Il pomodoro (Solanum lycopersicum L.) è una delle colture di maggior valore sul mercato mondiale e viene coltivato principalmente con sistemi di irrigazione. La produzione di pomodoro è spesso ostacolata da condizioni sfavorevoli come il clima, il suolo e le risorse idriche. Tecnologie di sensori sono state sviluppate e installate in tutto il mondo per aiutare gli agricoltori a valutare le condizioni di crescita come la disponibilità di acqua e nutrienti, il pH del suolo, la temperatura e la topologia.
Fattori associati alla bassa produttività dei pomodori. La domanda di pomodori è elevata sia nei mercati del consumo fresco che in quelli della produzione industriale (trasformazione). Basse rese di pomodori si osservano in molti settori agricoli, come in Indonesia, che aderisce ampiamente ai sistemi agricoli tradizionali. L'introduzione di tecnologie come applicazioni e sensori basati sull'Internet of Things (IoT) ha aumentato significativamente la resa di diverse colture, compresi i pomodori.
Anche la mancanza di sensori eterogenei e moderni, dovuta a informazioni insufficienti, porta a basse rese in agricoltura. Una gestione oculata dell'acqua gioca un ruolo importante nell'evitare il fallimento delle colture, soprattutto nelle piantagioni di pomodoro.
L'umidità del terreno è un altro fattore che determina la resa del pomodoro, poiché è essenziale per il trasferimento di nutrienti e altri composti dal terreno alla pianta. Mantenere la temperatura della pianta è importante, poiché influisce sulla maturazione di foglie e frutti.
L'umidità ottimale del terreno per le piante di pomodoro è compresa tra il 60% e l'80%. La temperatura ideale per la massima produzione di pomodori è compresa tra 24 e 28 gradi Celsius. Al di sopra di questo intervallo di temperatura, la crescita delle piante e lo sviluppo di fiori e frutti non sono ottimali. Se le condizioni del terreno e le temperature oscillano notevolmente, la crescita delle piante sarà lenta e stentata e i pomodori matureranno in modo non uniforme.
Sensori utilizzati nella coltivazione del pomodoro. Sono state sviluppate diverse tecnologie per la gestione di precisione delle risorse idriche, basate principalmente su tecniche di rilevamento prossimale e remoto. Per determinare il contenuto d'acqua nelle piante, vengono utilizzati sensori che valutano lo stato fisiologico delle piante e il loro ambiente. Ad esempio, i sensori basati sulla radiazione terahertz combinata con misurazioni dell'umidità possono determinare la quantità di pressione sulla foglia.
I sensori utilizzati per determinare il contenuto d'acqua nelle piante si basano su una varietà di strumenti e tecnologie, tra cui la spettroscopia di impedenza elettrica, la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIR), la tecnologia a ultrasuoni e la tecnologia a pinza fogliare. I sensori di umidità del suolo e i sensori di conducibilità vengono utilizzati per determinare la struttura, la salinità e la conducibilità del suolo.
Sensori di umidità e temperatura del suolo, nonché un sistema di irrigazione automatico. Per ottenere una resa ottimale, i pomodori necessitano di un sistema di irrigazione adeguato. La crescente carenza idrica minaccia la produzione agricola e la sicurezza alimentare. L'utilizzo di sensori efficienti può garantire un utilizzo ottimale delle risorse idriche e massimizzare le rese delle colture.
I sensori di umidità del suolo misurano l'umidità del suolo. I sensori di umidità del suolo sviluppati di recente includono due piastre conduttive. Quando queste piastre vengono esposte a un mezzo conduttore (come l'acqua), gli elettroni dall'anodo migrano verso il catodo. Questo movimento di elettroni crea una corrente elettrica, che può essere rilevata utilizzando un voltmetro. Questo sensore rileva la presenza di acqua nel suolo.
In alcuni casi, i sensori del terreno sono combinati con termistori in grado di misurare sia la temperatura che l'umidità. I dati provenienti da questi sensori vengono elaborati e generano un'uscita bidirezionale a linea singola che viene inviata al sistema di lavaggio automatico. Quando i dati di temperatura e umidità raggiungono determinate soglie, l'interruttore della pompa dell'acqua si accende o si spegne automaticamente.
Bioristor è un sensore bioelettronico. La bioelettronica viene utilizzata per controllare i processi fisiologici delle piante e le loro caratteristiche morfologiche. Recentemente, è stato sviluppato un sensore in vivo basato su transistor elettrochimici organici (OECT), comunemente noti come bioresistori. Il sensore è stato utilizzato nella coltivazione del pomodoro per valutare i cambiamenti nella composizione della linfa che scorre nello xilema e nel floema delle piante di pomodoro in crescita. Il sensore funziona in tempo reale all'interno del corpo senza interferire con il funzionamento della pianta.
Poiché il bioresistore può essere impiantato direttamente negli steli delle piante, consente l'osservazione in vivo dei meccanismi fisiologici associati al movimento degli ioni nelle piante in condizioni di stress come siccità, salinità, pressione di vapore insufficiente ed elevata umidità relativa. Il bioresistore viene utilizzato anche per il rilevamento di patogeni e il controllo dei parassiti. Il sensore viene inoltre utilizzato per monitorare lo stato idrico delle piante.
Data di pubblicazione: 01-08-2024