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>> 4.ニーズに合った適切な水張力センサーを選択するにはどうすればよいですか？
>> 5.水張力センサーを取り付けて維持するにはどうすればよいですか？
● 引用：
土壌水分は、農業、環境監視、およびその他のさまざまな分野における重要な要素です。灌漑を最適化し、水廃棄物を防ぎ、健康的な植物の成長を確保するためには、土壌水緊張を正確に測定および管理する能力が不可欠です[1] [2]。 水張力センサーは、効果的な水管理のためのデータを提供する上で重要な役割を果たします。土壌水分張力センサーとしても知られる近年、より正確で信頼性が高く、使いやすいソリューションの必要性に基づいて、水張力センサー技術の大幅な進歩が見られました[7]。この記事では、水張力センサーテクノロジーの最新の革新を調査し、主要な開発とさまざまなアプリケーションへの影響を強調しています。
革新に飛び込む前に、土壌の水の緊張とは何か、なぜそれが重要なのかを理解することが重要です。土壌マトリック電位または土壌吸引とも呼ばれる土壌水張力は、土壌から水を抽出するために植物が必要とする力です[1]。これは、土壌に水を保持している力を克服するためにエネルギー植物が費やさなければならない尺度です。これらの力には以下が含まれます。
- 接着：水分子と土壌粒子の間の引力。
- 凝集：水分子自体間の魅力。
- 重力：土壌が土壌プロファイルを通って下向きに引っ張る力。
土壌水の緊張は通常、キロパスカル（KPA）で測定されます[2]。低張力値（0 kPaに近い）は、土壌が濡れており、植物が水が容易に利用できることを示しています。土壌が乾くと、緊張が増加し、植物が水を抽出するために激しく働く必要があることを示しています[2]。
土壌水張力を測定する従来の方法には、張力と石膏ブロックが含まれます[7] [8]。
-Tensiometers：これらのデバイスは、真空ゲージに接続された多孔質セラミックカップで構成されています。カップは土壌に挿入され、水は周囲の土壌との平衡に達するまでカップの内外に流れます。真空ゲージは、土壌から水を引くのに必要な張力を測定します[7]。
- 石膏ブロック：これらのブロックには、石膏に埋め込まれた2つの電極が含まれています。土壌の水分が変化すると、電極間の電気抵抗が変化します。この抵抗は、土壌の水の緊張と相関しています[8]。
これらの従来の方法は何十年も使用されてきましたが、制限があります。牽引計には、蒸留水の補充など、定期的なメンテナンスが必要であり、中程度に乾燥した状態から湿った状態で最も効果的です[7]。一方、石膏ブロックは範囲が限られており、非常に湿った土壌や非常に乾燥した土壌では正確ではありません[8]。
水張力センサー技術の最近の革新は、従来の方法の制限に対処し、これらのセンサーの精度、信頼性、使いやすさを改善することに焦点を当てています。主要な革新には次のものがあります。
1。粒状マトリックスセンサー（GMS）
ウォーターマークセンサーなどの粒状マトリックスセンサー（GM）は、改善されたタイプの電気抵抗センサーです[5]。これらのセンサーは、粒状マトリックスに埋め込まれた2つの電極で構成されています[8]。マトリックスは通常、周囲の土壌との一貫した接触を維持する均一な砂の詰め物で作られています。土壌の水分が変化すると、電極間の電気抵抗は変化し、土壌水張力の間接測定を提供します[5]。
GMSの利点：
- 広範囲：GMは0〜200 kPaの範囲内の土壌水張力を測定でき、さまざまな土壌の種類と条件に適しています[2]。
- メンテナンスが低い：00METERSと比較して、GMSには最小限のメンテナンスが必要です。
- 手頃な価格：GMは比較的安価であるため、土壌水分モニタリングのための費用対効果の高いソリューションです[1]。
2。デジタル張力計
デジタル張力は、電子圧力トランスデューサを組み込むことにより、従来の張力計の設計に基づいています[5]。これらのトランスデューサーは、土壌水張力のデジタル読み取りを提供し、真空ゲージの手動読み取りの必要性を排除します。デジタル張力は、時間の経過とともにデータを記録する能力も提供し、土壌水分の傾向に関する貴重な洞察を提供します。
デジタル張力計の利点：
- 正確な測定値：デジタル圧力トランスデューサーは、従来の真空ゲージと比較して、より正確で正確な測定値を提供します。
