Jordsensorer er én løsning som har bevist sin verdi i mindre skalaer og kan bli uvurderlig for landbruksformål.
Hva er jordsensorer?
Sensorer sporer jordforholdene, noe som muliggjør datainnsamling og -analyse i sanntid. Sensorer kan spore nesten alle jordkarakteristikker, som DNA-et til fastboende mikroorganismer, for å endre balansen mot et sunnere jordmikrobiom, økt avling og redusert ressursbruk.
De ulike sensortypene i landbruket bruker forskjellige metoder, som elektriske signaler og måling av refleksjon av lysbølger, for å fastslå de viktigste åkeregenskapene som kan forvandle landbruksdriften.
Typer jordsensorer
Jordsensorer kan måle jordegenskaper som fuktighetsinnhold, temperatur, pH, saltinnhold, luftfuktighet, fotosyntetisk stråling og næringsbalanse.—hovedsakelig det viktige nitrogenet, fosforet og kalium (NPK).
I tillegg til fordelene ved avlingsforvaltning, som bedre kornkvalitet og redusert næringsutvasking, kan jordsensorer gi informasjon om prognoser rundt vannressurser, landstabilitet og klimaendringer.
Andre bruksområder inkluderer vanningsplanlegging, vurderinger av nedbørfelt, profilering av mikrobiell økologi og forebygging av plantesykdommer.
Fordeler med å bruke jordsensorer
Sporing av jordstatus gir mange fordeler for bønder og gartnere, inkludert økt avling og forbedret ressurseffektivitet. IoT, skytjenester og AI-integrasjon lar bønder ta datadrevne beslutninger.
Sensorer optimaliserer gjødselbruk, holder plantene sunne, maksimerer ressurser og minimerer avrenning og avgassing som angriper miljøet. Konstant overvåking forhindrer også problemer, som patogenutbrudd eller jordpakking.
Overvåking av jordtilstanden ved hjelp av jordsensorer kan også optimalisere gjødsel- og vannforbruket.'Det er anslått at omtrent 30 % av nitratgjødselen som brukes i USA vaskes bort og forurenser vannkilder. Selv dyktige vanningssystemer kan føre til opptil 50 % vannsvinn, og landbruket er ansvarlig for 70 % av det globale ferskvannsforbruket. Evnen til å effektivt og virkningsfullt etterfylle jordfuktigheten kan ha stor innvirkning.
Installering og kalibrering av jordsensorer
Hver sensor vil ha sin egen installasjonsveiledning, men installasjonen krever vanligvis at man graver et hull eller en grøft i en avlingsrad og plasserer sensorene i flere dybder, inkludert nær planterøttene.
Over et stort område, tilsier beste praksis plassering på steder som viser resten av åkeren eller jordtypen som skal forvaltes, nær vannutslippere og i direkte kontakt med jord (dvs. ingen luftlommer). Sensorsteder bør også flagges eller på annen måte merkes på overflaten for å unngå utilsiktet skade.
I tillegg til riktig installasjon er sensorkalibrering viktig. Jordsensorer registrerer jordfuktighetsdata som volumetrisk vanninnhold (VWC), og hver jordtype har sin egen VWC. Jordfuktighetssensorer har ofte ulik følsomhet og må kanskje kalibreres individuelt.
Feilsøking
Utstyrsfeil kan oppstå på grunn av elektriske problemer, forstyrrelser fra dyreliv eller feilkoblede ledninger. Luftlekkasje inn i et tensiometer vil gjøre det upålitelig. Å sørge for riktig installasjonsdybde og vanntettingsmetoder kan bidra til å unngå fremtidige problemer.
Vanlige feilsøkingsteknikker inkluderer:
Kontroll av strømforsyningen og kretsene
Rengjøring av sensorene uten bruk av kjemikalier
Utføre regelmessig vedlikehold for å erstatte skadede deler i henhold til produsentens anvisninger's reparasjonsguide
Overvåking av jordhelse
Jordsensorer tilbyr en mer nøyaktig og strømlinjeformet strategi for vurdering av jordhelse. Konvensjonelle jordvurderinger tilsvarer en biopsi, som kan ta uker eller måneder, avhengig av jordegenskapene.
Sensormålinger er mye raskere, og tar en time eller to per 22 hektar. Sensorene viser alt som er nødvendig for effektiv avlingshåndtering, inkludert vanninnhold, vanntrykk og tilstedeværelsen av organisk materiale.—en god indikator på den generelle jordhelsen—uten behov for å fysisk fjerne jordprøver.
Integrasjon med gårdsstyringssystemer
Ifølge en rapport fra StartUS Insights er jordsensorer den mest effektive teknologien for jordovervåking på grunn av skalerbarhet, effektivitet og nytteverdi. Ved å kombinere jordsensorer med andre fremadstormende landbruksteknologier, inkludert AI-drevet jordkartlegging, luftfoto, automatiserte jordovervåkingsroboter, utslippssporere, utvidet virkelighet for jordanalyse, nanoteknologi og blokkjedeintegrasjon, kan man optimalisere gårdsdriften.
Utfordringer og løsninger innen jordsensorteknologi
Basert på en rapport fra University of Nebraska fra 2020, bruker bare 12 % av amerikanske gårder jordfuktighetssensorer for å bestemme vanningsplaner. Jordsensorer har blitt mer levedyktige på grunn av betydelige forbedringer i tilgjengelighet, brukervennlighet og databehandlings- og visningsmuligheter, men det er behov for mer fremgang.
Jordsensorer må bli mer kostnadseffektive og interoperable for global adopsjon. Det finnes mange typer sensorer, noe som resulterer i mangel på standardisering og kompatibilitet.
Mange eksisterende teknologier er avhengige av proprietære sensorer, noe som kan gjøre tilpasning vanskelig. Fremskritt innen sensorteknologi, som de som er utviklet av UC Berkeley, forenkler onboarding for å gi overvåking av live data og fremme smidig beslutningstaking på tvers av felt og markeder.
Casestudier: Vellykket implementering av jordsensorer
Jordsensorer hjelper bønder med å spare vann og penger
En studie fra Clemson University fant at jordfuktighetssensorer kan øke bøndenes'gjennomsnittlig nettoinntekt med 20 % ved å øke vanningseffektiviteten i testede åkre som dyrket peanøtter, soyabønner eller bomull.
Mer bærekraftige idrettsbaner
Idrettsarenaer tar også i bruk jordsensorer. Wembley Stadium og Citizens Bank Park (hjemmebanen til Philadelphia Phillies) er blant idrettsarenaene som bruker jordsensorer for å opprettholde frodige spilleflater samtidig som de maksimerer vann- og energiforbruket, ifølge jordsensorprodusenten Soil Scout.
Fremtidige trender innen jordsensorteknologi
Nye trender inkluderer nanoteknologi, med gull- eller sølvbaserte nanopartikler som øker sensorfølsomheten for å oppdage jordforurensninger som tungmetaller.
Sensorer belagt med nanoforbindelser kan spore jordegenskaper og deretter frigjøre næringsstoffer, som oksygen, som respons på svingende jordkvalitet. Andre beregner bioindikatorer, som antall meitemark eller mikroorganismemangfold, gjennom DNA-analyse, for å forbedre jordmikrobiomet.
Publisert: 09.04.2024