I sensori del suolo sono una soluzione che ha dimostrato la sua efficacia su piccola scala e potrebbe rivelarsi preziosa per scopi agricoli.
Cosa sono i sensori del suolo?
I sensori monitorano le condizioni del suolo, consentendo la raccolta e l'analisi dei dati in tempo reale. I sensori possono tracciare quasi tutte le caratteristiche del suolo, come il DNA dei microrganismi residenti, per riequilibrare l'equilibrio verso un microbioma più sano, una maggiore resa e un minore utilizzo delle risorse.
I vari tipi di sensori in agricoltura utilizzano metodi diversi, come segnali elettrici e misurazione della riflessione delle onde luminose, per accertare le caratteristiche essenziali del campo che possono trasformare le operazioni agricole.
Tipi di sensori del suolo
I sensori del suolo possono misurare le caratteristiche del suolo come il contenuto di umidità, la temperatura, il pH, la salinità, l'umidità, la radiazione fotosintetica e il bilancio dei nutrienti—principalmente gli essenziali azoto, fosforo e potassio (NPK).
Oltre ai vantaggi nella gestione delle colture, come una migliore qualità dei cereali e una ridotta lisciviazione dei nutrienti, i sensori del suolo possono fornire previsioni sulle risorse idriche, sulla stabilità del territorio e sui 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 dei sensori del suolo
Monitorare lo stato del suolo offre numerosi vantaggi ad agricoltori e giardinieri, tra cui una maggiore resa delle colture e una maggiore efficienza 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 di gas che danneggiano l'ambiente. Il monitoraggio costante previene anche problemi come la diffusione di agenti patogeni o la compattazione del suolo.
Il monitoraggio delle condizioni del suolo mediante sensori del suolo può anche ottimizzare l'uso di fertilizzanti e acqua.'Si stima che circa il 30% dei fertilizzanti a base di nitrati applicati negli Stati Uniti venga dilavato e contamini le fonti d'acqua. Anche sistemi di irrigazione efficienti possono arrivare a sprecare fino al 50% di acqua e l'agricoltura è responsabile del 70% del consumo globale di acqua dolce. La capacità di reintegrare in modo efficiente ed efficace l'umidità del suolo potrebbe avere un impatto significativo.
Installazione e calibrazione dei sensori del suolo
Ogni sensore avrà la sua guida all'installazione, ma l'installazione solitamente richiede di scavare una buca o una trincea all'interno di una fila di colture e di posizionare i sensori a diverse profondità, anche vicino alle radici delle piante.
Su un'area estesa, le migliori pratiche prevedono il posizionamento in siti indicativi del resto del campo o del tipo di terreno da gestire, vicino agli erogatori d'acqua e a diretto contatto con il terreno (ovvero, senza sacche d'aria). I siti dei sensori devono inoltre essere segnalati o altrimenti contrassegnati in superficie per evitare danni accidentali.
Oltre alla corretta installazione, la calibrazione del sensore è fondamentale. I sensori del terreno registrano i dati di umidità del suolo come Contenuto volumetrico di acqua (VWC) e ogni tipo di terreno ha il proprio VWC. I sensori di umidità del suolo hanno spesso sensibilità diverse e potrebbero dover essere calibrati individualmente.
Risoluzione dei problemi
I guasti alle apparecchiature possono verificarsi a causa di problemi elettrici, interferenze causate da animali selvatici o cavi mal collegati. Qualsiasi perdita d'aria in un tensiometro lo renderà inaffidabile. Garantire la corretta profondità di installazione e i metodi di impermeabilizzazione corretti può aiutare a prevenire problemi futuri.
Le tecniche comuni per la risoluzione dei problemi includono:
Controllo dell'alimentazione e dei circuiti
Pulizia dei sensori senza l'uso di prodotti chimici
Eseguire la manutenzione regolare per sostituire le parti danneggiate secondo il produttore'guida alla riparazione
Monitoraggio della salute del suolo
I sensori del suolo offrono una strategia più accurata e semplificata per la valutazione della salute del suolo. Le valutazioni convenzionali del suolo equivalgono a una biopsia, che può richiedere settimane o mesi, a seconda delle proprietà del terreno.
Le misurazioni tramite sensori sono molto più rapide, impiegando un'ora o due ogni 50 acri. I sensori mostrano tutti i dati necessari per una gestione efficiente delle colture, tra cui il contenuto idrico, la tensione idrica e la presenza di sostanza organica.—un ottimo indicatore della salute generale del suolo—senza la necessità di rimuovere fisicamente campioni di terreno.
Integrazione con i sistemi di gestione agricola
Secondo un rapporto di StartUS Insights, i sensori del suolo rappresentano la tecnologia di monitoraggio del suolo più efficace grazie alla loro scalabilità, efficienza e utilità. Combinando i sensori del suolo con altre tecnologie agricole in rapida crescita, tra cui la mappatura del suolo basata sull'intelligenza artificiale, le immagini aeree, i robot di monitoraggio automatizzato del suolo, i tracciatori delle emissioni, l'analisi del suolo tramite realtà aumentata, la nanotecnologia e l'integrazione con blockchain, è possibile ottimizzare la gestione dell'azienda agricola.
Sfide e soluzioni nella tecnologia dei sensori del 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 del suolo sono diventati più utilizzabili grazie a significativi miglioramenti in termini di accessibilità, facilità d'uso e capacità di elaborazione e visualizzazione dei dati, ma sono necessari ulteriori progressi.
I sensori del suolo devono diventare più convenienti e interoperabili per essere adottati a livello globale. 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'Università della California a Berkeley, semplificano l'onboarding per fornire un monitoraggio dei dati in tempo reale e promuovere un processo decisionale agile in tutti i settori e mercati.
Casi di studio: implementazione di successo dei sensori del suolo
I sensori del 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 l'efficienza degli agricoltori'reddito netto medio del 20% aumentando l'efficienza dell'irrigazione nei campi testati in cui sono stati coltivati arachidi, soia o cotone.
Campi sportivi più sostenibili
Anche gli impianti sportivi stanno adottando sensori per il terreno. Il Wembley Stadium e il Citizens Bank Park (sede dei Philadelphia Phillies) sono tra gli impianti sportivi che utilizzano sensori per mantenere superfici di gioco rigogliose, massimizzando al contempo il consumo di acqua ed energia, secondo Soil Scout, produttore di sensori per il terreno.
Tendenze future nella tecnologia dei sensori del suolo
Tra le tendenze emergenti rientra la nanotecnologia, con nanoparticelle a base di oro o argento che aumentano la sensibilità dei sensori nel rilevamento di inquinanti del suolo come i metalli pesanti.
Sensori rivestiti con nanocomposti potrebbero tracciare le caratteristiche del suolo e rilasciare nutrienti, come l'ossigeno, in risposta alle fluttuazioni della qualità del suolo. Altri calcolano bioindicatori, come il numero di lombrichi o la diversità dei microrganismi, attraverso l'analisi del DNA, per migliorare il microbioma del suolo.
Data di pubblicazione: 09-04-2024