חיישני קרקע: הגדרה, סוגים ויתרונות

חיישני קרקע הם פתרון אחד שהוכיח את הכשרון שלו בקנה מידה קטן יותר ויכול להיות בעל ערך רב למטרות חקלאיות.

מהם חיישני אדמה?

חיישנים עוקבים אחר תנאי הקרקע, ומאפשרים איסוף וניתוח נתונים בזמן אמת.חיישנים יכולים לעקוב אחר כמעט כל מאפיין קרקע, כמו ה-DNA של מיקרואורגניזמים מקומיים, כדי לשנות את האיזון לכיוון מיקרוביום קרקע בריא יותר, תשואה מוגברת ושימוש מופחת במשאבים.

סוגי החיישנים השונים בחקלאות משתמשים בשיטות מגוונות, כמו אותות חשמליים ומדידת החזרת גלי האור, כדי לברר את מאפייני השדה החיוניים שיכולים לשנות את פעולות החקלאות.

סוגי חיישני קרקע

חיישני קרקע יכולים למדוד מאפייני קרקע כגון תכולת לחות, טמפרטורה, pH, מליחות, לחות, קרינה פוטוסינתטית ואיזון חומרי הזנה—בעיקר החנקן, הזרחן והאשלגן החיוניים (NPK).

בנוסף ליתרונות ניהול היבול שלהם, כגון איכות גרעינים טובה יותר ושטיפה מופחתת של חומרים מזינים, חיישני קרקע יכולים לספק תחזיות לגבי משאבי מים, יציבות קרקע ושינויי אקלים.

מקרי שימוש נוספים כוללים תזמון השקיה, הערכות פרשת מים, פרופיל אקולוגיה מיקרוביאלית ומניעת מחלות צמחים.

יתרונות השימוש בחיישני קרקע

מעקב אחר מצב הקרקע מספק יתרונות רבים עבור חקלאים וגננים, כולל תפוקת יבול מוגברת ויעילות משאבים משופרת.IoT, שירותי ענן ושילוב AI מאפשרים למגדלים לקבל החלטות מונחות נתונים.

חיישנים מייעלים את השימוש בדשן, שומרים על בריאות הצמחים, ממקסמים את המשאבים ומצמצמים את הנגר והגזים שפוגעים בסביבה.ניטור מתמיד מונע גם בעיות, כגון התפרצויות פתוגנים או דחיסת קרקע.

ניטור מצב הקרקע באמצעות חיישני קרקע יכול גם לייעל את השימוש בדשן ובמים.זה'על פי הערכות, כ-30% מהדשן החנקתי המיושם בארה"ב שוטף ומזהם מקורות מים.אפילו מערכות השקיה מיומנות יכולות להגיע ל-50% בזבוז מים, והחקלאות אחראית ל-70% מצריכת המים המתוקים העולמית.ליכולת לחדש ביעילות וביעילות את לחות הקרקע יכולה להיות השפעה גדולה.

התקנה וכיול חיישני קרקע

לכל חיישן יהיה מדריך התקנה משלו, אך התקנה מצריכה בדרך כלל חפירת בור או תעלה בתוך שורת יבול והצבת החיישנים בעומקים מרובים, כולל ליד שורשי הצמח.

על פני שטח גדול, שיטות עבודה מומלצות מכתיבות מיקום באתרים המעידים על שאר השדה או סוג הקרקע לניהול, ליד פולטי מים ובמגע ישיר עם אדמה (כלומר, ללא כיסי אוויר).יש גם לסמן אתרי החיישנים או לסמן אחרת על פני השטח כדי למנוע נזק מקרי.

בנוסף להתקנה נכונה, כיול חיישן הוא המפתח.חיישני קרקע רושמים נתוני לחות בקרקע כתוכן מים נפחי (VWC), ולכל סוג אדמה יש VWC משלו.חיישני לחות הקרקע הם לרוב בעלי רגישויות שונות, וייתכן שיהיה צורך לכייל אותם בנפרד.

פתרון תקלות

תקלות בציוד עלולות להתרחש עקב בעיות חשמליות, הפרעות מחיות בר או חוטים לא מקושרים.כל דליפת אוויר לטנסיומטר תהפוך אותו לבלתי אמין.הבטחת עומק ההתקנה ושיטות האיטום הנכונות יכולה לעזור למנוע בעיות עתידיות.

