Jordsensorer hjelper bønder med å vurdere vekstforhold som vann- og næringstilgjengelighet, jordens pH, temperatur og topografi

Tomat (Solanum lycopersicum L.) er en av de mest verdifulle avlingene på verdensmarkedet og dyrkes hovedsakelig under vanning. Tomatproduksjonen hemmes ofte av ugunstige forhold som klima, jord og vannressurser. Sensorteknologier har blitt utviklet og installert over hele verden for å hjelpe bønder med å vurdere vekstforhold som vann- og næringstilgjengelighet, jordens pH, temperatur og topologi.
Faktorer knyttet til lav produktivitet av tomater. Etterspørselen etter tomater er høy både i markedene for fersk konsum og i markedene for industriell (foredlings-) produksjon. Lave tomatavlinger observeres i mange landbrukssektorer, som i Indonesia, som i stor grad holder seg til tradisjonelle jordbrukssystemer. Innføringen av teknologier som applikasjoner og sensorer basert på tingenes internett (IoT) har økt avlingen betydelig for ulike avlinger, inkludert tomater.
Mangel på bruk av heterogene og moderne sensorer på grunn av utilstrekkelig informasjon fører også til lave avlinger i landbruket. Kloke vannforvaltning spiller en viktig rolle for å unngå avlingssvikt, spesielt i tomatplantasjer.
Jordfuktighet er en annen faktor som bestemmer tomatutbyttet, da det er viktig for overføring av næringsstoffer og andre forbindelser fra jorden til planten. Det er viktig å opprettholde plantetemperaturen, da det påvirker modenheten til blader og frukt.
Den optimale jordfuktigheten for tomatplanter er mellom 60 % og 80 %. Den ideelle temperaturen for maksimal tomatproduksjon er mellom 24 og 28 grader Celsius. Over dette temperaturområdet er plantevekst og blomst- og fruktutvikling suboptimal. Hvis jordforholdene og temperaturene svinger mye, vil planteveksten være langsom og hemmet, og tomatene vil modnes ujevnt.
Sensorer brukt i tomatdyrking. Flere teknologier er utviklet for presisjonsstyring av vannressurser, hovedsakelig basert på proksimale og fjernmålingsteknikker. For å bestemme vanninnholdet i planter brukes sensorer som vurderer den fysiologiske tilstanden til planter og deres miljø. For eksempel kan sensorer basert på terahertz-stråling kombinert med fuktighetsmålinger bestemme mengden trykk på bladet.
Sensorer som brukes til å bestemme vanninnhold i planter er basert på en rekke instrumenter og teknologier, inkludert elektrisk impedansspektroskopi, nær-infrarød (NIR) spektroskopi, ultralydteknologi og bladklemmeteknologi. Jordfuktighetssensorer og konduktivitetssensorer brukes til å bestemme jordstruktur, saltinnhold og konduktivitet.
Jordfuktighets- og temperatursensorer, samt et automatisk vanningssystem. For å oppnå optimal avling trenger tomater et skikkelig vanningssystem. Økende vannmangel truer landbruksproduksjon og matsikkerhet. Bruk av effektive sensorer kan sikre optimal utnyttelse av vannressurser og maksimere avlingene.
Jordfuktighetssensorer estimerer jordfuktighet. Nylig utviklede jordfuktighetssensorer inkluderer to ledende plater. Når disse platene utsettes for et ledende medium (som vann), vil elektroner fra anoden migrere til katoden. Denne bevegelsen av elektroner vil skape en elektrisk strøm, som kan detekteres ved hjelp av et voltmeter. Denne sensoren registrerer tilstedeværelsen av vann i jorden.
I noen tilfeller kombineres jordsensorer med termistorer som kan måle både temperatur og fuktighet. Dataene fra disse sensorene behandles og genererer en toveis utgang med én linje som sendes til det automatiserte spylesystemet. Når temperatur- og fuktighetsdataene når visse terskler, vil vannpumpebryteren automatisk slå seg av eller på.
Bioristor er en bioelektronisk sensor. Bioelektronikk brukes til å kontrollere planters fysiologiske prosesser og deres morfologiske egenskaper. Nylig har en in vivo-sensor basert på organiske elektrokjemiske transistorer (OECT-er), ofte referert til som bioresistorer, blitt utviklet. Sensoren ble brukt i tomatdyrking for å vurdere endringer i sammensetningen av plantesaft som strømmer i xylemet og floemet til voksende tomatplanter. Sensoren fungerer i sanntid inne i kroppen uten å forstyrre plantens funksjon.
Siden bioresistoren kan implanteres direkte i plantestengler, tillater den in vivo-observasjon av fysiologiske mekanismer assosiert med ionbevegelse i planter under stressforhold som tørke, saltinnhold, utilstrekkelig damptrykk og høy relativ fuktighet. Biostor brukes også til patogendeteksjon og skadedyrbekjempelse. Sensoren brukes også til å overvåke plantenes vannstatus.