Bodemsensoren zijn een oplossing die op kleinere schaal zijn waarde heeft bewezen en van onschatbare waarde kan worden voor agrarische doeleinden.
Wat zijn bodemsensoren?
Sensoren meten de bodemomstandigheden, waardoor realtime gegevensverzameling en -analyse mogelijk is. Sensoren kunnen vrijwel elke bodemeigenschap registreren, zoals het DNA van aanwezige micro-organismen, om zo de balans te verschuiven naar een gezonder bodemmicrobioom, een hogere opbrengst en een lager 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 essentiële veldkenmerken vast te stellen die de landbouwactiviteiten kunnen verbeteren.
Soorten bodemsensoren
Bodemsensoren kunnen bodemkenmerken meten zoals vochtgehalte, temperatuur, pH-waarde, zoutgehalte, luchtvochtigheid, fotosynthetische straling en nutriëntenbalans.—voornamelijk de essentiële stikstof, fosfor en kalium (NPK).
Naast de voordelen voor gewasbeheer, zoals een betere graankwaliteit en minder uitspoeling van voedingsstoffen, kunnen bodemsensoren ook informatie verschaffen over watervoorraden, bodemstabiliteit en klimaatverandering.
Andere toepassingsmogelijkheden zijn onder meer het plannen van irrigatieprocessen, het beoordelen van stroomgebieden, het in kaart brengen van microbiële ecologie en het voorkomen van plantenziekten.
Voordelen van het gebruik van bodemsensoren
Het monitoren van de bodemgesteldheid biedt veel voordelen voor boeren en tuinders, waaronder een hogere gewasopbrengst en een efficiënter gebruik van hulpbronnen. IoT, clouddiensten en AI-integratie stellen telers in staat om datagestuurde beslissingen te nemen.
Sensoren optimaliseren het gebruik van meststoffen, houden planten gezond, maximaliseren de beschikbare hulpbronnen en minimaliseren de afvoer en uitstoot van schadelijke stoffen die het milieu aantasten. Continue monitoring voorkomt bovendien problemen zoals uitbraken van ziekteverwekkers of bodemverdichting.
Het monitoren van de bodemgesteldheid met behulp van bodemsensoren kan ook het gebruik van meststoffen en water optimaliseren.'Naar schatting spoelt ongeveer 30% van de in de VS gebruikte nitraatmeststof weg en vervuilt waterbronnen. Zelfs geavanceerde irrigatiesystemen kunnen tot 50% waterverspilling veroorzaken, en de landbouw is verantwoordelijk voor 70% van het wereldwijde zoetwatergebruik. Het vermogen om de bodemvochtigheid efficiënt en effectief aan te vullen, zou een grote impact kunnen hebben.
Bodemsensoren installeren en kalibreren
Elke sensor wordt geleverd met een eigen installatiehandleiding, maar de installatie vereist doorgaans het graven van een gat of sleuf in een gewasrij en het plaatsen van de sensoren op verschillende diepten, waaronder in de buurt van de plantwortels.
Over een groot gebied schrijven de beste praktijken voor dat sensoren worden geplaatst op locaties die representatief zijn voor de rest van het veld of het te beheren bodemtype, in de buurt van waterafgevers en in direct contact met de bodem (d.w.z. zonder luchtbellen). Sensorlocaties moeten ook worden gemarkeerd of op een andere manier op het oppervlak worden aangegeven om beschadiging te voorkomen.
Naast een correcte installatie is sensorkalibratie essentieel. Bodemsensoren registreren bodemvochtigheidsgegevens als volumetrisch watergehalte (VWC), en elk bodemtype heeft zijn eigen VWC. Bodemvochtigheidssensoren hebben vaak verschillende gevoeligheden en moeten mogelijk individueel worden gekalibreerd.
