Alltmer begränsade mark- och vattenresurser har stimulerat utvecklingen av precisionsjordbruk, som använder fjärranalysteknik för att övervaka luft- och markmiljödata i realtid för att hjälpa till att optimera skördarna.Att maximera hållbarheten för sådan teknik är avgörande för att hantera miljön på rätt sätt och minska kostnaderna.
Nu, i en studie som nyligen publicerats i tidskriften Advanced Sustainable Systems, har forskare vid Osaka University utvecklat en trådlös jordfuktighetsavkänningsteknik som till stor del är biologiskt nedbrytbar.Detta arbete är en viktig milstolpe för att ta itu med kvarvarande tekniska flaskhalsar inom precisionsjordbruket, såsom säker kassering av använd sensorutrustning.
När den globala befolkningen fortsätter att växa är det viktigt att optimera jordbrukets avkastning och minimera mark- och vattenanvändningen.Precisionsjordbruk strävar efter att möta dessa motstridiga behov genom att använda sensornätverk för att samla in miljöinformation så att resurser på lämpligt sätt kan allokeras till jordbruksmark när och där de behövs.
Drönare och satelliter kan samla in en mängd information, men de är inte idealiska för att bestämma markfuktighet och fuktnivåer.För optimal datainsamling bör fuktmätningsanordningar installeras på marken med hög densitet.Om sensorn inte är biologiskt nedbrytbar måste den samlas in vid slutet av sin livslängd, vilket kan vara arbetskrävande och opraktiskt.Att uppnå elektronisk funktionalitet och biologisk nedbrytbarhet i en teknik är målet för det pågående arbetet.
"Vårt system inkluderar flera sensorer, en trådlös strömförsörjning och en värmekamera för att samla in och överföra avkännings- och platsdata", förklarar Takaaki Kasuga, huvudförfattare till studien.– Komponenterna i jorden är till största delen miljövänliga och består av nanopapper.substrat, naturligt vaxskyddande beläggning, kolvärmare och tennledare.”
Tekniken bygger på att effektiviteten av trådlös energiöverföring till sensorn motsvarar temperaturen på sensorvärmaren och luftfuktigheten i den omgivande jorden.Till exempel, när du optimerar sensorposition och vinkel på slät jord, minskar en ökning av markfuktigheten från 5 % till 30 % överföringseffektiviteten från ~46% till ~3%.Värmekameran tar sedan bilder av området för att samtidigt samla in markfuktighet och sensorplatsdata.I slutet av skördesäsongen kan sensorerna grävas ner i jorden för att brytas ned biologiskt.
"Vi avbildade framgångsrikt områden med otillräcklig markfuktighet med hjälp av 12 sensorer i ett 0,4 x 0,6 meter demonstrationsfält," sa Kasuga."Som ett resultat kan vårt system hantera den höga sensordensitet som behövs för precisionsjordbruk."
Detta arbete har potentialen att optimera precisionsjordbruket i en värld med alltmer resursbegränsning.Att maximera effektiviteten av forskarnas teknologi under icke-ideala förhållanden, såsom dålig sensorplacering och lutningsvinklar på grova jordar och kanske andra indikatorer på markmiljön bortom markfuktighetsnivåer, kan leda till utbredd användning av tekniken av det globala jordbruket. gemenskap.
Posttid: 2024-apr-30