Thiết bị cảm biến đất, lợi ích của nông nghiệp thông minh

Cảm biến đất đo hàm lượng nước thể tích trong đất. Do phép đo trọng lượng trực tiếp của độ ẩm đất tự do đòi hỏi phải loại bỏ, sấy khô và cân mẫu, cảm biến độ ẩm đất đo gián tiếp hàm lượng nước thể tích bằng cách sử dụng một số tính chất khác của đất, như điện trở, hằng số điện môi, hoặc tương tác với neutron, như là một ủy quyền cho độ ẩm.

Công nghệ cảm biến đất AI có thể đo lường và dự đoán lượng nitơ trong đất với độ chính xác để dự báo tác động của thời tiết đến việc lập kế hoạch bón phân và điều chỉnh thời gian cho các yêu cầu của cây trồng, giúp giảm bón phân dư thừa đồng thời cải thiện năng suất cây trồng và lợi nhuận cho nông dân. Ngoài ra, công nghệ mới áp dụng trí tuệ nhân tạo (AI) còn làm giảm các tác động gây hại đến môi trường cũng như chi phí tốn kém của việc bón phân quá nhiều trên đất, hoạt động gây giải phóng khí nhà kính nitơ oxit và có thể gây ô nhiễm đất và nguồn nước.

 Cảm biến đất mới có thể phát hiện các dấu hiệu của bệnh trên cây trồng.

Có thể thấy, độ ẩm của đất quyết định tình trạng cung cấp nước của cây trồng. Độ ẩm của đất quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của cây trồng trên mặt đất. Chỉ với độ ẩm đất thích hợp, khả năng hút nước của rễ và thoát hơi nước của lá mới có thể đạt đến trạng thái cân bằng, do đó thúc đẩy sự phát triển của rễ cây trồng. Cảm biến nhiệt độ độ ẩm của đất đo phần trăm thể tích độ ẩm của đất bằng cách đo hằng số điện môi của đất.

Phương pháp máy đo độ ẩm của đất đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế hiện hành có thể phản ánh trực tiếp và ổn định độ ẩm thực của các loại đất khác nhau.

Cảm biến được đặt tên là cảm biến khí điện dựa trên một loại giấy có chức năng hóa học (chemPEGS) để đo hàm lượng amoni trong đất- hợp chất được vi khuẩn trong đất chuyển thành nitrit và nitrat. Một loại trí tuệ nhân tạo được gọi là học máy (machine learning), kết hợp dữ liệu này với dữ liệu thời tiết, độ ẩm của đất, thời điểm bón phân, độ pH và các phép đo bức xạ, ánh sáng, độ dẫn điện của đất. Sau đó nó đồng bộ tất cả bộ dữ liệu này để dự đoán tổng lượng nitơ mà đất đang có và tính toán được lượng sẽ có trong vòng 12 ngày tới, để dự đoán thời gian bón phân tối ưu.

Nghiên cứu xác định làm thế nào để giải pháp chi phí thấp mới này có thể giúp người trồng trọt đạt năng suất tối đa, trong khi chỉ bỏ ra một lượng bón phân tối thiểu, đặc biệt là đối với các loại cây trồng khát phân bón như lúa mì. Công nghệ này đồng thời có thể giảm chi phí của người nông dân và tác hại đến môi trường do phân bón gốc nitơ – loại phân bón được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.

Giải pháp này hứa hẹn khắc phục lượng phân đạm dư thừa giải phóng oxit nitơ vào không khí, tạo ra một loại khí nhà kính cao gấp 300 lần so với khí cacbonic và góp phần gây ra khủng hoảng khí hậu. Phân bón dư thừa cũng có thể bị mưa cuốn trôi vào các đường thoát nước, làm tước mất oxy của các loài thủy sinh, dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa và giảm đa dạng sinh học.

Mặt khác, cảm biến đo độ dẫn điện EC của đất và PH nông nghiệp chủ yếu được sử dụng trong việc giám sát nông nghiệp với hệ thống máy tích hợp nước và phân bón. Chúng chủ yếu được sử dụng để theo dõi các giá trị độ dẫn điện EC của đất, pH và nhiệt độ của chất lỏng phân bón sau khi trộn, đồng thời hiển thị và tải lên hệ thống kiểm soát nước và phân bón thông qua màn hình LCD. .

Các chip nhớ tích hợp của cảm biến đo độ dẫn điện EC trong nông nghiệp và cảm biến PH nông nghiệp có chức năng lưu trữ, có thể lưu trữ dữ liệu lịch sử của 2 ngày và 3 ngày tương ứng.

Nông nghiệp chính xác, còn được gọi là nông nghiệp thông minh là phương pháp cho phép nông dân giảm thiểu chi phí đầu vào trong khi tối đa hóa sản lượng bằng cách sử dụng các nguồn tài nguyên tối thiểu như phân bón, nước, hạt giống… Việc lập bản đồ đồng ruộng và triển khai các cảm biến cho phép nông dân hiểu rõ được cây trồng của họ ở quy mô vi mô, sau đó giảm tác động đến môi trường và qua đó góp phần bảo tồn tài nguyên.

Hoài Thương (T/h)