- データロギング：時間の経過とともにデータを記録する機能により、土壌水分の継続的な監視と傾向の識別が可能になります。
- リモート監視：一部のデジタル張力計は、ワイヤレス通信ネットワークに接続でき、土壌水分のリモート監視を可能にします。
3。ワイヤレス土壌水分センサー
ワイヤレス土壌水分センサーは、土壌水分の監視方法に革命をもたらしました。これらのセンサーは、GMSまたはデジタル張力計とワイヤレス通信モジュールを組み合わせています[4]。これにより、インターネット接続のある場所からの土壌水分をリアルタイムで監視できます。
ワイヤレス土壌水分センサーの利点：
- リモート監視：ワイヤレスセンサーにより、ユーザーは世界中のどこからでも土壌水分を監視できます。
- リアルタイムデータ：データはリアルタイムで送信され、土壌水分条件に関する最新情報を提供します。
- 自動灌漑：ワイヤレスセンサーは自動化された灌漑システムと統合でき、土壌水分レベルに基づいた水散布の正確な制御を可能にします[4]。
4。モノのインターネット（IoT）統合
水張力センサーとモノのインターネット（IoT）と統合は、賢明な農業と環境監視の新しい可能性を開きました[4]。 IoT対応センサーは、データを中央制御システムに送信でき、灌漑を最適化し、漏れを検出し、環境条件を監視するために使用できます[9]。
IoT統合の利点：
- 効率の向上：IoT対応センサーは、水の使用を最適化し、廃棄物を減らし、効率を改善するのに役立ちます。
- より良い意思決定：リアルタイムのデータと分析は、灌漑と水管理に関する情報に基づいた意思決定を行うための貴重な洞察を提供します。
- 持続可能性の向上：水使用を最適化することにより、IoT対応センサーはより持続可能な農業慣行に貢献できます[4]。
5。高度なセンサー材料
センサー材料の最近の進歩により、水張力センサーの性能と耐久性が向上しました[9]。たとえば、チタンコーティングやセラミックコーティングなどの腐食耐性材料の使用は、これらのセンサーの寿命を大幅に拡張しました[9]。さらに、土壌水分の変化により敏感な新しい材料が開発されており、より正確な測定値をもたらします。
高度なセンサー材料の利点：
- 耐久性の向上：腐食耐性材料は、センサーの寿命を延ばし、頻繁な交換の必要性を減らします。
- 精度の向上：新しい材料は、土壌水分の変化に敏感であり、より正確な測定値をもたらします。
- メンテナンスの削減：高度な材料には、メンテナンスが少なく、時間とリソースの節約が必要です。
水張力センサーテクノロジーは、次のような幅広いアプリケーションで使用されています。
- 農業：灌漑を最適化し、作物の収量を改善するための土壌水分を監視します[4]。
- 環境監視：干ばつ状態を評価し、土壌侵食を防ぐために、土壌水分レベルを追跡します。
- 建設：土台の安定性を確保し、地滑りを防ぐために、土壌水分を監視します。
- スポーツターフ管理：ゴルフコースやスポーツ分野での健康的な芝の成長のための最適な土壌水分レベルを維持します。
- 研究：植物の成長と生態系プロセスに対する土壌水分の影響を研究する[1]。
1。農業における精密灌漑
カリフォルニア大学デイビス校が実施した調査では、アーモンド果樹園での灌漑スケジューリングを導くために水張力センサーを使用すると、収量を損なうことなく水使用が20％減少することがわかりました。センサーは、土壌水分レベルに関するリアルタイムデータを提供し、必要に応じて栽培者が水を塗ることができました。
2。環境科学における干ばつ監視
National Drought Mitigation Centerは、干ばつ監視ネットワークの一部として水張力センサーを使用しています。センサーは、土壌水分条件に関する貴重なデータを提供し、干ばつのリスクがある領域を特定し、干ばつ管理戦略を通知するのに役立ちます。
3。建設における地すべり予防
香港の地盤工学事務所は、急な斜面の土壌水分レベルを監視するために水張力センサーを使用しています。センサーは、潜在的な地滑りの早期警告を提供し、エンジニアが斜面を安定させるために予防策を講じることができます。
水張力センサー技術の分野は常に進化しています。視聴すべき重要なトレンドのいくつかは次のとおりです。
- 小型化：センサーはより小さく、よりポータブルになりつつあるため、さまざまな設定で展開しやすくなります[9]。
