I sensori per il suolo rappresentano una soluzione che ha dimostrato la sua validità su piccola scala e potrebbe rivelarsi preziosa per scopi agricoli.
Che cosa sono i sensori per il suolo?
I sensori monitorano le condizioni del suolo, consentendo la raccolta e l'analisi dei dati in tempo reale. I sensori possono monitorare quasi ogni caratteristica del suolo, come il DNA dei microrganismi presenti, per spostare l'equilibrio verso un microbioma del suolo più sano, una maggiore resa e un minore consumo di risorse.
I vari tipi di sensori in agricoltura utilizzano diversi metodi, come i segnali elettrici e la misurazione della riflessione delle onde luminose, per accertare le caratteristiche essenziali del campo che possono trasformare le operazioni agricole.
Tipologie di sensori per il suolo
I sensori del suolo possono misurare caratteristiche del terreno come il contenuto di umidità, la temperatura, il pH, la salinità, l'umidità dell'aria, la radiazione fotosintetica e il bilancio dei nutrienti.—principalmente l'azoto, il fosforo e il potassio (NPK), elementi vitali.
Oltre ai vantaggi che offrono nella gestione delle colture, come una migliore qualità del grano e una riduzione della lisciviazione dei nutrienti, i sensori del suolo possono fornire informazioni utili per le previsioni relative alle risorse idriche, alla stabilità del terreno e ai cambiamenti climatici.
Altri casi d'uso includono la programmazione dell'irrigazione, la valutazione dei bacini idrografici, la profilazione dell'ecologia microbica e la prevenzione delle malattie delle piante.
Vantaggi dell'utilizzo di sensori per il suolo
Il monitoraggio dello stato del suolo offre numerosi vantaggi ad agricoltori e giardinieri, tra cui un aumento della resa dei raccolti e una maggiore efficienza nell'utilizzo delle risorse. L'integrazione di IoT, servizi cloud e intelligenza artificiale consente ai coltivatori di prendere decisioni basate sui dati.
I sensori ottimizzano l'uso dei fertilizzanti, mantengono le piante sane, massimizzano le risorse e riducono al minimo il deflusso e le emissioni gassose dannose per l'ambiente. Il monitoraggio costante previene inoltre problemi come la proliferazione di agenti patogeni o la compattazione del suolo.
Il monitoraggio delle condizioni del suolo tramite sensori può anche ottimizzare l'uso di fertilizzanti e acqua.'Si stima che circa il 30% dei fertilizzanti a base di nitrati utilizzati negli Stati Uniti venga dilavato e contamini le fonti idriche. Anche i sistemi di irrigazione più efficienti possono raggiungere uno spreco d'acqua fino al 50%, e l'agricoltura è responsabile del 70% del consumo globale di acqua dolce. La capacità di reintegrare l'umidità del suolo in modo efficiente ed efficace potrebbe avere un impatto significativo.
Installazione e calibrazione dei sensori del suolo
Ogni sensore sarà dotato di una propria guida all'installazione, ma in genere l'installazione richiede lo scavo di una buca o di una trincea all'interno di una fila di colture e il posizionamento dei sensori a diverse profondità, anche in prossimità delle radici delle piante.
Su ampie superfici, le migliori pratiche prevedono il posizionamento dei sensori in punti rappresentativi del resto del campo o del tipo di terreno da gestire, in prossimità degli irrigatori e a diretto contatto con il suolo (ovvero, in assenza di sacche d'aria). I punti di installazione dei sensori devono inoltre essere segnalati o contrassegnati in altro modo sulla superficie per evitare danni accidentali.
Oltre a una corretta installazione, la calibrazione del sensore è fondamentale. I sensori di umidità del suolo registrano i dati di umidità del terreno come Contenuto Volumetrico di Acqua (VWC), e ogni tipo di terreno ha il suo VWC specifico. I sensori di umidità del suolo spesso presentano sensibilità diverse e potrebbero richiedere una calibrazione individuale.
Risoluzione dei problemi
I guasti alle apparecchiature possono verificarsi a causa di problemi elettrici, interferenze da parte di animali selvatici o collegamenti errati dei cavi. Qualsiasi infiltrazione d'aria in un tensiometro ne comprometterà l'affidabilità. Assicurarsi della corretta profondità di installazione e di metodi di impermeabilizzazione adeguati può contribuire a evitare problemi futuri.
