Bodemsensoren zijn een oplossing die hun waarde al op kleinere schaal heeft bewezen en die van onschatbare waarde kunnen worden voor landbouwdoeleinden.
Wat zijn bodemsensoren?
Sensoren volgen de bodemgesteldheid en maken realtime gegevensverzameling en -analyse mogelijk. Sensoren kunnen vrijwel alle bodemkenmerken volgen, zoals het DNA van aanwezige micro-organismen, om de balans te verschuiven naar een gezonder bodemmicrobioom, hogere opbrengsten en minder grondstoffengebruik.
De verschillende soorten sensoren in de landbouw maken gebruik van uiteenlopende methoden, zoals elektrische signalen en het meten van de reflectie van lichtgolven, om de essentiële veldeigenschappen vast te stellen die landbouwactiviteiten kunnen transformeren.
Soorten bodemsensoren
Bodemsensoren kunnen bodemeigenschappen meten zoals vochtgehalte, temperatuur, pH, zoutgehalte, vochtigheid, fotosynthetische straling en nutriëntenbalans—voornamelijk de levensbelangrijke stoffen stikstof, fosfor en kalium (NPK).
Naast de voordelen die bodemsensoren bieden voor gewasbeheer, zoals een betere graankwaliteit en minder uitspoeling van voedingsstoffen, kunnen ze ook voorspellingen doen over waterbronnen, bodemstabiliteit en klimaatverandering.
Andere toepassingsvoorbeelden zijn onder meer irrigatieplanning, stroomgebiedbeoordelingen, microbiële ecologische profilering en preventie van plantenziekten.
Voordelen van het gebruik van bodemsensoren
Het volgen van de bodemkwaliteit biedt veel voordelen voor boeren en tuinders, waaronder een hogere gewasopbrengst en een efficiënter gebruik van hulpbronnen. IoT, cloudservices en AI-integratie stellen telers in staat datagestuurde beslissingen te nemen.
Sensoren optimaliseren het gebruik van meststoffen, houden planten gezond, maximaliseren de beschikbare middelen en minimaliseren de afvoer en uitstoot van gassen die schadelijk zijn voor het milieu. Constante monitoring voorkomt ook problemen, zoals uitbraken van ziekteverwekkers of bodemverdichting.
Het monitoren van de bodemconditie met behulp van bodemsensoren kan ook het gebruik van meststoffen en water optimaliseren.'Naar schatting spoelt ongeveer 30% van de nitraatmeststof die in de VS wordt gebruikt, weg en verontreinigt waterbronnen. Zelfs geavanceerde irrigatiesystemen kunnen tot 50% waterverspilling veroorzaken, en de landbouw is verantwoordelijk voor 70% van het wereldwijde zoetwaterverbruik. Het vermogen om de bodemvochtigheid efficiënt en effectief aan te vullen, zou een grote impact kunnen hebben.
Bodemsensoren installeren en kalibreren
Voor elke sensor geldt een aparte installatiehandleiding, maar voor de installatie moet u doorgaans een gat of greppel graven in een gewasrij en de sensoren op verschillende dieptes plaatsen, bijvoorbeeld in de buurt van de plantenwortels.
Voor een groot gebied schrijven de beste praktijken plaatsing voor op locaties die de rest van het veld of het te beheren bodemtype aangeven, in de buurt van waterbronnen en in direct contact met de bodem (d.w.z. zonder luchtbellen). Sensorlocaties moeten ook worden gemarkeerd met vlaggen of andere markeringen op het oppervlak om onbedoelde schade te voorkomen.
Naast een correcte installatie is sensorkalibratie essentieel. Bodemsensoren registreren bodemvochtgegevens als volumetrisch vochtgehalte (VWC), en elk type bodem heeft zijn eigen VWC. Bodemvochtsensoren hebben vaak verschillende gevoeligheden en moeten mogelijk afzonderlijk worden gekalibreerd.
Probleemoplossing
Apparatuurstoringen kunnen optreden als gevolg van elektrische problemen, verstoring door wilde dieren of verkeerd aangesloten draden. Lucht die in een tensiometer lekt, maakt deze onbetrouwbaar. Door te zorgen voor de juiste installatiediepte en waterdichtheidsmethoden kunnen toekomstige problemen worden voorkomen.
