Sve ograničeniji kopneni i vodni resursi podstakli su razvoj precizne poljoprivrede, koja koristi tehnologiju daljinskog istraživanja za praćenje podataka o zraku i tlu u stvarnom vremenu kako bi se optimizirali prinosi usjeva. Maksimiziranje održivosti takvih tehnologija ključno je za pravilno upravljanje okolišem i smanjenje troškova.
Sada, u studiji nedavno objavljenoj u časopisu Advanced Sustainable Systems, istraživači sa Univerziteta u Osaki razvili su bežičnu tehnologiju za detekciju vlažnosti tla koja je uglavnom biorazgradiva. Ovaj rad predstavlja važnu prekretnicu u rješavanju preostalih tehničkih uskih grla u preciznoj poljoprivredi, kao što je sigurno odlaganje korištene senzorske opreme.
Kako globalna populacija nastavlja rasti, optimizacija poljoprivrednih prinosa i minimiziranje korištenja zemljišta i vode je od suštinskog značaja. Precizna poljoprivreda ima za cilj da riješi ove konfliktne potrebe korištenjem senzorskih mreža za prikupljanje informacija o okolišu kako bi se resursi mogli na odgovarajući način rasporediti na poljoprivredno zemljište kada i gdje su potrebni.
Dronovi i sateliti mogu prikupiti mnoštvo informacija, ali nisu idealni za određivanje vlažnosti tla i nivoa vlage. Za optimalno prikupljanje podataka, uređaji za mjerenje vlage trebaju biti instalirani na tlu u velikoj gustoći. Ako senzor nije biorazgradiv, mora se prikupljati na kraju svog vijeka trajanja, što može biti radno intenzivno i nepraktično. Cilj trenutnog rada je postići elektronsku funkcionalnost i biorazgradivost u jednoj tehnologiji.
„Naš sistem uključuje više senzora, bežično napajanje i termovizijsku kameru za prikupljanje i prenos podataka o senzorima i lokaciji“, objašnjava Takaaki Kasuga, glavni autor studije. „Komponente u tlu su uglavnom ekološki prihvatljive i sastoje se od nanopapira, supstrata, zaštitnog premaza od prirodnog voska, karbonskog grijača i kalajne provodne žice.“
Tehnologija se zasniva na činjenici da efikasnost bežičnog prijenosa energije do senzora odgovara temperaturi grijača senzora i vlažnosti okolnog tla. Na primjer, prilikom optimizacije položaja i ugla senzora na glatkom tlu, povećanje vlažnosti tla sa 5% na 30% smanjuje efikasnost prijenosa sa ~46% na ~3%. Termovizijska kamera zatim snima slike područja kako bi istovremeno prikupila podatke o vlažnosti tla i lokaciji senzora. Na kraju sezone žetve, senzori se mogu zakopati u tlo radi biorazgradnje.
„Uspješno smo snimili područja s nedovoljnom vlažnošću tla koristeći 12 senzora na demonstracijskom polju veličine 0,4 x 0,6 metara“, rekao je Kasuga. „Kao rezultat toga, naš sistem može podnijeti visoku gustoću senzora potrebnu za preciznu poljoprivredu.“
Ovaj rad ima potencijal da optimizuje preciznu poljoprivredu u svijetu sa sve većim ograničenim resursima. Maksimiziranje efikasnosti tehnologije istraživača u neidealnim uslovima, kao što su loše postavljanje senzora i uglovi nagiba na grubim tlima i možda drugi pokazatelji stanja tla osim nivoa vlažnosti tla, moglo bi dovesti do široke upotrebe tehnologije od strane globalne poljoprivredne zajednice.
Vrijeme objave: 30. april 2024.