มุมมอง: 222 ผู้แต่ง: Leah Publish Time: 2025-04-18 Origin: เว็บไซต์
เมนูเนื้อหา
ทำความเข้าใจกับเซ็นเซอร์ความตึงความชื้นของดิน
เซ็นเซอร์ความตึงความชื้นในดินทำงานอย่างไร
ประเภทของเซ็นเซอร์ความชื้นในดิน
ประโยชน์ของการใช้เซ็นเซอร์ความตึงความชื้นในดินในการเกษตร
- 1. การจัดการการชลประทานที่แม่นยำ
- 2. การปรับปรุงสุขภาพของพืชผลและผลผลิต
- กรณีศึกษา 1: การเพิ่มประสิทธิภาพของไร่องุ่นใน Napa Valley
- กรณีศึกษา 2: ความยืดหยุ่นของภัยแล้งในแอฟริกาย่อยซาฮารา
- กรณีศึกษา 3: โรงเรือนอัจฉริยะในเนเธอร์แลนด์
การติดตั้งการสอบเทียบและการบำรุงรักษา
- แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการติดตั้ง
การบูรณาการเซ็นเซอร์ความตึงของความชื้นในดินเข้ากับการชลประทานที่ชาญฉลาด
- 1. ตรวจสอบเซ็นเซอร์ความดันความชื้นในดินบ่อยแค่ไหน?
- 2. เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถทำงานในดินน้ำเกลือได้หรือไม่?
- 3. พืชอะไรได้รับประโยชน์มากที่สุดจากเซ็นเซอร์แรงตึง?
- 4. เซ็นเซอร์ความตึงความชื้นของดินอยู่ได้นานแค่ไหน?
- 5. เซ็นเซอร์ทำงานในสภาพแวดล้อมเรือนกระจกหรือไม่?
การจัดการความชื้นในดินเป็นรากฐานที่สำคัญของการเกษตรที่ยั่งยืนโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเผชิญกับการขาดแคลนน้ำและความจำเป็นในการทำฟาร์มที่แม่นยำ หนึ่งในเครื่องมือที่มีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการชลประทานและการอนุรักษ์น้ำคือ ความตึงความชื้นของดิน เซ็นเซอร์ คู่มือที่ครอบคลุมนี้สำรวจว่าเซ็นเซอร์เหล่านี้ทำงานประโยชน์ความท้าทายและผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงของพวกเขาต่อการเกษตรสมัยใหม่อย่างไร ในตอนท้ายคุณจะเข้าใจว่าทำไมการใช้เทคโนโลยีนี้ไม่ได้เป็นเพียงตัวเลือก แต่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำฟาร์มในอนาคต
น้ำเป็นหนึ่งในทรัพยากรที่มีค่าที่สุดของการเกษตรและการใช้งานที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำกำไรและการดูแลสิ่งแวดล้อม วิธีการชลประทานแบบดั้งเดิมมักจะขึ้นอยู่กับตารางเวลาคงที่หรือการตรวจสอบด้วยสายตาซึ่งนำไปสู่การล้นหรือใต้น้ำความเครียดจากพืชและของเสีย เซ็นเซอร์ความตึงความชื้นของดินนำเสนอวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลเพื่อการชลประทานช่วยให้เกษตรกรใช้น้ำได้เฉพาะเมื่อและสถานที่ที่จำเป็น บทความนี้นำเสนอวิทยาศาสตร์การใช้งานและผลกระทบในโลกแห่งความเป็นจริงของเซ็นเซอร์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถปฏิวัติการอนุรักษ์น้ำในการเกษตรได้อย่างไร
เซ็นเซอร์ความตึงความชื้นในดินคืออะไร?
เซ็นเซอร์ความตึงความชื้นในดินวัดความเป็นไปได้ * หรือความตึงเครียด * ซึ่งมีน้ำอยู่ในดิน ค่านี้สะท้อนให้เห็นว่ารากพืชแข็งต้องทำงานเพื่อสกัดน้ำทำให้เป็นตัวบ่งชี้โดยตรงของความพร้อมใช้งานของน้ำในการปลูกพืช ซึ่งแตกต่างจากเซ็นเซอร์ปริมาตรที่วัดเปอร์เซ็นต์ของน้ำในดินเซ็นเซอร์แรงดึงให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพืชพลังงานที่ใช้จ่ายเพื่อเข้าถึงความชื้น ตัวอย่างเช่นการอ่าน 10–20 kPa บ่งบอกถึงความชื้นในอุดมคติสำหรับพืชส่วนใหญ่ในขณะที่ค่าที่สูงกว่าความเครียดจากความแห้งแล้งของสัญญาณความแห้งแล้ง
เหตุใดความตึงเครียดของดินจึงสำคัญ?