Veelvoorkomende technieken voor probleemoplossing zijn:
Controle van de voeding en de schakeling
Sensoren reinigen zonder chemicaliën
Regelmatig onderhoud uitvoeren om beschadigde onderdelen te vervangen volgens de fabrikant's reparatiegids
Monitoring van de bodemgezondheid
Bodemsensoren bieden een nauwkeurigere, gestroomlijnde strategie voor het beoordelen van de bodemgezondheid. Conventionele bodembeoordelingen zijn vergelijkbaar met een biopsie, die weken of maanden kan duren, afhankelijk van de bodemeigenschappen.
Sensormetingen zijn veel sneller en duren een uur of twee per 20 hectare. De sensoren geven alles weer wat nodig is voor efficiënt gewasbeheer, inclusief watergehalte, waterspanning en de aanwezigheid van organisch materiaal.—een goede indicator voor de algehele gezondheid van de bodem—zonder dat er fysiek grondmonsters genomen hoeven te worden.
Integratie met landbouwbeheersystemen
Volgens een rapport van StartUS Insights zijn bodemsensoren de meest impactvolle technologie voor bodemmonitoring vanwege hun schaalbaarheid, efficiëntie en bruikbaarheid. Door bodemsensoren te combineren met andere opkomende landbouwtechnologieën, zoals AI-gestuurde bodemkartering, luchtfoto's, geautomatiseerde bodemmonitoringrobots, emissietrackers, augmented reality bodemanalyse, nanotechnologie en blockchain-integratie, kan het landbouwbeheer worden geoptimaliseerd.
Uitdagingen en oplossingen in bodemsensortechnologie
Volgens een rapport van de Universiteit van Nebraska uit 2020 gebruikt slechts 12% van de Amerikaanse landbouwbedrijven bodemvochtsensoren om irrigatieschema's te bepalen. Bodemsensoren zijn bruikbaarder geworden dankzij aanzienlijke verbeteringen in toegankelijkheid, gebruiksvriendelijkheid en dataverwerkings- en weergavemogelijkheden, maar er is meer vooruitgang nodig.
Bodemsensoren moeten kostenefficiënter en interoperabeler worden voor wereldwijde acceptatie. Er bestaan veel verschillende soorten sensoren, wat leidt tot een gebrek aan standaardisatie en compatibiliteit.
Veel bestaande technologieën zijn afhankelijk van bedrijfseigen sensoren, wat maatwerk lastig kan maken. Vooruitgang in sensortechnologie, zoals die van UC Berkeley, vereenvoudigt de onboarding, biedt live datamonitoring en bevordert flexibele besluitvorming in alle sectoren en markten.
Casestudies: Succesvolle implementatie van bodemsensoren
Bodemsensoren helpen boeren water en geld te besparen
Uit een onderzoek van Clemson University is gebleken dat bodemvochtigheidssensoren de productiviteit van boeren kunnen verhogen'het gemiddelde netto-inkomen met 20% te verhogen door de irrigatie-efficiëntie te verhogen op geteste velden waar pinda's, sojabonen of katoen werden verbouwd.
Duurzamere sportvelden
Ook sportlocaties gebruiken bodemsensoren. Wembley Stadium en Citizens Bank Park (de thuisbasis van de Philadelphia Phillies) behoren tot de sportlocaties die bodemsensoren gebruiken om weelderige speelvelden te behouden en tegelijkertijd het water- en energieverbruik te maximaliseren, aldus de fabrikant van bodemsensoren, Soil Scout.
Toekomstige trends in bodemsensortechnologie
Opkomende trends zijn onder meer nanotechnologie, met nanodeeltjes op basis van goud of zilver die de gevoeligheid van sensoren voor het detecteren van bodemverontreinigingen zoals zware metalen verhogen.
Sensoren gecoat met nanodeeltjes zouden bodemkenmerken kunnen volgen en vervolgens voedingsstoffen, zoals zuurstof, vrijgeven als reactie op fluctuerende bodemkwaliteit. Andere sensoren berekenen bio-indicatoren, zoals het aantal regenwormen of de diversiteit aan micro-organismen, door middel van DNA-analyse, om het bodemmicrobioom te verbeteren.
Plaatsingstijd: 09-04-2024