Bodemsensoren helpen boeren bij het beoordelen van groeiomstandigheden zoals de beschikbaarheid van water en voedingsstoffen, de pH-waarde van de bodem, de temperatuur en de topografie.

De tomaat (Solanum lycopersicum L.) is een van de meest waardevolle gewassen op de wereldmarkt en wordt voornamelijk onder irrigatie geteeld. De tomatenproductie wordt vaak belemmerd door ongunstige omstandigheden zoals klimaat, bodem en watervoorziening. Sensortechnologieën zijn wereldwijd ontwikkeld en geïnstalleerd om boeren te helpen bij het beoordelen van groeiomstandigheden zoals de beschikbaarheid van water en voedingsstoffen, de pH-waarde van de bodem, de temperatuur en de topografie.
Factoren die samenhangen met een lage productiviteit van tomaten. De vraag naar tomaten is hoog, zowel op de markt voor verse consumptie als op de industriële (verwerkende) productiemarkt. Lage tomatenopbrengsten worden waargenomen in veel landbouwsectoren, zoals in Indonesië, waar grotendeels vastgehouden wordt aan traditionele landbouwsystemen. De introductie van technologieën zoals op het Internet of Things (IoT) gebaseerde toepassingen en sensoren heeft de opbrengst van diverse gewassen, waaronder tomaten, aanzienlijk verhoogd.
Het gebrek aan gebruik van heterogene en moderne sensoren als gevolg van onvoldoende informatie leidt ook tot lage opbrengsten in de landbouw. ​​Verstandig waterbeheer speelt een belangrijke rol bij het voorkomen van misoogsten, met name in tomatenplantages.
Bodemvochtigheid is een andere factor die de tomatenopbrengst bepaalt, omdat het essentieel is voor het transport van voedingsstoffen en andere stoffen van de bodem naar de plant. Het handhaven van een constante planttemperatuur is belangrijk, omdat dit de rijpheid van bladeren en vruchten beïnvloedt.
De optimale bodemvochtigheid voor tomatenplanten ligt tussen de 60% en 80%. De ideale temperatuur voor een maximale tomatenproductie ligt tussen de 24 en 28 graden Celsius. Boven dit temperatuurbereik zijn de groei van de plant en de ontwikkeling van bloemen en vruchten suboptimaal. Als de bodemomstandigheden en temperaturen sterk schommelen, zal de plantengroei traag en geremd zijn en zullen de tomaten ongelijkmatig rijpen.
Sensoren gebruikt in de tomatenteelt. Er zijn verschillende technologieën ontwikkeld voor nauwkeurig waterbeheer, voornamelijk gebaseerd op nabijheids- en afstandsmetingen. Om het watergehalte in planten te bepalen, worden sensoren gebruikt die de fysiologische toestand van planten en hun omgeving meten. Sensoren gebaseerd op terahertzstraling in combinatie met vochtigheidsmetingen kunnen bijvoorbeeld de druk op het blad bepalen.
Sensoren die worden gebruikt om het watergehalte in planten te bepalen, zijn gebaseerd op diverse instrumenten en technologieën, waaronder elektrische impedantiespectroscopie, nabij-infrarood (NIR) spectroscopie, ultrasone technologie en bladklemtechnologie. Bodemvochtsensoren en geleidbaarheidssensoren worden gebruikt om de bodemstructuur, het zoutgehalte en de geleidbaarheid te bepalen.
Sensoren voor bodemvochtigheid en -temperatuur, evenals een automatisch bewateringssysteem. Om een ​​optimale opbrengst te behalen, hebben tomaten een goed bewateringssysteem nodig. Toenemende watertekorten bedreigen de landbouwproductie en de voedselzekerheid. Het gebruik van efficiënte sensoren kan zorgen voor een optimaal gebruik van waterbronnen en een maximale gewasopbrengst.
Bodemvochtigheidssensoren meten de bodemvochtigheid. Recent ontwikkelde bodemvochtigheidssensoren bevatten twee geleidende platen. Wanneer deze platen worden blootgesteld aan een geleidend medium (zoals water), migreren elektronen van de anode naar de kathode. Deze beweging van elektronen creëert een elektrische stroom, die kan worden gemeten met een voltmeter. Deze sensor detecteert de aanwezigheid van water in de bodem.
In sommige gevallen worden bodemsensoren gecombineerd met thermistors die zowel temperatuur als luchtvochtigheid kunnen meten. De gegevens van deze sensoren worden verwerkt en genereren een bidirectioneel uitgangssignaal dat naar het geautomatiseerde spoelsysteem wordt gestuurd. Wanneer de temperatuur- en luchtvochtigheidsgegevens bepaalde drempelwaarden bereiken, schakelt de waterpomp automatisch in of uit.
Een bioristor is een bio-elektronische sensor. Bio-elektronica wordt gebruikt om de fysiologische processen van planten en hun morfologische kenmerken te controleren. Recent is een in vivo sensor ontwikkeld op basis van organische elektrochemische transistors (OECT's), beter bekend als bioresistors. Deze sensor werd gebruikt in de tomatenteelt om veranderingen in de samenstelling van het plantensap in het xyleem en floëem van groeiende tomatenplanten te meten. De sensor werkt in realtime in de plant zelf, zonder de plant te beïnvloeden.
Omdat de bioresistor rechtstreeks in plantenstengels kan worden geïmplanteerd, maakt deze in vivo observatie mogelijk van fysiologische mechanismen die verband houden met ionenbeweging in planten onder stressomstandigheden zoals droogte, zoutgehalte, onvoldoende dampdruk en hoge relatieve luchtvochtigheid. Biostor wordt ook gebruikt voor de detectie van ziekteverwekkers en de bestrijding van plagen. De sensor wordt tevens gebruikt om de waterstatus van planten te monitoren.