Probleemoplossing
Apparatuur kan defect raken door elektrische problemen, storingen door dieren in het wild of verkeerd aangesloten draden. Lucht die in een tensiometer lekt, maakt deze onbetrouwbaar. Door de juiste installatiediepte en waterdichtingsmethoden te gebruiken, kunnen toekomstige problemen worden voorkomen.
Veelgebruikte probleemoplossingstechnieken zijn onder andere:
De voeding en het circuit controleren.
Sensoren reinigen zonder chemicaliën te gebruiken.
Regelmatig onderhoud uitvoeren en beschadigde onderdelen vervangen volgens de instructies van de fabrikant.'reparatiehandleiding
Monitoring van de bodemgezondheid
Bodemsensoren bieden een nauwkeurigere en gestroomlijndere methode voor het beoordelen van de bodemgezondheid. Conventionele bodemonderzoeken zijn vergelijkbaar met een biopsie, wat weken of maanden kan duren, afhankelijk van de bodemeigenschappen.
Sensormetingen zijn veel sneller en duren slechts een uur tot twee uur per 50 hectare. De sensoren tonen alle informatie die nodig is voor efficiënt gewasbeheer, waaronder watergehalte, waterspanning en de aanwezigheid van organisch materiaal.—een uitstekende indicator voor de algehele gezondheid van de bodem—zonder dat het nodig is om fysiek bodemmonsters te nemen.
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, luchtfotografie, geautomatiseerde bodemmonitoringsrobots, emissiemeters, 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 boerderijen bodemvochtigheidssensoren om irrigatieschema's te bepalen. Bodemsensoren zijn steeds beter bruikbaar geworden dankzij aanzienlijke verbeteringen in toegankelijkheid, gebruiksvriendelijkheid en mogelijkheden voor gegevensverwerking en -weergave, maar er is nog meer vooruitgang nodig.
Bodemsensoren moeten kostenefficiënter en interoperabeler worden voor wereldwijde toepassing. Er bestaan veel verschillende soorten sensoren, wat leidt tot een gebrek aan standaardisatie en compatibiliteit.
Veel bestaande technologieën zijn afhankelijk van gepatenteerde sensoren, wat maatwerk kan bemoeilijken. Vooruitgang in sensortechnologie, zoals die ontwikkeld door UC Berkeley, vereenvoudigt de implementatie, biedt realtime datamonitoring en bevordert flexibele besluitvorming in diverse sectoren en markten.
Casestudies: Succesvolle implementatie van bodemsensoren
Bodemsensoren helpen boeren water en geld te besparen.
Uit een onderzoek van de Clemson University is gebleken dat bodemvochtigheidssensoren de productiviteit van boeren kunnen verhogen.'Het gemiddelde netto-inkomen steeg met 20% door de irrigatie-efficiëntie te verhogen in de geteste velden waar pinda's, sojabonen of katoen werden verbouwd.
Duurzamere sportvelden
Ook sportlocaties nemen bodemsensoren in gebruik. Wembley Stadium en Citizens Bank Park (de thuisbasis van de Philadelphia Phillies) behoren tot de sportlocaties die bodemsensoren inzetten om de speelvelden optimaal te houden en tegelijkertijd het water- en energieverbruik te optimaliseren, aldus bodemsensorfabrikant Soil Scout.
Toekomstige trends in bodemsensortechnologie
Tot de opkomende trends behoort nanotechnologie, met goud- of zilvergebaseerde nanodeeltjes die de gevoeligheid van sensoren verhogen voor het detecteren van bodemverontreinigingen zoals zware metalen.
Sensoren bedekt met nanoverbindingen kunnen bodemkenmerken in kaart brengen en vervolgens voedingsstoffen, zoals zuurstof, vrijgeven als reactie op schommelingen in de bodemkwaliteit. Andere sensoren berekenen bio-indicatoren, zoals het aantal regenwormen of de diversiteit aan micro-organismen, via DNA-analyse, om het bodemmicrobioom te verbeteren.
Geplaatst op: 09-04-2024