أجهزة استشعار رطوبة التربة محور أبحاث الري

وبما أن سنوات الجفاف بدأت تفوق سنوات هطول الأمطار الغزيرة في الجنوب الشرقي الأدنى، فقد أصبح الري ضرورة أكثر من كونه ترفاً، مما دفع المزارعين إلى البحث عن طرق أكثر كفاءة لتحديد موعد الري وكمية المياه التي يجب تطبيقها، مثل استخدام أجهزة استشعار رطوبة التربة.
ويقوم الباحثون في حديقة ستريبلينج للري في كاميلا بولاية جورجيا باستكشاف جميع جوانب الري، بما في ذلك استخدام أجهزة استشعار رطوبة التربة والقياس عن بعد اللاسلكي المطلوب لنقل البيانات إلى المزارعين، كما يقول كالفن بيري، المشرف على الحديقة.
يقول بيري: "شهد الري في جورجيا نموًا ملحوظًا في السنوات الأخيرة. لدينا الآن أكثر من 13,000 جهاز ري محوري في الولاية، مع أكثر من مليون فدان مروية. وتبلغ نسبة مصادر الري من المياه الجوفية إلى المياه السطحية حوالي 2:1".
ويضيف أن تركيز المحاور المركزية يتركز في جنوب غرب جورجيا، مع وجود أكثر من نصف المحاور المركزية في الولاية في حوض نهر فلينت السفلي.
يقول بيري: "الأسئلة الرئيسية المطروحة في مجال الري هي: متى أروي؟ وما الكمية المناسبة؟ نعتقد أنه إذا تم تنظيم الري وجدولته بشكل أفضل، يُمكن تحسينه. قد نتمكن من توفير الري مع نهاية الموسم إذا كانت رطوبة التربة في المستوى المطلوب، وربما نوفر تكلفة الري."
ويقول إن هناك العديد من الطرق المختلفة لجدولة الري.
أولاً، يمكنك القيام بذلك بالطريقة التقليدية بالخروج إلى الحقل، وحفر التربة، أو مراقبة أوراق النباتات. أو يمكنك التنبؤ باستهلاك المحاصيل للمياه. يمكنك استخدام أدوات جدولة الري التي تتخذ قرارات الري بناءً على قياسات رطوبة التربة.
خيار آخر
يقول بيري: "هناك خيار آخر يتمثل في تتبع حالة رطوبة التربة بشكل نشط بالاعتماد على أجهزة استشعار مثبتة في الحقل. يمكن نقل هذه المعلومات إليك أو جمعها من الحقل".
يُشير إلى أن تربة منطقة السهل الساحلي الجنوبي الشرقي تتميز بتنوع كبير، ولا يستخدم المزارعون نوعًا واحدًا من التربة في حقولهم. ولذلك، يُفضّل تحقيق الري الفعّال في هذه التربة باستخدام نوع من الإدارة الخاصة بالموقع، وربما حتى الأتمتة باستخدام أجهزة الاستشعار، كما يقول.
هناك عدة طرق للحصول على بيانات رطوبة التربة من هذه المجسات. أسهلها استخدام نوع من القياس عن بُعد. المزارعون مشغولون للغاية، ولا يرغبون في الذهاب إلى كل حقل من حقولهم وقراءة بيانات مستشعر رطوبة التربة إذا لم يكونوا مضطرين لذلك. هناك عدة طرق للحصول على هذه البيانات، كما يقول بيري.
ويقول إن أجهزة الاستشعار نفسها تنقسم إلى فئتين رئيسيتين، أجهزة استشعار رطوبة التربة من نوع Watermark وبعض أجهزة استشعار رطوبة التربة الأحدث من نوع السعة.
هناك منتج جديد في السوق. يجمع هذا المنتج بين علم الأحياء النباتية وعلم الزراعة، ويمكنه تحديد مستويات الإجهاد المرتفعة، وأمراض النبات، وحالة صحة المحاصيل، واحتياجات النباتات من المياه.
تعتمد هذه التقنية على براءة اختراع وزارة الزراعة الأمريكية المعروفة باسم BIOTIC (وحدة التحكم التفاعلية لدرجة الحرارة المثلى المُحددة بيولوجيًا). تستخدم هذه التقنية مستشعر حرارة لمراقبة درجة حرارة غطاء أوراق محصولك لتحديد مستوى الإجهاد المائي.
يقوم هذا المستشعر، الموجود في حقل المزارع، بأخذ هذه القراءة ونقل المعلومات إلى المحطة الأساسية.
يتنبأ هذا النظام بأنه إذا تجاوز محصولك درجة الحرارة القصوى لعدة دقائق، فإنه يعاني من إجهاد رطوبة. وإذا ريّته، ستنخفض درجة حرارة غطاء النبات. وقد طوّروا خوارزميات لعدد من المحاصيل.
أداة متعددة الاستخدامات
القياس عن بُعد اللاسلكي هو ببساطة نقل البيانات من نقطة في الميدان إلى شاحنتك على حافة الميدان. بهذه الطريقة، لن تحتاج إلى دخول ميدانك بحاسوب محمول، وتوصيله بجهاز استقبال، وتنزيل البيانات. يمكنك استقبال بيانات متواصلة. أو يمكنك وضع جهاز لاسلكي بالقرب من أجهزة الاستشعار في الميدان، ربما بوضعه في مكان أعلى قليلاً، وإرسال البيانات إلى قاعدة مكتبية.
في حديقة الري جنوب غرب جورجيا، يعمل الباحثون على شبكة شبكية، حيث يضعون أجهزة استشعار منخفضة التكلفة في الحقل، كما يقول بيري. تتواصل هذه الأجهزة مع بعضها البعض، ثم تعود إلى محطة أساسية على حافة الحقل أو نقطة محورية.
يساعدك هذا على تحديد موعد الري وكميته. بمراقبة بيانات مستشعر رطوبة التربة، يمكنك ملاحظة انخفاض مستوى رطوبة التربة. سيعطيك هذا فكرة عن سرعة انخفاضها، ويمنحك فكرة عن موعد الري المناسب.
"لمعرفة الكمية التي يجب تطبيقها، راقب البيانات، وتأكد من أن رطوبة التربة تتزايد حتى أعماق جذور المحصول في ذلك الوقت المحدد."