Sífellt takmarkaðri land- og vatnsauðlindum hefur ýtt undir þróun nákvæmnislandbúnaðar, sem notar fjarkönnunartækni til að fylgjast með gögnum um loft og jarðveg í rauntíma til að hámarka uppskeru. Að hámarka sjálfbærni slíkrar tækni er mikilvægt til að stjórna umhverfinu á réttan hátt og draga úr kostnaði.
Í rannsókn sem nýlega birtist í tímaritinu Advanced Sustainable Systems hafa vísindamenn við Háskólann í Osaka þróað þráðlausa tækni til að skynja jarðvegsraka sem er að mestu leyti lífbrjótanleg. Þessi vinna er mikilvægur áfangi í að takast á við tæknilega flöskuhálsa í nákvæmnislandbúnaði, svo sem örugga förgun notaðs skynjarabúnaðar.
Þar sem íbúafjöldi jarðar heldur áfram að vaxa er nauðsynlegt að hámarka uppskeru landbúnaðar og lágmarka notkun lands og vatns. Nákvæmnislandbúnaður miðar að því að takast á við þessar misvísandi þarfir með því að nota skynjaranet til að safna umhverfisupplýsingum svo hægt sé að úthluta auðlindum á viðeigandi hátt til ræktarlands þegar og þar sem þeirra er þörf.
Drónar og gervitungl geta safnað miklum upplýsingum, en þau eru ekki tilvalin til að ákvarða rakastig jarðvegs. Til að ná sem bestum árangri í gagnasöfnun ætti að setja upp rakamælingartæki á jörðu niðri með mikilli þéttleika. Ef skynjarinn er ekki lífbrjótanlegur verður að safna honum í lok líftíma hans, sem getur verið vinnuaflsfrekt og óframkvæmanlegt. Markmið núverandi vinnu er að ná fram rafrænni virkni og lífbrjótanleika í einni tækni.
„Kerfið okkar inniheldur marga skynjara, þráðlausa aflgjafa og hitamyndavél til að safna og senda skynjunar- og staðsetningargögn,“ útskýrir Takaaki Kasuga, aðalhöfundur rannsóknarinnar. „Efnið í jarðveginum er að mestu leyti umhverfisvænt og samanstendur af nanópappír, undirlagi, náttúrulegri vaxhúð, kolefnishitunarbúnaði og tinleiðara.“
Tæknin byggir á því að skilvirkni þráðlausrar orkuflutnings til skynjarans samsvarar hitastigi skynjarans og rakastigi jarðvegsins í kring. Til dæmis, þegar staðsetning og horn skynjarans er fínstillt á sléttum jarðvegi, dregur aukning á jarðvegsraka úr 5% í 30% úr skilvirkni sendingarinnar úr ~46% í ~3%. Hitamyndavélin tekur síðan myndir af svæðinu til að safna samtímis gögnum um jarðvegsraka og staðsetningu skynjarans. Í lok uppskerutímabilsins er hægt að grafa skynjarana í jarðveginn til að brotna niður lífrænt.
„Við tókst að mynda svæði með ófullnægjandi jarðvegsraka með því að nota 12 skynjara á 0,4 x 0,6 metra sýnireit,“ sagði Kasuga. „Þar af leiðandi getur kerfið okkar tekist á við þann mikla skynjaraþéttleika sem þarf fyrir nákvæmnislandbúnað.“
Þessi vinna hefur möguleika á að hámarka nákvæmnislandbúnað í heimi þar sem auðlindir eru sífellt takmarkaðari. Að hámarka skilvirkni tækni vísindamannanna við óhugsandi aðstæður, svo sem lélega staðsetningu skynjara og halla á grófum jarðvegi og hugsanlega aðrar vísbendingar um jarðvegsumhverfið umfram rakastig jarðvegs, gæti leitt til útbreiddrar notkunar tækninnar innan landbúnaðarsamfélagsins um allan heim.
Birtingartími: 30. apríl 2024