Sve ograničeniji kopneni i vodni resursi potaknuli 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 Sveučilišta u Osaki razvili su bežičnu tehnologiju mjerenja vlažnosti tla koja je uvelike biorazgradiva. Ovaj rad važna je prekretnica u rješavanju preostalih tehničkih uskih grla u preciznoj poljoprivredi, poput sigurnog odlaganja rabljene senzorske opreme.
Kako globalna populacija nastavlja rasti, optimizacija poljoprivrednih prinosa i minimiziranje korištenja zemljišta i vode su ključni. Precizna poljoprivreda ima za cilj riješiti 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 razine vlage. Za optimalno prikupljanje podataka, uređaji za mjerenje vlage trebaju biti postavljeni na tlu s visokom gustoćom. Ako senzor nije biorazgradiv, mora se prikupljati na kraju svog vijeka trajanja, što može biti radno intenzivno i nepraktično. Cilj trenutnog rada je postići elektroničku funkcionalnost i biorazgradivost u jednoj tehnologiji.
„Naš sustav uključuje više senzora, bežično napajanje i termovizijsku kameru za prikupljanje i prijenos podataka o osjetilima 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, ugljičnog grijača i kositrene žice.“
Tehnologija se temelji na činjenici da učinkovitost bežičnog prijenosa energije do senzora odgovara temperaturi grijača senzora i vlažnosti okolnog tla. Na primjer, prilikom optimizacije položaja i kuta senzora na glatkom tlu, povećanje vlažnosti tla s 5% na 30% smanjuje učinkovitost prijenosa s ~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 vlagom u tlu koristeći 12 senzora na demonstracijskom polju veličine 0,4 x 0,6 metara“, rekao je Kasuga. „Kao rezultat toga, naš sustav može podnijeti visoku gustoću senzora potrebnu za preciznu poljoprivredu.“
Ovaj rad ima potencijal optimizirati preciznu poljoprivredu u svijetu sve ograničenijih resursa. Maksimiziranje učinkovitosti tehnologije istraživača u neidealnim uvjetima, poput lošeg položaja senzora i kutova nagiba na grubim tlima te možda drugih pokazatelja stanja tla osim razine vlažnosti tla, moglo bi dovesti do široke upotrebe tehnologije u globalnoj poljoprivrednoj zajednici.
Vrijeme objave: 30. travnja 2024.