الزراعة الذكية المستدامة مع مستشعر رطوبة التربة القابل للتحلل

وقد حفزت محدودية موارد الأراضي والمياه على نحو متزايد تطوير الزراعة الدقيقة، التي تستخدم تكنولوجيا الاستشعار عن بعد لرصد البيانات البيئية للهواء والتربة في الوقت الحقيقي للمساعدة في تحسين إنتاجية المحاصيل.إن تعظيم استدامة هذه التقنيات أمر بالغ الأهمية لإدارة البيئة بشكل صحيح وخفض التكاليف.
الآن، في دراسة نشرت مؤخرا في مجلة الأنظمة المستدامة المتقدمة، طور الباحثون في جامعة أوساكا تقنية لاسلكية لاستشعار رطوبة التربة قابلة للتحلل إلى حد كبير.يعد هذا العمل معلمًا مهمًا في معالجة الاختناقات التقنية المتبقية في الزراعة الدقيقة، مثل التخلص الآمن من معدات الاستشعار المستخدمة.
مع استمرار نمو سكان العالم، أصبح تحسين المحاصيل الزراعية وتقليل استخدام الأراضي والمياه أمرًا ضروريًا.وتهدف الزراعة الدقيقة إلى معالجة هذه الاحتياجات المتضاربة عن طريق استخدام شبكات الاستشعار لجمع المعلومات البيئية بحيث يمكن تخصيص الموارد بشكل مناسب للأراضي الزراعية متى وأينما تكون هناك حاجة إليها.
يمكن للطائرات بدون طيار والأقمار الصناعية جمع ثروة من المعلومات، لكنها ليست مثالية لتحديد رطوبة التربة ومستويات الرطوبة.لجمع البيانات بشكل مثالي، يجب تركيب أجهزة قياس الرطوبة على الأرض بكثافة عالية.إذا لم يكن المستشعر قابلاً للتحلل البيولوجي، فيجب جمعه في نهاية عمره الافتراضي، الأمر الذي قد يتطلب عمالة كثيفة وغير عملي.إن تحقيق الوظائف الإلكترونية وقابلية التحلل الحيوي في تقنية واحدة هو هدف العمل الحالي.
يوضح تاكاكي كاسوجا، المؤلف الرئيسي للدراسة: "يتضمن نظامنا أجهزة استشعار متعددة، ومصدر طاقة لاسلكي، وكاميرا تصوير حراري لجمع ونقل بيانات الاستشعار والموقع"."المكونات الموجودة في التربة صديقة للبيئة في معظمها وتتكون من ورق النانو.الركيزة، والطلاء الواقي من الشمع الطبيعي، وسخان الكربون، وسلك موصل القصدير.
تعتمد هذه التقنية على حقيقة أن كفاءة نقل الطاقة اللاسلكية إلى المستشعر تتوافق مع درجة حرارة سخان المستشعر ورطوبة التربة المحيطة.على سبيل المثال، عند تحسين موضع المستشعر وزاويته على التربة الملساء، فإن زيادة رطوبة التربة من 5% إلى 30% تقلل من كفاءة النقل من ~46% إلى ~3%.تقوم كاميرا التصوير الحراري بعد ذلك بالتقاط صور للمنطقة لجمع بيانات رطوبة التربة وموقع الاستشعار في وقت واحد.وفي نهاية موسم الحصاد، يمكن دفن أجهزة الاستشعار في التربة لتتحلل بيولوجيًا.
وقال كاسوجا: "لقد نجحنا في تصوير مناطق ذات رطوبة غير كافية في التربة باستخدام 12 جهاز استشعار في حقل تجريبي بمساحة 0.4 × 0.6 متر"."ونتيجة لذلك، يمكن لنظامنا التعامل مع كثافة أجهزة الاستشعار العالية اللازمة للزراعة الدقيقة."
يتمتع هذا العمل بالقدرة على تحسين الزراعة الدقيقة في عالم يعاني من نقص الموارد بشكل متزايد.إن تعظيم فعالية تقنية الباحثين في ظل ظروف غير مثالية، مثل ضعف وضع المستشعر وزوايا الانحدار على التربة الخشنة وربما مؤشرات أخرى لبيئة التربة تتجاوز مستويات رطوبة التربة، يمكن أن يؤدي إلى استخدام التكنولوجيا على نطاق واسع من قبل القطاع الزراعي العالمي. مجتمع.