Pomidor (Solanum lycopersicum L.) to jedna z najcenniejszych roślin uprawnych na rynku światowym, uprawiana głównie w systemach nawadniających. Produkcja pomidorów jest często utrudniona przez niekorzystne warunki, takie jak klimat, gleba i zasoby wodne. Na całym świecie opracowano i zainstalowano technologie czujników, aby pomóc rolnikom w ocenie warunków uprawy, takich jak dostępność wody i składników odżywczych, pH gleby, temperatura i topologia.
Czynniki związane z niską wydajnością pomidorów. Popyt na pomidory jest wysoki zarówno na rynkach świeżych produktów konsumpcyjnych, jak i na rynkach produkcji przemysłowej (przetwórczej). Niskie plony pomidorów obserwuje się w wielu sektorach rolnictwa, na przykład w Indonezji, gdzie w dużej mierze obowiązują tradycyjne systemy rolnicze. Wprowadzenie technologii, takich jak aplikacje i czujniki oparte na Internecie Rzeczy (IoT), znacznie zwiększyło plony różnych upraw, w tym pomidorów.
Brak wykorzystania różnorodnych i nowoczesnych czujników, wynikający z niewystarczającej ilości informacji, prowadzi również do niskich plonów w rolnictwie. Rozsądne gospodarowanie wodą odgrywa istotną rolę w zapobieganiu nieurodzajom, zwłaszcza na plantacjach pomidorów.
Wilgotność gleby to kolejny czynnik determinujący plon pomidorów, ponieważ jest niezbędna do transportu składników odżywczych i innych związków z gleby do rośliny. Utrzymanie odpowiedniej temperatury roślin jest istotne, ponieważ wpływa na dojrzałość liści i owoców.
Optymalna wilgotność gleby dla pomidorów wynosi od 60% do 80%. Idealna temperatura dla maksymalnej produkcji pomidorów to 24-28°C. Powyżej tego zakresu temperatur wzrost roślin oraz rozwój kwiatów i owoców są nieoptymalne. Przy znacznych wahaniach warunków glebowych i temperatur wzrost roślin będzie powolny i zahamowany, a pomidory będą dojrzewać nierównomiernie.
Czujniki stosowane w uprawie pomidorów. Opracowano wiele technologii precyzyjnego zarządzania zasobami wodnymi, opartych głównie na technikach detekcji bliskiej i zdalnej. Do określania zawartości wody w roślinach stosuje się czujniki, które oceniają stan fizjologiczny roślin i ich środowiska. Na przykład czujniki oparte na promieniowaniu terahercowym w połączeniu z pomiarami wilgotności mogą określić siłę nacisku na ostrze.
Czujniki służące do określania zawartości wody w roślinach oparte są na różnorodnych instrumentach i technologiach, takich jak spektroskopia impedancji elektrycznej, spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIR), technologia ultradźwiękowa oraz technologia zaciskania liści. Czujniki wilgotności gleby i czujniki przewodności służą do określania struktury gleby, zasolenia i przewodności.
Czujniki wilgotności i temperatury gleby oraz automatyczny system nawadniania. Aby uzyskać optymalne plony, pomidory wymagają odpowiedniego systemu nawadniania. Rosnące niedobory wody zagrażają produkcji rolnej i bezpieczeństwu żywnościowemu. Zastosowanie wydajnych czujników może zapewnić optymalne wykorzystanie zasobów wodnych i maksymalizację plonów.
Czujniki wilgotności gleby szacują wilgotność gleby. Niedawno opracowane czujniki wilgotności gleby zawierają dwie płytki przewodzące. Po wystawieniu tych płytek na działanie ośrodka przewodzącego (takiego jak woda), elektrony z anody migrują do katody. Ten ruch elektronów wytwarza prąd elektryczny, który można wykryć za pomocą woltomierza. Ten czujnik wykrywa obecność wody w glebie.
W niektórych przypadkach czujniki glebowe są łączone z termistorami, które mogą mierzyć zarówno temperaturę, jak i wilgotność. Dane z tych czujników są przetwarzane i generują jednoprzewodowy, dwukierunkowy sygnał wyjściowy, który jest wysyłany do automatycznego systemu spłukiwania. Gdy dane dotyczące temperatury i wilgotności osiągną określone progi, przełącznik pompy wodnej automatycznie się włączy lub wyłączy.
Bioristor to czujnik bioelektroniczny. Bioelektronika służy do kontrolowania procesów fizjologicznych roślin i ich cech morfologicznych. Niedawno opracowano czujnik in vivo oparty na organicznych tranzystorach elektrochemicznych (OECT), potocznie zwanych biorezystorami. Czujnik został wykorzystany w uprawie pomidorów do oceny zmian składu soku roślinnego przepływającego w ksylemie i łyku rosnących pomidorów. Czujnik działa w czasie rzeczywistym wewnątrz organizmu, nie ingerując w funkcjonowanie rośliny.
Ponieważ biorezystor można wszczepić bezpośrednio do łodyg roślin, umożliwia on obserwację in vivo mechanizmów fizjologicznych związanych z ruchem jonów w roślinach w warunkach stresowych, takich jak susza, zasolenie, niewystarczające ciśnienie pary wodnej i wysoka wilgotność względna. Biostor jest również wykorzystywany do wykrywania patogenów i zwalczania szkodników. Czujnik służy również do monitorowania stanu nawodnienia roślin.
Czas publikacji: 01-08-2024