Tomat (Solanum lycopersicum L.) är en av de mest värdefulla grödorna på världsmarknaden och odlas huvudsakligen under bevattning. Tomatproduktionen hämmas ofta av ogynnsamma förhållanden som klimat, jordmån och vattenresurser. Sensorteknik har utvecklats och installerats runt om i världen för att hjälpa jordbrukare att bedöma odlingsförhållanden som vatten- och näringstillgång, jordens pH-värde, temperatur och topologi.
Faktorer förknippade med låg produktivitet hos tomater. Efterfrågan på tomater är hög både på marknaderna för färsk konsumtion och på marknaderna för industriell (bearbetnings-) produktion. Låga tomatavkastningar observeras inom många jordbrukssektorer, till exempel i Indonesien, som till stor del följer traditionella jordbrukssystem. Införandet av tekniker som applikationer och sensorer baserade på sakernas internet (IoT) har avsevärt ökat avkastningen på olika grödor, inklusive tomater.
Bristande användning av heterogena och moderna sensorer på grund av otillräcklig information leder också till låga avkastningar inom jordbruket. Klok vattenhantering spelar en viktig roll för att undvika misslyckade grödor, särskilt i tomatodlingar.
Jordfuktighet är en annan faktor som avgör tomaternas avkastning eftersom den är avgörande för överföring av näringsämnen och andra föreningar från jorden till plantan. Att bibehålla plantans temperatur är viktigt eftersom det påverkar mognaden hos blad och frukter.
Den optimala jordfuktigheten för tomatplantor ligger mellan 60 % och 80 %. Den ideala temperaturen för maximal tomatproduktion ligger mellan 24 och 28 grader Celsius. Över detta temperaturintervall är växttillväxt och blom- och fruktutveckling suboptimala. Om jordförhållanden och temperaturer fluktuerar kraftigt kommer växttillväxten att vara långsam och hämmad och tomaterna kommer att mogna ojämnt.
Sensorer som används vid tomatodling. Flera tekniker har utvecklats för precisionshantering av vattenresurser, huvudsakligen baserade på proximala och fjärranalystekniker. För att bestämma vattenhalten i växter används sensorer som bedömer växternas fysiologiska tillstånd och deras miljö. Till exempel kan sensorer baserade på terahertzstrålning i kombination med fuktighetsmätningar bestämma mängden tryck på bladet.
Sensorer som används för att bestämma vattenhalten i växter är baserade på en mängd olika instrument och tekniker, inklusive elektrisk impedansspektroskopi, nära-infraröd (NIR) spektroskopi, ultraljudsteknik och bladklämteknik. Jordfuktighetssensorer och konduktivitetssensorer används för att bestämma jordens struktur, salthalt och konduktivitet.
Sensorer för jordfuktighet och temperatur, samt ett automatiskt bevattningssystem. För att få optimal avkastning behöver tomater ett ordentligt bevattningssystem. Växande vattenbrist hotar jordbruksproduktionen och livsmedelssäkerheten. Användningen av effektiva sensorer kan säkerställa optimal användning av vattenresurser och maximera skördarna.
Jordfuktighetssensorer uppskattar jordfuktigheten. Nyutvecklade jordfuktighetssensorer inkluderar två ledande plattor. När dessa plattor utsätts för ett ledande medium (som vatten) migrerar elektroner från anoden till katoden. Denna elektronrörelse skapar en elektrisk ström, som kan detekteras med en voltmeter. Denna sensor detekterar närvaron av vatten i jorden.
I vissa fall kombineras marksensorer med termistorer som kan mäta både temperatur och luftfuktighet. Data från dessa sensorer bearbetas och genererar en enkelriktad, dubbelriktad utgång som skickas till det automatiserade spolningssystemet. När temperatur- och luftfuktighetsdata når vissa tröskelvärden slås vattenpumpens strömbrytare automatiskt på eller av.
Bioristor är en bioelektronisk sensor. Bioelektronik används för att kontrollera växters fysiologiska processer och deras morfologiska egenskaper. Nyligen har en in vivo-sensor baserad på organiska elektrokemiska transistorer (OECT), vanligtvis kallade bioresistorer, utvecklats. Sensorn användes i tomatodling för att bedöma förändringar i sammansättningen av växtsaft som flödar i xylemet och floemet hos växande tomatplantor. Sensorn arbetar i realtid inuti kroppen utan att störa växtens funktion.
Eftersom bioresistorn kan implanteras direkt i växtstjälkar möjliggör den in vivo-observation av fysiologiska mekanismer associerade med jonrörelse i växter under stressförhållanden som torka, salthalt, otillräckligt ångtryck och hög relativ fuktighet. Biostor används också för patogendetektering och skadedjursbekämpning. Sensorn används också för att övervaka växters vattenstatus.
Publiceringstid: 1 augusti 2024