- ข้อมูลที่เน้นพืชเป็นศูนย์กลาง: วัดความพร้อมของน้ำจากมุมมองของพืชไม่ใช่แค่ปริมาณน้ำในดิน
- ป้องกันความเครียด: ช่วยหลีกเลี่ยงทั้งน้ำขัง (ความตึงเครียดต่ำ) และความแห้งแล้ง (ความตึงเครียดสูง)
- การเพิ่มประสิทธิภาพเฉพาะดิน: บัญชีสำหรับพื้นผิวดิน; ดินทรายปล่อยน้ำที่ความตึงเครียดต่ำกว่าดินเหนียว
โดยทั่วไปแล้วเซ็นเซอร์ความตึงความชื้นของดินจะประกอบด้วยปลายเซรามิกที่มีรูพรุนที่ติดอยู่กับท่อที่เต็มไปด้วยน้ำ เมื่อฝังอยู่ในดินน้ำจะเคลื่อนเข้าหรือออกจากปลายขึ้นอยู่กับความชื้นของดินโดยรอบ เซ็นเซอร์วัดความดัน (ความตึงเครียด) ที่จำเป็นในการดึงน้ำจากดินซึ่งจะแสดงในหน่วยเช่น kilopascals (KPA) หรือ centibars (CB)
หลักการทำงานที่สำคัญ:
1. Tensiometers: ใช้มาตรวัดสูญญากาศเพื่อวัดความตึงเครียดในหลอดที่เติมน้ำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาวะความชื้นสูง
2. เซ็นเซอร์เมทริกซ์เม็ด: วัดความต้านทานไฟฟ้าในเมทริกซ์ที่ใช้ยิปซั่มซึ่งมีความสัมพันธ์กับความตึงเครียดของดิน
3. เซ็นเซอร์ความต้านทานไฟฟ้า: ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานระหว่างอิเล็กโทรดเป็นแห้งของดิน
กระบวนการไหล:
1. การติดตั้งเซ็นเซอร์ที่ระดับความลึกโซนรูท
2. การเคลื่อนไหวของน้ำระหว่างดินและเซ็นเซอร์สร้างความตึงเครียด
3. ข้อมูลถูกส่งไปยังแพลตฟอร์มผู้อ่านหรือ IoT
4. การชลประทานจะถูกกระตุ้นเมื่อความตึงเครียดเกินเกณฑ์เฉพาะการครอบตัด
| ประเภทเซ็นเซอร์ โฟกัส | การวัด | ในอุดมคติการใช้กรณี ข้อเสีย | ข้อ | เสีย |
|---|---|---|---|---|
| เครื่องวัดแรงตึง | ความตึงของน้ำในดิน (KPA/CB) | การชลประทานความถี่สูง | ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับพืชโดยตรง | จำกัด อยู่ที่ดินเปียกการบำรุงรักษาบ่อยครั้ง |
| เมทริกซ์เม็ด | ความตึงของน้ำในดิน (KPA/CB) | พืชภาคสนามดินผันแปร | ต้นทุนต่ำทนทาน | ต้องมีการสอบเทียบเฉพาะดิน |
| ปริมาตร (FDR/TDR) | ปริมาณน้ำในดิน (%) | การวิจัยการเกษตรที่แม่นยำ | ข้อมูลที่แม่นยำสูงและเรียลไทม์ | ไม่ได้สะท้อนความพร้อมของพืช |
| ซึ่งต้านทาน | ความชื้นในดิน (ความต้านทาน) | สวนขนาดเล็ก | การตั้งค่าที่ง่ายและราคาไม่แพง | ไวต่อความเค็มและอุณหภูมิ |
เซ็นเซอร์ความตึงความชื้นในดินกำจัดการคาดเดาโดยการให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับน้ำที่มีพืช ตัวอย่างเช่นฟาร์มอัลมอนด์แคลิฟอร์เนียลดการใช้น้ำลง 30% ในขณะที่เพิ่มผลผลิต 12% โดยการชลประทานเฉพาะเมื่อความตึงเครียดสูงถึง 40 kPa
