka upp till 50 % vattenförlust, och jordbruket står för 70 % av den globala sötvattenanvändningen. Förmågan att effektivt återställa markfuktigheten kan ha stor inverkan.
Installation och kalibrering av jordsensorer
Varje sensor har sin egen installationsguide, men installationen kräver vanligtvis att man gräver ett hål eller dike i en grödrad och placerar sensorerna på flera djup, inklusive nära växtrötterna.
Över ett stort område föreskriver bästa praxis placering på platser som indikerar resten av fältet eller jordtypen som ska hanteras, nära vattenutsläpp och i direkt kontakt med jorden (dvs. inga luftfickor). Sensorplatser bör också flaggas eller på annat sätt markeras på ytan för att undvika oavsiktliga skador.
Förutom korrekt installation är sensorkalibrering avgörande. Jordsensorer registrerar markfuktighetsdata som volymetriskt vatteninnehåll (VWC), och varje jordtyp har sin egen VWC. Jordfuktighetssensorer har ofta olika känsligheter och kan behöva kalibreras individuellt.
Felsökning
Utrustningsfel kan uppstå på grund av elektriska problem, störningar från vilda djur eller felkopplade kablar. Luft som läcker in i en tensiometer gör den opålitlig. Att säkerställa rätt installationsdjup och vattentätningsmetoder kan bidra till att undvika framtida problem.
Vanliga felsökningstekniker inkluderar:
Kontroll av strömförsörjning och kretsar
Rengöring av sensorer utan kemikalier
Utför regelbundet underhåll för att byta ut skadade delar enligt tillverkarens anvisningar's reparationsguide
Övervakning av markens hälsa
Jordsensorer erbjuder en mer exakt och effektiv strategi för bedömning av markens hälsa. Konventionella markbedömningar motsvarar en biopsi, vilket kan ta veckor eller månader, beroende på markens egenskaper.
Sensormätningar är mycket snabbare och tar en timme eller två per 22 hektar. Sensorerna visar allt som behövs för effektiv grödhantering, inklusive vattenhalt, vattentryck och förekomst av organiskt material.—en utmärkt indikator på den allmänna jordens hälsa—utan att behöva fysiskt ta jordprover.
Integration med gårdsledningssystem
Enligt en rapport från StartUS Insights är jordsensorer den mest effektiva tekniken för jordövervakning på grund av deras skalbarhet, effektivitet och användbarhet. Genom att kombinera jordsensorer med andra framväxande jordbrukstekniker, inklusive AI-driven jordkartläggning, flygbilder, automatiserade jordövervakningsrobotar, utsläppsmätare, augmented reality-jordanalys, nanoteknik och blockkedjeintegration, kan jordbruksledningen optimeras.
Utmaningar och lösningar inom jordsensorteknik
Baserat på en rapport från University of Nebraska från 2020 använder endast 12 % av amerikanska gårdar jordfuktighetssensorer för att bestämma bevattningsscheman. Jordsensorer har blivit mer användbara tack vare betydande förbättringar av tillgänglighet, användarvänlighet samt databehandlings- och visningsfunktioner, men mer framsteg behövs.
Jordsensorer måste bli mer kostnadseffektiva och kompatibla för global användning. Det finns många typer av sensorer, vilket resulterar i bristande standardisering och kompatibilitet.
Många befintliga tekniker förlitar sig på proprietära sensorer, vilket kan göra anpassning svår. Framsteg inom sensorteknik, som de som utvecklats av UC Berkeley, förenklar onboarding för att ge övervakning av livedata och främja agilt beslutsfattande inom olika områden och marknader.
Fallstudier: Framgångsrik implementering av jordsensorer
Jordsensorer hjälper jordbrukare att spara vatten och pengar
En studie från Clemson University fann att jordfuktighetssensorer kan öka jordbrukarnas'genomsnittlig nettoinkomst med 20 % genom att öka bevattningseffektiviteten i testade fält som odlade jordnötter, sojabönor eller bomull.
Mer hållbara idrottsplatser
Även idrottsanläggningar använder jordsensorer. Wembley Stadium och Citizens Bank Park (hemmaarena för Philadelphia Phillies) är bland de idrottsanläggningar som använder jordsensorer för att bibehålla frodiga spelytor samtidigt som de maximerar vatten- och energianvändningen, enligt tillverkaren av jordsensorer, Soil Scout.
Framtida trender inom jordsensorteknik
Framväxande trender inkluderar nanoteknik, med guld- eller silverbaserade nanopartiklar som ökar sensorernas känslighet för att detektera markföroreningar som tungmetaller.
Sensorer belagda med nanoföreningar kan spåra jordens egenskaper och sedan frigöra näringsämnen, såsom syre, som svar på fluktuerande jordkvalitet. Andra beräknar bioindikatorer, som daggmaskantal eller mikroorganismmiversitet, genom DNA-analys, för att förbättra jordens mikrobiom.
Publiceringstid: 9 april 2024