Le tecniche di risoluzione dei problemi più comuni includono:
Verifica dell'alimentazione e dei circuiti
Pulizia dei sensori senza l'utilizzo di sostanze chimiche
Eseguire la manutenzione ordinaria e sostituire le parti danneggiate secondo le indicazioni del produttore.'guida alla riparazione
Monitoraggio della salute del suolo
I sensori per il suolo offrono una strategia più accurata e snella per la valutazione della salute del terreno. Le analisi convenzionali del suolo sono l'equivalente di una biopsia, che può richiedere settimane o mesi, a seconda delle proprietà del terreno.
Le misurazioni tramite sensori sono molto più rapide e richiedono un'ora o due per ogni 50 acri. I sensori visualizzano tutto il necessario per una gestione efficiente delle colture, tra cui il contenuto idrico, la tensione dell'acqua e la presenza di sostanza organica.—Ottimo indicatore della salute generale del suolo—senza la necessità di prelevare fisicamente campioni di terreno.
Integrazione con i sistemi di gestione agricola
Secondo un rapporto di StartUS Insights, i sensori per il suolo rappresentano la tecnologia di monitoraggio del suolo più efficace grazie alla loro scalabilità, efficienza e utilità. La combinazione di sensori per il suolo con altre tecnologie agricole emergenti, tra cui la mappatura del suolo basata sull'intelligenza artificiale, le immagini aeree, i robot automatizzati per il monitoraggio del suolo, i sistemi di tracciamento delle emissioni, l'analisi del suolo con realtà aumentata, le nanotecnologie e l'integrazione con la blockchain, può ottimizzare la gestione aziendale agricola.
Sfide e soluzioni nella tecnologia dei sensori per il suolo
Secondo un rapporto del 2020 dell'Università del Nebraska, solo il 12% delle aziende agricole statunitensi utilizza sensori di umidità del suolo per determinare i programmi di irrigazione. I sensori per il suolo sono diventati più accessibili grazie a significativi miglioramenti in termini di facilità d'uso, elaborazione e visualizzazione dei dati, ma sono necessari ulteriori progressi.
Per una diffusione globale, i sensori per il suolo devono diventare più economici e interoperabili. Esistono molti tipi di sensori, il che comporta una mancanza di standardizzazione e compatibilità.
Molte tecnologie esistenti si basano su sensori proprietari, il che può rendere difficile la personalizzazione. I progressi nella tecnologia dei sensori, come quelli sviluppati dall'UC Berkeley, semplificano l'integrazione per fornire il monitoraggio dei dati in tempo reale e promuovere un processo decisionale agile in diversi settori e mercati.
Casi di studio: Implementazione di successo di sensori per il suolo
I sensori per il suolo aiutano gli agricoltori a risparmiare acqua e denaro.
Uno studio della Clemson University ha scoperto che i sensori di umidità del suolo possono aumentare gli agricoltori'Aumento del reddito netto medio del 20% grazie all'incremento dell'efficienza dell'irrigazione nei campi sperimentali coltivati a arachidi, soia o cotone.
Campi sportivi più sostenibili
Anche gli impianti sportivi stanno adottando sensori per il terreno. Lo stadio di Wembley e il Citizens Bank Park (casa dei Philadelphia Phillies) sono tra gli impianti sportivi che utilizzano sensori per il terreno per mantenere superfici di gioco rigogliose, ottimizzando al contempo l'uso di acqua ed energia, secondo quanto affermato dal produttore di sensori per il terreno Soil Scout.
Tendenze future nella tecnologia dei sensori per il suolo
Tra le tendenze emergenti si annovera la nanotecnologia, con nanoparticelle a base di oro o argento che aumentano la sensibilità dei sensori per il rilevamento di inquinanti del suolo come i metalli pesanti.
Sensori rivestiti con nanocomposti potrebbero monitorare le caratteristiche del suolo e rilasciare nutrienti, come l'ossigeno, in risposta alle fluttuazioni della qualità del terreno. Altri sensori calcolano bioindicatori, come il numero di lombrichi o la diversità dei microrganismi, tramite analisi del DNA, per migliorare il microbioma del suolo.
Data di pubblicazione: 9 aprile 2024