A mesura que la població mundial creix i el canvi climàtic s'intensifica, l'agricultura s'enfronta a reptes sense precedents. Per tal de millorar el rendiment dels cultius i l'eficiència dels recursos, la tecnologia de l'agricultura de precisió s'està desenvolupant ràpidament. Entre ells, els sensors de sòl, com a una de les tecnologies bàsiques de l'agricultura de precisió, estan liderant una revolució en la producció agrícola. Recentment, diversos sensors de sòl nous han atret una àmplia atenció en el camp agrícola, i aquests sensors s'han convertit en una eina important per a la gestió agrícola moderna amb les seves característiques d'alta precisió, en temps real i intel·ligents.
Tipus de sensors de sòl i els seus principis de funcionament específics:
1. Sensor d'humitat del sòl
Com funciona:
Sensor capacitiu d'humitat del sòl: aquest sensor utilitza canvis en la constant dielèctrica del sòl per mesurar la humitat. El contingut d'humitat del sòl afectarà la seva constant dielèctrica i, quan la humitat del sòl canvia, el valor de la capacitància del sensor també canviarà. Mesurant el canvi de capacitància, es pot deduir la humitat del sòl.
Sensor d'humitat del sòl resistiu: aquest sensor estima la humitat mesurant el valor de la resistència del sòl. Com més alt sigui el contingut d'humitat del sòl, més baix serà el valor de la resistència. La humitat del sòl es determina integrant dos elèctrodes al sensor i mesurant el valor de la resistència entre els elèctrodes.
Reflectometria del domini temporal (TDR) i reflectometria del domini de freqüència (FDR): aquests mètodes determinen la humitat del sòl emetent ones electromagnètiques i mesurant el seu temps de viatge a través del sòl. La TDR mesura el temps de reflexió de l'ona electromagnètica, mentre que la FDR mesura el canvi de freqüència de l'ona electromagnètica.
2. Sensor de temperatura del sòl
Com funciona:
Els sensors de temperatura del sòl solen utilitzar termistors o termoparells com a elements sensors de temperatura. El valor de la resistència del termistor canvia amb la temperatura i la temperatura del sòl es pot calcular mesurant el canvi en el valor de la resistència. Els termoparells mesuren la temperatura utilitzant la força electromotriu de la diferència de temperatura entre dos metalls diferents.
3. Sensor de nutrients del sòl
Com funciona:
Sensor electroquímic: aquest sensor detecta el contingut de nutrients mesurant l'activitat electroquímica dels ions del sòl. Per exemple, els sensors de nitrats poden determinar la quantitat de nitrogen del sòl mesurant la reacció electroquímica dels ions de nitrat.
Sensors òptics: utilitzen l'anàlisi espectral per detectar el contingut de nutrients mesurant l'absorció o la reflexió de longituds d'ona específiques de la llum al sòl. Per exemple, els sensors d'espectroscòpia d'infraroig proper (NIR) poden analitzar el contingut de matèria orgànica i minerals al sòl.
Elèctrode selectiu d'ions (ISE): aquest sensor determina la concentració d'un ió específic mesurant la seva diferència de potencial. Per exemple, els elèctrodes selectius d'ions de potassi poden mesurar la concentració d'ions de potassi al sòl.
4. Sensor de pH del sòl
Com funciona:
Els sensors de pH del sòl solen utilitzar elèctrodes de vidre o elèctrodes d'òxid metàl·lic. Un elèctrode de vidre determina el pH mesurant la concentració d'ions d'hidrogen (H+). Els elèctrodes d'òxid metàl·lic utilitzen la reacció electroquímica entre els òxids metàl·lics i els ions d'hidrogen per mesurar el valor del pH.
Aquests sensors mesuren la diferència de potencial entre els elèctrodes en entrar en contacte amb una solució del sòl, determinant així el pH del sòl.
5. Sensor de conductivitat
Com funciona:
Els sensors de conductivitat determinen el contingut de sal d'una solució del sòl mesurant la seva capacitat per conduir l'electricitat. Com més alta sigui la concentració d'ions a la solució del sòl, més alta serà la conductivitat. El sensor calcula el valor de la conductivitat aplicant un voltatge entre dos elèctrodes i mesurant la magnitud del corrent.
6. Sensor de potencial REDOX (ORP)
Com funciona:
Els sensors ORP mesuren el potencial REDOX del sòl i reflecteixen l'estat REDOX del sòl. El sensor determina l'ORP mesurant la diferència de potencial entre l'elèctrode de platí i l'elèctrode de referència. Els valors d'ORP poden reflectir la presència de substàncies oxidants o reductores al sòl.
Escenari d'aplicació
Agricultura de precisió: els sensors de sòl poden monitoritzar diversos paràmetres del sòl en temps real, ajudant els agricultors amb el reg de precisió, la fertilització i la gestió del sòl per millorar el rendiment i la qualitat dels cultius.
Monitorització ambiental: En projectes de restauració ecològica i protecció ambiental, els sensors de sòl poden controlar la salut del sòl, avaluar l'abast de la contaminació i l'eficàcia de la remediació.
Enverdiment urbà: En l'enverdiment urbà i la gestió de jardins, els sensors poden controlar la humitat del sòl i el contingut de nutrients per garantir el creixement saludable de les plantes.
