Senzori za tlo pomažu poljoprivrednicima da procijene uslove uzgoja kao što su dostupnost vode i hranjivih tvari, pH vrijednost tla, temperatura i topografija

Paradajz (Solanum lycopersicum L.) je jedna od visokovrijednih kultura na svjetskom tržištu i uglavnom se uzgaja u uslovima navodnjavanja. Proizvodnju paradajza često otežavaju nepovoljni uslovi poput klime, tla i vodnih resursa. Senzorske tehnologije su razvijene i instalirane širom svijeta kako bi pomogle poljoprivrednicima da procijene uslove uzgoja kao što su dostupnost vode i hranjivih tvari, pH vrijednost tla, temperatura i topologija.
Faktori povezani s niskom produktivnošću paradajza. Potražnja za paradajzom je velika i na tržištima svježe potrošnje i na tržištima industrijske (prerađivačke) proizvodnje. Niski prinosi paradajza primjećuju se u mnogim poljoprivrednim sektorima, kao što je Indonezija, koja se uglavnom pridržava tradicionalnih poljoprivrednih sistema. Uvođenje tehnologija kao što su aplikacije i senzori zasnovani na Internetu stvari (IoT) značajno je povećalo prinos raznih usjeva, uključujući paradajz.
Nedostatak korištenja heterogenih i modernih senzora zbog nedovoljnih informacija također dovodi do niskih prinosa u poljoprivredi. Mudro upravljanje vodom igra važnu ulogu u izbjegavanju propasti usjeva, posebno na plantažama paradajza.
Vlažnost tla je još jedan faktor koji određuje prinos paradajza jer je neophodna za prenos hranjivih tvari i drugih spojeva iz tla u biljku. Održavanje temperature biljke je važno jer utiče na zrelost lišća i plodova.
Optimalna vlažnost tla za biljke paradajza je između 60% i 80%. Idealna temperatura za maksimalnu proizvodnju paradajza je između 24 i 28 stepeni Celzijusa. Iznad ovog temperaturnog raspona, rast biljaka i razvoj cvijeta i plodova su neoptimalni. Ako uslovi tla i temperature značajno variraju, rast biljaka će biti spor i usporen, a paradajz će neravnomjerno sazrijevati.
Senzori koji se koriste u uzgoju paradajza. Razvijeno je nekoliko tehnologija za precizno upravljanje vodnim resursima, uglavnom zasnovanih na tehnikama proksimalnog i daljinskog istraživanja. Za određivanje sadržaja vode u biljkama koriste se senzori koji procjenjuju fiziološko stanje biljaka i njihovog okruženja. Na primjer, senzori zasnovani na terahercnom zračenju u kombinaciji s mjerenjima vlažnosti mogu odrediti količinu pritiska na lopaticu.
Senzori koji se koriste za određivanje sadržaja vode u biljkama zasnovani su na različitim instrumentima i tehnologijama, uključujući spektroskopiju električne impedance, spektroskopiju bliskog infracrvenog (NIR) zračenja, ultrazvučnu tehnologiju i tehnologiju stezanja listova. Senzori vlažnosti tla i senzori provodljivosti koriste se za određivanje strukture tla, saliniteta i provodljivosti.
Senzori za vlažnost i temperaturu tla, kao i automatski sistem za zalijevanje. Da bi se postigao optimalan prinos, paradajzu je potreban odgovarajući sistem za zalijevanje. Rastuća nestašica vode ugrožava poljoprivrednu proizvodnju i sigurnost hrane. Upotreba efikasnih senzora može osigurati optimalno korištenje vodnih resursa i maksimizirati prinose usjeva.
Senzori vlažnosti tla procjenjuju vlažnost tla. Nedavno razvijeni senzori vlažnosti tla uključuju dvije provodljive ploče. Kada su ove ploče izložene provodljivom mediju (kao što je voda), elektroni s anode će migrirati prema katodi. Ovo kretanje elektrona će stvoriti električnu struju, koja se može detektovati voltmetrom. Ovaj senzor detektuje prisustvo vode u tlu.
U nekim slučajevima, senzori tla se kombinuju sa termistorima koji mogu mjeriti i temperaturu i vlažnost. Podaci sa ovih senzora se obrađuju i generišu jednolinijski, dvosmjerni izlaz koji se šalje automatizovanom sistemu za ispiranje. Kada podaci o temperaturi i vlažnosti dostignu određene pragove, prekidač vodene pumpe će se automatski uključiti ili isključiti.
Bioristor je bioelektronski senzor. Bioelektronika se koristi za kontrolu fizioloških procesa biljaka i njihovih morfoloških karakteristika. Nedavno je razvijen in vivo senzor zasnovan na organskim elektrohemijskim tranzistorima (OECT), koji se obično nazivaju biorezistori. Senzor je korišten u uzgoju paradajza za procjenu promjena u sastavu biljnog soka koji teče u ksilemu i floemu rastućih biljaka paradajza. Senzor radi u realnom vremenu unutar tijela bez ometanja funkcionisanja biljke.
Budući da se biorezistor može implantirati direktno u stabljike biljaka, omogućava in vivo posmatranje fizioloških mehanizama povezanih s kretanjem iona u biljkama pod stresnim uvjetima kao što su suša, salinitet, nedovoljan tlak pare i visoka relativna vlažnost. Biostor se također koristi za detekciju patogena i suzbijanje štetočina. Senzor se također koristi za praćenje statusa vode u biljkama.