مستشعر رطوبة التربة الأنبوبي من هوندي: نظرة ثاقبة على نبضات المياه العميقة، ووضع معيار جديد لرصد خصائص التربة.

في الممارسة العلمية للري الدقيق وإدارة موارد المياه في التربة، يكمن التحدي الرئيسي في أن أجهزة الاستشعار النقطية التقليدية لا تستطيع سوى رصد الحالة اللحظية لنقطة معينة في التربة، بينما يُعد امتصاص الماء بواسطة جذور المحاصيل، وتسرب الماء، وانتقال الأملاح، وحدوث الجفاف، عمليات ديناميكية مستمرة تحدث على امتداد المقطع الرأسي للتربة. ولحل هذه المشكلة، أطلقت شركة هوندي نظامًا أنبوبيًا لمراقبة رطوبة التربة. يربط هذا المنتج، بتصميمه الفريد، النقاط المنفصلة في خطوط متصلة، مما يتيح مراقبة غير مدمرة وطويلة الأمد ومستمرة لرطوبة التربة ودرجة حرارتها وملوحتها على امتداد المقاطع الرأسية، موفرًا بذلك بُعدًا جديدًا غير مسبوق من البيانات لأبحاث الزراعة والبيئة والهيدرولوجيا.

أولاً: مفهوم المنتج: الانتقال من "لقطة أحادية النقطة" إلى "صورة مقطعية"
يتكون نظام الاستشعار الأنبوبي من هوندي من أنبوب متين مصنوع من البلاستيك الهندسي أو السيراميك (يُشار إليه باسم "أنبوب الوصول") ومسبار متعدد المعايير قابل لتعديل الارتفاع. يمكن إنزال المسبار إلى أعماق مختلفة داخل الأنبوب عبر كابل لإجراء القياسات، أو تثبيته على عمق محدد للمراقبة المستمرة طويلة الأمد.

المبدأ التقني الأساسي: يعتمد المسبار عادةً على تقنية الانعكاس في مجال التردد أو مجال الزمن. ويُشكّل اقترانًا كهرومغناطيسيًا مع التربة المحيطة عبر جدار الأنبوب، ويقيس بطريقة غير مُتلفة محتوى الماء الحجمي والتوصيل الكهربائي ودرجة حرارة التربة خارج الأنبوب.

ميزة ثورية
بيانات الملف الشخصي المستمر: يمكنها قياس ملفات تعريف المياه/الملوحة/درجة الحرارة المستمرة من السطح إلى الطبقات العميقة (عادةً 1 متر، 2 متر أو أعمق)، وتصور بدقة حركة الجبهات المائية، وعمق امتصاص الماء من الجذور، وطبقات تراكم الملوحة.

مراقبة طويلة الأمد في الموقع: تركيب لمرة واحدة، وقياس دائم. لا يتفاعل المجس مباشرةً مع التربة فيزيائيًا أو كيميائيًا، مما يتجنب الانحراف أو التلف الناتج عن انكماش التربة أو تمددها أو تآكلها بفعل الأملاح في أجهزة الاستشعار التقليدية المدمجة. تتميز البيانات بثبات عالٍ للغاية على المدى الطويل.

إمكانية الوصول المرن متعدد النقاط: يتيح نظام واحد قياس أعماق متعددة بسهولة على نفس المقطع الرأسي، بكفاءة عالية من حيث التكلفة. علاوة على ذلك، يمكن ترقية تقنية المجس أو استبدالها مستقبلاً دون الحاجة إلى إعادة حفر التربة.

ثانيًا: سيناريوهات التطبيق الأساسية والقيمة العلمية
الري الدقيق وإدارة المياه والأسمدة في نظام الجذور
هنا تكمن قيمته المباشرة. يوجه النظام الري لتحقيق قفزة نوعية من خلال الكشف عن ديناميكيات المياه في قطاعات التربة:
تحديد توقيت وكمية الري: لا يقتصر الأمر على معرفة "جفاف السطح"، بل يشمل أيضاً معرفة "ما إذا كانت طبقة الجذور تعاني من نقص الماء" و"عمق تسرب الماء". يُمكن من خلال ذلك تطبيق "التحكم في الري والحفاظ على الشتلات" أو "الري العميق" بدقة لتعزيز اختراق الجذور وتحسين مقاومة المحصول للإجهاد.

تحسين استراتيجيات الري: عرض شكل وعمق الجبهة الرطبة بوضوح بعد الري بالتنقيط أو الري بالأخاديد، والتحقق من انتظام الري، وتحسين معدل التدفق والتباعد بين النقاطات، وتجنب التسرب العميق أو الري غير الكافي.

إدارة اقتران المياه والأسمدة: مراقبة مستوى الملح بشكل متزامن لمنع تراكم الملح في منطقة الجذور الناتج عن التسميد وتقييم كفاءة الترشيح.

2. أبحاث الإنذار المبكر بالجفاف وعلم البيئة المائية
مراقبة خزانات التربة: تحديد كمية تخزين واستهلاك مياه التربة بدقة في طبقات التربة المختلفة، مما يوفر بيانات علمية تستند إلى العمليات الفيزيائية لتقييم الجفاف الإقليمي.

بحث استهلاك المياه البيئية: رصد استخدام المياه الجوفية العميقة بواسطة الأشجار أو المحاصيل ذات الجذور العميقة، ودراسة العلاقة الهيدروليكية بين الغطاء النباتي والمياه الجوفية، وتوفير أساس رئيسي لاستخدام المياه البيئية وتخصيص موارد المياه.