ความตึงเครียดของดินที่ดีที่สุดช่วยให้มั่นใจได้ว่ารากเข้าถึงน้ำโดยไม่ต้องใช้พลังงานส่วนเกิน การศึกษาข้าวโพดมิดเวสต์แสดงให้เห็นว่าผลผลิตเพิ่มขึ้น 20% เมื่อความตึงเครียดได้รับการรักษาระหว่าง 15–35 kPa
โดยการใช้น้ำเมื่อจำเป็นเมื่อจำเป็นเกษตรกรจะลดการไหลบ่าและการระเหย การประเมินการใช้เซ็นเซอร์ที่แพร่หลายของ USDA สามารถประหยัดได้ 1.5 ล้านล้านแกลลอนต่อปีในสหรัฐอเมริกาเพียงอย่างเดียว
การชลประทานที่แม่นยำลดการชะล้างสารอาหารลงในทางน้ำ ในออสเตรเลียการชลประทานที่นำทางเซ็นเซอร์ลดการไหลบ่าของไนเตรตลง 45% ในทุ่งอ้อย
การใช้น้ำและพลังงานที่ลดลงแปลเป็นค่าที่ต่ำกว่า ฟาร์มฝ้ายเท็กซัสรายงานการออมรายปี $ 12,000 ต่อ 100 เอเคอร์หลังจากติดตั้งเซ็นเซอร์
ไร่องุ่นที่ใช้เซ็นเซอร์เมทริกซ์เม็ดที่ความลึก 12 นิ้วและ 24 นิ้วปรับการชลประทานเพื่อรักษาความตึงเครียด 25–35 kPa กลยุทธ์นี้ปรับปรุงปริมาณน้ำตาลองุ่น 18% และลดการใช้น้ำลง 25%
เกษตรกรรายย่อยในเคนยารวมเซ็นเซอร์ต้านทานราคาต่ำเข้ากับการชลประทานแบบหยดน้ำทำให้การใช้น้ำลดลง 40% ในขณะที่เพิ่มผลผลิตข้าวโพดเพิ่มเป็นสองเท่า
เซ็นเซอร์ความตึงเครียดที่เปิดใช้งาน IoT ในโรงเรือนมะเขือเทศทำให้การชลประทานเป็นไปโดยอัตโนมัติทำให้ได้ประสิทธิภาพน้ำ 95% และลดต้นทุนแรงงานลง 50%
- ความลึก: ติดตั้งเซ็นเซอร์ที่ 25%, 50%และ 75%ของความลึกโซนรูท
- สถานที่: หลีกเลี่ยงพื้นที่ที่ผิดปกติ (เช่นขอบสนาม) และทำซ้ำข้ามโซน
- การสัมผัสดิน: บรรจุดินอย่างแน่นหนารอบเซ็นเซอร์เพื่อป้องกันช่องว่างของอากาศ
1. แช่เซ็นเซอร์ในน้ำเป็นเวลา 24 ชั่วโมง
2. ฝังในดินที่เป็นตัวแทนที่ความจุสนามเป็นเวลา 48 ชั่วโมง
3. ปรับการอ่านเพื่อให้ตรงกับค่าความตึงเครียดที่รู้จักสำหรับประเภทดิน
- รายสัปดาห์: ตรวจสอบความเสียหายทางกายภาพหรือเศษซาก
- รายเดือน: เซ็นเซอร์ทำความสะอาดด้วยน้ำกลั่น
- ทุกปี: แทนที่เคล็ดลับเซรามิกหรือบล็อกยิปซั่ม
| โซลูชัน | ท้าทาย |
|---|---|
| ค่าเริ่มต้นสูง | เงินช่วยเหลือจากรัฐบาลการจัดซื้อแบบมีส่วนร่วม |
| ความเชี่ยวชาญด้านเทคนิค | โปรแกรมการฝึกอบรมเกษตรกร |
| การรบกวนความเค็ม | ใช้ tensiometers ในดินเค็ม |
| ข้อมูลโอเวอร์โหลด | พันธมิตรกับแพลตฟอร์ม Agritech สำหรับการวิเคราะห์ |
ระบบที่ทันสมัยเช่น Farmbot และ Cropx รวมข้อมูลความตึงเครียดของดินเข้ากับการพยากรณ์อากาศและอัลกอริทึม AI เป็น:
- การชลประทานแบบหยดหรือเดือยอัตโนมัติ
- ปรับตารางเวลาสำหรับการทำนายฝน
- สร้างแผนที่ความชื้นในดินผ่านการรวมดาวเทียม
ฟาร์มถั่วเหลืองเนบราสก้าที่ใช้ระบบแบบบูรณาการรายงานการลดลง 35% ของต้นทุนการสูบน้ำและเพิ่มผลผลิต 22%
