De steeds beperktere land- en watervoorraden hebben de ontwikkeling van precisielandbouw gestimuleerd, waarbij gebruik wordt gemaakt van teledetectietechnologie om lucht- en bodemmilieugegevens in realtime te monitoren om de gewasopbrengsten te helpen optimaliseren.Het maximaliseren van de duurzaamheid van dergelijke technologieën is van cruciaal belang om het milieu goed te beheren en de kosten te verlagen.
Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Osaka in een onderzoek dat onlangs in het tijdschrift Advanced Sustainable Systems is gepubliceerd een draadloze bodemvochtdetectietechnologie ontwikkeld die grotendeels biologisch afbreekbaar is.Dit werk is een belangrijke mijlpaal in het aanpakken van de resterende technische knelpunten in de precisielandbouw, zoals de veilige verwijdering van gebruikte sensorapparatuur.
Nu de wereldbevolking blijft groeien, is het optimaliseren van de landbouwopbrengsten en het minimaliseren van land- en watergebruik essentieel.Precisielandbouw wil deze tegenstrijdige behoeften aanpakken door sensornetwerken te gebruiken om milieu-informatie te verzamelen, zodat hulpbronnen op de juiste manier aan landbouwgrond kunnen worden toegewezen wanneer en waar ze nodig zijn.
Drones en satellieten kunnen een schat aan informatie verzamelen, maar zijn niet ideaal voor het bepalen van de bodemvochtigheid en het vochtgehalte.Voor een optimale gegevensverzameling moeten vochtmeetapparatuur met een hoge dichtheid op de grond worden geïnstalleerd.Als de sensor niet biologisch afbreekbaar is, moet hij aan het einde van zijn levensduur worden verzameld, wat arbeidsintensief en onpraktisch kan zijn.Het bereiken van elektronische functionaliteit en biologische afbreekbaarheid in één technologie is het doel van het huidige werk.
“Ons systeem omvat meerdere sensoren, een draadloze voeding en een warmtebeeldcamera om detectie- en locatiegegevens te verzamelen en te verzenden”, legt Takaaki Kasuga, hoofdauteur van het onderzoek, uit.“De componenten in de bodem zijn veelal milieuvriendelijk en bestaan uit nanopapier.substraat, beschermende coating van natuurlijke was, koolstofverwarmer en tingeleiderdraad.
De technologie is gebaseerd op het feit dat de efficiëntie van de draadloze energieoverdracht naar de sensor overeenkomt met de temperatuur van de sensorverwarming en de vochtigheid van de omringende grond.Als u bijvoorbeeld de positie en hoek van de sensor op gladde grond optimaliseert, verlaagt het verhogen van het bodemvocht van 5% naar 30% de transmissie-efficiëntie van ~46% naar ~3%.De warmtebeeldcamera maakt vervolgens beelden van het gebied om tegelijkertijd bodemvocht en sensorlocatiegegevens te verzamelen.Aan het einde van het oogstseizoen kunnen de sensoren in de grond worden begraven om biologisch af te breken.
“We hebben met succes gebieden met onvoldoende bodemvocht in beeld gebracht met behulp van twaalf sensoren in een demonstratieveld van 0,4 x 0,6 meter”, aldus Kasuga.“Daardoor kan ons systeem de hoge sensordichtheid aan die nodig is voor precisielandbouw.”
Dit werk heeft het potentieel om de precisielandbouw te optimaliseren in een wereld waarin de hulpbronnen steeds schaarser worden.Het maximaliseren van de effectiviteit van de technologie van de onderzoekers onder niet-ideale omstandigheden, zoals slechte sensorplaatsing en hellingshoeken op grove bodems en misschien andere indicatoren van het bodemmilieu die verder gaan dan het bodemvochtniveau, zou kunnen leiden tot wijdverbreid gebruik van de technologie door de mondiale landbouwsector. gemeenschap.
Posttijd: 30 april 2024