أجهزة استشعار رطوبة التربة محور أبحاث الري

مع بدء سنوات الجفاف في تجاوز سنوات هطول الأمطار الوفيرة في جنوب شرق البلاد، أصبح الري ضرورة أكثر منه رفاهية، مما دفع المزارعين إلى البحث عن طرق أكثر كفاءة لتحديد وقت الري وكمية المياه التي يجب استخدامها، مثل استخدام أجهزة استشعار رطوبة التربة.
يقول كالفن بيري، المشرف على الحديقة، إن الباحثين في حديقة ستريبينغ للري في كاميلا، جورجيا، يستكشفون جميع جوانب الري، بما في ذلك استخدام أجهزة استشعار رطوبة التربة والقياس عن بعد اللاسلكي اللازم لنقل البيانات إلى المزارعين.
يقول بيري: "شهد الري نمواً ملحوظاً في جورجيا خلال السنوات الأخيرة. لدينا الآن أكثر من 13 ألف نظام ري محوري في الولاية، مع ري أكثر من مليون فدان. وتبلغ نسبة مصادر المياه الجوفية إلى مصادر المياه السطحية حوالي 2:1."
ويضيف أن تركيز أجهزة الري المحورية يتركز في جنوب غرب جورجيا، حيث يوجد أكثر من نصف أجهزة الري المحورية في الولاية في حوض نهر فلينت السفلي.
يقول بيري: "إنّ السؤالين الأساسيين في مجال الريّ هما: متى أروي التربة، وكم أستخدم من الماء؟ نعتقد أنه إذا تمّ توقيت الريّ وجدولته بشكل أفضل، يُمكن تحسينه. من المحتمل أن نتمكن من توفير الريّ في نهاية الموسم إذا كانت مستويات رطوبة التربة مناسبة، وربما نوفر تكلفة استخدامه."
ويقول إن هناك العديد من الطرق المختلفة لجدولة الري.
أولاً، يمكنك القيام بذلك بالطريقة التقليدية من خلال النزول إلى الحقل، وتقليب التربة، أو النظر إلى أوراق النباتات. أو يمكنك التنبؤ باستهلاك المحاصيل للمياه. يمكنك استخدام أدوات جدولة الري التي تتخذ قرارات الري بناءً على قياسات رطوبة التربة.
خيار آخر
ويقول بيري: "هناك خيار آخر يتمثل في تتبع حالة رطوبة التربة بشكل فعال بناءً على أجهزة استشعار موضوعة في الحقل. ويمكن نقل هذه المعلومات إليك أو جمعها من الحقل".
ويشير إلى أن التربة في منطقة السهل الساحلي الجنوبي الشرقي تتميز بتنوع كبير، ولا يمتلك المزارعون نوعًا واحدًا من التربة في حقولهم. ولهذا السبب، فإن أفضل طريقة لتحقيق الري الفعال في هذه التربة هي استخدام نوع من الإدارة الخاصة بكل موقع، وربما حتى الأتمتة باستخدام أجهزة الاستشعار، كما يقول.
يقول بيري: "هناك عدة طرق للحصول على بيانات رطوبة التربة من هذه المجسات. أسهلها استخدام نوع من أنواع القياس عن بُعد. المزارعون مشغولون للغاية، ولا يرغبون في الذهاب إلى كل حقل من حقولهم وقراءة بيانات مستشعر رطوبة التربة إذا لم يكن ذلك ضروريًا. هناك عدد من الطرق للحصول على هذه البيانات".
ويقول إن أجهزة الاستشعار نفسها تنقسم إلى فئتين رئيسيتين، وهما أجهزة استشعار رطوبة التربة من نوع Watermark وبعض أجهزة استشعار رطوبة التربة الأحدث من نوع السعة.
يوجد منتج جديد في السوق. من خلال الجمع بين علم الأحياء النباتية والعلوم الزراعية، يمكنه تحديد مستويات الإجهاد العالية، وأمراض النبات، وحالة صحة المحاصيل، واحتياجات النبات من المياه.
تعتمد هذه التقنية على براءة اختراع وزارة الزراعة الأمريكية المعروفة باسم BIOTIC (وحدة التحكم التفاعلية لدرجة الحرارة المثلى المحددة بيولوجيًا). وتستخدم هذه التقنية مستشعرًا حراريًا لمراقبة درجة حرارة أوراق النبات لتحديد مدى إجهاده المائي.
يقوم هذا المستشعر، الموضوع في حقل المزارع، بأخذ هذه القراءة ونقل المعلومات إلى المحطة الأساسية.
يتوقع النظام أنه إذا تجاوزت درجة حرارة المحصول الحد الأقصى المسموح به لعدد معين من الدقائق، فإنه يعاني من نقص الرطوبة. وإذا قمت بري المحصول، ستنخفض درجة حرارة أوراقه. وقد طوروا خوارزميات لعدد من المحاصيل.
أداة متعددة الاستخدامات
تعتمد تقنية القياس عن بُعد اللاسلكية على نقل البيانات من نقطة في الحقل إلى جهاز الاستقبال الموجود على حافته. بهذه الطريقة، لن تحتاج إلى الذهاب إلى الحقل ومعك حاسوب محمول، وتوصيله بجهاز الاستقبال، وتنزيل البيانات. يمكنك استقبال البيانات بشكل مستمر. أو يمكنك وضع جهاز لاسلكي بالقرب من أجهزة الاستشعار في الحقل، وربما رفعه قليلاً، وإرسال البيانات إلى مركز التحكم.
يقول بيري إن الباحثين يعملون في حديقة الري الواقعة في جنوب غرب جورجيا على شبكة متداخلة، حيث يقومون بوضع أجهزة استشعار غير مكلفة في الحقل. تتواصل هذه الأجهزة فيما بينها ثم تعود إلى محطة أساسية على حافة الحقل أو نقطة محورية مركزية.
يساعدك هذا في الإجابة على سؤالَي متى وكمية الريّ. إذا راقبت بيانات مستشعر رطوبة التربة، يمكنك ملاحظة انخفاض مستوى رطوبة التربة. سيعطيك ذلك فكرة عن سرعة انخفاضها، وبالتالي معرفة متى تحتاج إلى الريّ.
"لمعرفة الكمية التي يجب استخدامها، راقب البيانات، وتحقق مما إذا كانت رطوبة التربة تزداد حتى أعماق جذور المحاصيل في ذلك الوقت المحدد."