- 人工知能（AI）：AIは、水張力センサーからのデータを分析し、土壌水分条件に関する予測的な洞察を提供するために使用されています。
- 統合の改善：センサーは、環境条件のより包括的なビューを提供するために、気象観測所やリモートセンシングプラットフォームなどの他の環境監視ツールと統合されています。
近年、水張力センサー技術が大いに役立っています。伝統的な階層および石膏ブロックから高度な粒状マトリックスセンサー、デジタル張力、およびワイヤレスIoT対応デバイスまで、土壌水分を監視するオプションは、これまで以上に多様で洗練されています。これらの革新は、灌漑の最適化、水廃棄物を防ぎ、さまざまな用途での健康的な植物の成長を確保するのに役立ちます。テクノロジーが進化し続けるにつれて、今後数年間で水の緊張モニタリングのためのさらに革新的なソリューションが見られることが期待できます。
土壌マトリックポテンシャルとしても知られる土壌水張力は、植物が土壌から水を抽出するために使用しなければならないエネルギーの量です[1]。それはキロパスカル（KPA）で測定され、より低い値は湿った土壌を示し、より高い値が乾燥した土壌を示す[2]。
水張力センサーは、土壌から水を除去するのに必要な力を測定します。さまざまな種類のセンサーは、電気抵抗や真空圧の測定など、さまざまな方法を使用して、土壌の水の緊張を決定します[5] [7]。
水張力センサーを使用すると、灌漑の最適化、水廃棄物の防止、作物の収量の改善、環境条件の監視に役立ちます[4]。
水張力センサーの選択は、土壌の種類、栽培されている作物、必要な精度のレベルなど、いくつかの要因に依存します。粒状マトリックスセンサーは一般的な使用に適したオプションですが、デジタルテンシオメーターはより正確な測定値を提供します[5]。ワイヤレスセンサーは、リモート監視に最適です[4]。
水張力センサーの設置とメンテナンスは、センサーの種類によって異なります。一般に、センサーは監視対象の植物のルートゾーンに設置する必要があり、適切な機能があることを定期的にチェックする必要があります。張力計は、定期的に蒸留水を補充する必要がある場合があります[7]。
[1] https://www.crodeon.com/products/soil-moisture-tension-sensor
[2] https://www.aces.edu/blog/topics/crop-production/irrigation-scheduling-using-soil-water-tension-sensors/
[3] https://www.voase.cn/words/voase-d.pdf
[4] https://www.monnit.com/blog/monnit-wins-2023-irrigation-innovation-ofthe year-award/
[5] https://journals.ashs.org/hortsci/view/journals/hortsci/46/2/article-p178.xml
[6] https://www.cnblogs.com/apachecn/p/18462376
[7] https://soilsense.io/blog/tpost/8vpe49x0i1-soil-moisture-sensor-technologies-an-ave
[8] https://agricoulture.vic.gov.au/__data/assets/pdf_file/0016/622231/using-tension beasing-soil-moisture-monitoring-tools.pdf
[9] https://www.boquinstrument.com/a-news-invations-in-water- fater-sensor-technology-what-next.html
[10] https://eos.com/blog/soil-moisture-sensor/
[11] https://www.monnit.com/blog/monnit-wins-the-2024-agtech-breakthrough-monitoring-solution-of the year-award/
[12] https://www.iml-electronic.com/product/picus-tension/