טכניקות נפוצות לפתרון בעיות כוללות:

בדיקת אספקת החשמל והמעגלים

ניקוי החיישנים ללא שימוש בכימיקלים

ביצוע תחזוקה שוטפת להחלפת חלקים פגומים על פי היצרן'מדריך לתיקון

ניטור בריאות הקרקע

חיישני קרקע מציעים אסטרטגיה מדויקת ויעילה יותר להערכת בריאות הקרקע.הערכות קרקע קונבנציונליות מקבילות לביופסיה, שיכולה להימשך שבועות או חודשים, תלוי בתכונות הקרקע.

מדידות החיישנים מהירות הרבה יותר, לוקחות שעה או שעתיים לכל 50 דונם.החיישנים מציגים את כל הדרוש לניהול יעיל של היבול, כולל תכולת מים, מתח מים ונוכחות של חומרים אורגניים—אינדיקטור מצוין לבריאות הקרקע הכללית—ללא צורך בהסרה פיזית של דגימות אדמה.

אינטגרציה עם מערכות ניהול חווה

על פי דוח StartUS Insights, חיישני קרקע הם טכנולוגיית ניטור הקרקע המשפיעה ביותר בשל יכולת ההרחבה, היעילות והתועלת שלהם.שילוב חיישני קרקע עם טכנולוגיות חקלאיות מתפתחות אחרות, כולל מיפוי קרקע המופעל על ידי בינה מלאכותית, הדמיה אווירית, רובוטים אוטומטיים לניטור קרקע, מעקבי פליטות, ניתוח קרקע במציאות רבודה, ננוטכנולוגיה ושילוב בלוקצ'יין, יכול לייעל את ניהול החווה.

אתגרים ופתרונות בטכנולוגיית חיישן קרקע

בהתבסס על דו"ח של אוניברסיטת נברסקה משנת 2020, רק 12% מהחוות בארה"ב משתמשות בחיישני לחות בקרקע כדי לקבוע לוחות זמנים להשקיה.חיישני קרקע הפכו לבריאים יותר בגלל שיפורים משמעותיים בנגישות, ידידותיות למשתמש ויכולות עיבוד ותצוגה של נתונים, אך נדרשת התקדמות רבה יותר.

חיישני קרקע חייבים להפוך לחסכוניים יותר ולפעולה הדדית לאימוץ עולמי.קיימים סוגים רבים של חיישנים, מה שגורם לחוסר סטנדרטיזציה ותאימות.

טכנולוגיות קיימות רבות מסתמכות על חיישנים קנייניים, מה שעלול להקשות על התאמה אישית.ההתקדמות בטכנולוגיית החיישנים, כמו אלה שפותחו על ידי UC Berkeley, מפשטות את ההטמעה כדי לספק ניטור נתונים חי ולקדם קבלת החלטות זריזה בתחומים ובשווקים.

מקרי מקרה: יישום מוצלח של חיישני קרקע

חיישני קרקע עוזרים לחקלאים לחסוך במים ובכסף

מחקר של אוניברסיטת קלמסון מצא שחיישני לחות בקרקע יכולים להגדיל את החקלאים'הכנסה נטו ממוצעת ב-20% על ידי הגדלת יעילות ההשקיה בשדות שנבדקו בהם גידלו בוטנים, פולי סויה או כותנה.

עוד מגרשי ספורט ברי קיימא

מקומות ספורט מאמצים גם חיישני אדמה.אצטדיון וומבלי ופארק סיטיזנס בנק (הבית של פילדלפיה פילי) הם בין מקומות הספורט המשתמשים בחיישני אדמה כדי לשמור על משטחי משחק שופעים תוך מקסום שימוש במים ואנרגיה, על פי יצרנית חיישני הקרקע Soil Scout.

מגמות עתידיות בטכנולוגיית חיישן קרקע

מגמות מתפתחות כוללות ננוטכנולוגיה, עם ננו-חלקיקים מבוססי זהב או כסף המגבירים את רגישות החיישנים לאיתור מזהמי קרקע כמו מתכות כבדות.

חיישנים המצופים בננו-תרכובות יוכלו לעקוב אחר מאפייני הקרקע ולאחר מכן לשחרר חומרים מזינים, כגון חמצן, בתגובה לתנודות באיכות הקרקע.אחרים מחשבים אינדיקטורים ביולוגיים, כמו ספירת תולעי אדמה, או מגוון מיקרואורגניזמים, באמצעות ניתוח DNA, כדי לשפר את מיקרוביום הקרקע.