Monitorització precisa: les condicions del sòl estan sota control
Els sensors de sòl poden controlar diversos paràmetres del sòl en temps real, com ara la humitat, la temperatura, el contingut de nutrients (com ara nitrogen, fòsfor, potassi, etc.) i el valor del pH. Aquestes dades són vitals per als agricultors perquè afecten directament el creixement i el rendiment dels cultius. Els mètodes tradicionals de detecció del sòl sovint requereixen mostreig manual i anàlisi de laboratori, cosa que no només requereix molt de temps, sinó que tampoc proporciona dades en temps real. El nou sensor de sòl és capaç de controlar contínuament l'estat del sòl les 24 hores del dia i transmetre les dades al telèfon intel·ligent o a la plataforma de gestió agrícola de l'agricultor.
Per exemple, una granja a la perifèria de Corea del Sud ha instal·lat recentment diversos sensors de sòl. El pagès Li va dir: "Abans, només podíem confiar en l'experiència per jutjar quan regar i fertilitzar, però ara, amb aquests sensors, podem prendre decisions més científiques basades en dades en temps real". Això no només augmenta el rendiment dels cultius, sinó que també estalvia aigua i fertilitzants.
Gestió intel·ligent: la pedra angular de l'agricultura de precisió
La funció intel·ligent del sensor de sòl és un dels aspectes més destacats. Combinats amb la tecnologia de la Internet de les Coses (IoT), els sensors poden transmetre les dades recollides en temps real a una plataforma al núvol per a la seva anàlisi i processament. Els agricultors poden controlar de forma remota les condicions del sòl a través d'una aplicació mòbil o una plataforma informàtica i utilitzar els resultats de l'anàlisi de dades per a un reg i una fertilització precisos.
A més, alguns sensors de sòl avançats tenen funcions de control automàtic. Per exemple, quan el sensor detecta que la humitat del sòl és inferior al valor establert, el sistema de reg pot començar a regar automàticament; quan el contingut de nutrients és insuficient, es pot alliberar automàticament la quantitat adequada de fertilitzant. Aquest mètode de gestió automàtica no només millora l'eficiència de la producció agrícola, sinó que també redueix la intervenció manual i els costos laborals.
La protecció del medi ambient: la garantia del desenvolupament sostenible
L'aplicació de sensors de sòl no només ajuda a millorar el rendiment dels cultius, sinó que també té una importància important per a la protecció del medi ambient. Mitjançant un seguiment precís i una gestió científica, els agricultors poden evitar l'excés de fertilització i reg, reduint així l'ús de fertilitzants i aigua, i disminuint la contaminació del sòl i els recursos hídrics.
Per exemple, en alguns països desenvolupats, els sensors de sòl s'han utilitzat àmpliament en l'agricultura orgànica i ecològica. Mitjançant la gestió científica, aquestes granges no només milloren la qualitat i el rendiment dels productes agrícoles, sinó que també protegeixen el medi ambient i aconsegueixen un desenvolupament sostenible.
Escenaris d'aplicació àmplia
Els escenaris d'aplicació dels sensors de sòl són molt amplis, no només es limiten als cultius de camp, sinó que també inclouen la plantació d'hivernacles, horts, vinyes, etc. En l'agricultura d'hivernacle, els sensors poden ajudar els agricultors a controlar amb precisió la temperatura, la humitat i el subministrament de nutrients, creant el millor entorn de creixement. En horts i vinyes, els sensors poden controlar el pH del sòl i el contingut de nutrients, ajudant els agricultors amb la millora científica del sòl i la fertilització.
A més, els sensors de sòl també es poden aplicar a l'enverdissement urbà, la gestió de jardins i la restauració ecològica. En l'enverdissement urbà, per exemple, els sensors poden ajudar els gestors a controlar la humitat del sòl i el contingut de nutrients per garantir un creixement saludable de les plantes.
Perspectives de futur
A mesura que la tecnologia continua avançant, els sensors del sòl esdevindran més intel·ligents i multifuncionals. En el futur, els sensors es podran combinar amb la tecnologia d'intel·ligència artificial (IA) per permetre una gestió automatitzada més avançada i un suport a la decisió. Per exemple, els sistemes d'IA poden predir la tendència de creixement dels cultius basant-se en dades del sòl i previsions meteorològiques, i proporcionar el millor pla de sembra.
A més, el cost dels sensors de sòl també està disminuint, cosa que els fa àmpliament utilitzats en països en desenvolupament i petites explotacions agrícoles. Amb la popularització de la tecnologia de l'agricultura de precisió, els sensors de sòl es convertiran en una part indispensable de la gestió agrícola moderna, proporcionant una garantia important per al desenvolupament sostenible de l'agricultura mundial.
Conclusió
L'aparició dels sensors de sòl marca un nou nivell de tecnologia en l'agricultura de precisió. No només millora l'eficiència i el rendiment de la producció agrícola, sinó que també proporciona noves solucions per a la protecció del medi ambient i el desenvolupament sostenible. Amb la innovació contínua de la tecnologia i l'expansió contínua dels escenaris d'aplicació, els sensors de sòl tindran un paper més important en el futur, aportant més comoditat i seguretat a la nostra producció i vida agrícola.
Per obtenir més informació sobre sensors de sòl,
Poseu-vos en contacte amb Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Lloc web de l'empresa:www.hondetechco.com
Data de publicació: 16 de gener de 2025