3. رصد الكوارث الجيولوجية واستقرار المنحدرات
في الحقول غير الزراعية، يستخدم هذا النظام لمراقبة هجرة المياه والتغيرات في ضغط المياه المسامية داخل المنحدرات أو طبقات الطرق أو أنظمة إدارة المياه الجوفية، وهو أسلوب مراقبة مهم للتنبؤ بالكوارث الجيولوجية مثل الانهيارات الأرضية والانهيارات.

4. تقييم آثار الحوكمة والتحسين للأراضي الملحية القلوية
من خلال المراقبة المستمرة لعملية الترشيح والتبخر وتراكم الملح والديناميكيات الموسمية للملح على المقطع الجانبي على مدى فترة طويلة من الزمن، يمكن تقييم التأثيرات الحقيقية لتدابير التحسين المختلفة (مثل استخدام الجبس، وتصريف الملح عبر الأنابيب المخفية، والري الموفر للمياه) كمياً، مما يوجه التحسين العلمي.

ثالثًا: المزايا التقنية وتكوين النظام
دقة عالية وانحراف منخفض: من خلال اعتماد تقنية الاستشعار المتقدمة، يمكن أن تصل دقة قياس الرطوبة إلى ±2% (محتوى الماء الحجمي)، ومعدل الانحراف السنوي منخفض للغاية، مما يضمن القيمة العلمية للبيانات طويلة المدى.

أنبوب وصول قوي ومتين: مصنوع من مواد مقاومة للتآكل وذات معامل تمدد حراري منخفض، مما يضمن وجودًا مستقرًا طويل الأمد في أنواع مختلفة من التربة دون التأثير على الزراعة.

جمع البيانات ونقلها بشكل ذكي: يمكن توصيل المسبار بجهاز تجميع بيانات متعدد الوظائف، يدعم إمداد الطاقة الشمسية ونقل البيانات اللاسلكي 4G/NB-IoT، مما يتيح قياس التحكم عن بعد وجمع البيانات في الوقت الفعلي.

برنامج تحليل البيانات الاحترافي: يمكن للبرنامج المجهز عرض التغيرات الديناميكية المكانية والزمانية لملامح الرطوبة/الملوحة/درجة الحرارة بشكل مرئي، وإنشاء خرائط الكنتور، وإجراء حسابات التكامل العمقي (مثل إجمالي تخزين المياه في طبقة الجذور).

رابعاً: دراسة حالة تجريبية: الحفاظ على المياه العميقة باستخدام البيانات
في محطة تجريبية واسعة النطاق لترشيد استهلاك المياه في دورة زراعة القمح الشتوي والذرة الصيفية في سهل شمال الصين، قام الباحثون بتركيب نظام مراقبة المقطع الأنبوبي HONDE. ومن خلال المراقبة التي أجريت على مدار موسمين زراعيين متتاليين، وجدوا ما يلي:

في ظل الري التقليدي، يتسرب أكثر من 60% من مياه الري إلى طبقات عميقة تحت متر واحد حيث يجد نظام الجذور صعوبة في الاستفادة منها.

يبلغ عمق امتصاص الماء الرئيسي للقمح خلال مرحلة التفرع من 40 إلى 60 سنتيمترًا، بينما يمكن للذرة أن تستفيد بشكل فعال من مياه التربة على عمق من 80 إلى 100 سنتيمتر خلال مرحلة امتلاء الحبوب.

استنادًا إلى هذه البيانات، صاغ الباحثون نظام ري دقيقًا يعتمد على "التجديد الديناميكي للمياه وفقًا لعمق طبقة الجذور". ونتيجةً لذلك، ومع ضمان المحصول، انخفض استهلاك مياه الري بنسبة 32% خلال دورة الزراعة بأكملها، كما انخفض خطر تسرب الأسمدة النيتروجينية بشكل ملحوظ. وقد وفرت إنجازات هذا المشروع بيانات علمية موثوقة لدعم صياغة سياسات إقليمية لترشيد استهلاك المياه في الزراعة.

خاتمة
تُعدّ حركة رطوبة التربة رحلةً صامتةً لكنها بالغة الأهمية تحدث "تحت الأرض". يُتيح مستشعر رطوبة التربة الأنبوبي من HONDE، الذي يُشبه جهاز التصوير المقطعي المحوسب المُحاذي لقطاع التربة، رؤية هذه الرحلة بوضوح ودقة وسهولة في التحكم. فهو يتجاوز قيود القياس النقطي التقليدي، ويُقدّم أداةً لا غنى عنها لفهم انتقال المياه في سلسلة التربة والنبات والغلاف الجوي، ولصياغة استراتيجيات علمية فعّالة لإدارة الموارد. بدءًا من الأراضي الزراعية التي تسعى إلى "ترشيد استهلاك المياه"، مرورًا بأحواض الأنهار التي تدرس "التوازن المائي"، وصولًا إلى المنحدرات التي تُنذر بـ"عدم الاستقرار"، يُساهم هذا المنتج في ضمان سلامة الاستخدام المستدام لموارد المياه والتربة في مجال أوسع، وذلك بفضل قدراته الفريدة في رصد قطاعات التربة، دافعًا الزراعة الدقيقة وأبحاث علم البيئة المائية إلى آفاق أعمق.

نبذة عن هوندي: بصفتها شركة رائدة في مجال تقنيات مراقبة التربة والرطوبة، تلتزم هوندي بالكشف عن العمليات المعقدة للعالم تحت الأرض من خلال حلول استشعار مبتكرة. نؤمن بأن الفهم العميق لديناميكيات الماء والملح والحرارة في طبقات التربة هو حجر الزاوية العلمي لمعالجة الأمن الغذائي، ونقص المياه، والتحديات البيئية.

للحصول على مزيد من المعلومات حول أجهزة استشعار التربة، يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

واتساب: +86-15210548582

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com