เซ็นเซอร์ความตึงความชื้นของดินกำลังปฏิวัติการเกษตรโดยเปลี่ยนการชลประทานจากศิลปะเป็นวิทยาศาสตร์ พวกเขาช่วยให้เกษตรกรประหยัดน้ำเพิ่มผลผลิตและสร้างความยืดหยุ่นของสภาพภูมิอากาศ ในขณะที่ความท้าทายเช่นค่าใช้จ่ายและการสอบเทียบมีการ ROI ในการประหยัดน้ำและประสิทธิภาพการเพาะปลูกทำให้พวกเขาขาดไม่ได้สำหรับการทำฟาร์มอย่างยั่งยืน เมื่อความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเซ็นเซอร์เหล่านี้จะเข้าถึงได้มากยิ่งขึ้นปูทางไปสู่อนาคตการเกษตรที่ปลอดภัยด้วยน้ำ
การตรวจสอบรายวันเหมาะอย่างยิ่งในช่วงฤดูการเติบโตสูงสุด แต่ระบบอัตโนมัติสามารถลดการตรวจสอบด้วยตนเองได้
Tensiometers ทำงานได้ดีขึ้นในสภาวะน้ำเกลือมากกว่าเซ็นเซอร์ต้านทาน
พืชที่มีมูลค่าสูง (ผลไม้, ผัก) และลวดเย็บกระดาษที่เข้มข้น (ข้าว, ฝ้าย) ดู ROI ที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
ด้วยการบำรุงรักษาที่เหมาะสม tensiometers มีอายุ 3-5 ปี; เซ็นเซอร์เมทริกซ์เม็ดนานถึง 10 ปี
ใช่-พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบไฮโดรโปนิกส์และคอนเทนเนอร์
[1] https://support.monnit.com/article/293-how-soil-moisture-sensors-work
[2] https://www.niubol.com/product-knowledge/importance-of-soil-moisture-sensor.html
[3] https://www.rikasensor.com/application-of-soil-tension-sensor-in-soil-environmental-monitoring.html
[4] https://kmindustrialcorp.com/blog/soil-moisture-sensor/
[5] https://eos.com/blog/soil-moisture-sensor/
[6] https://www.aces.edu/blog/topics/crop-production/irrigation-scheduling-using-soil-water-tensers-ensors/
[7] https://support.monnit.com/article/165-interpreting-soil-moisture-sensor-data
[8] https://www.youtube.com/watch?v=YXV9AYWTBHI
[9] https://www.irrometer.com/faq.html
[10] https://peanutgrower.com/feature/soil-moisture-sensor-qa/
[11] https://www.growables.org/information/documents/irrigationfaq.pdf
[12] https://www.niubol.com/technical-support/soil-moisture-sensors-techniques.html
[13] https://www.ellenex.com/post/unearth-the-power-of-soil-moisture-sensors-enhancing-agriculture-and-servation
[14] https://newswire.caes.uga.edu/story/4852/optimizing-irrigation-use.html
[15] https://www.agritechtomorrow.com/article/2019/07/soil-moisture-sensors-in-agriculture/11534/
[16] https://www.renkeer.com/product/soil-tensiometer/
[17] https://extension.unh.edu/resource/soil-moisture-sensors-fact-pleet
[18] https://www.youtube.com/watch?v=zgygnnaln9o
[19] https://www.renkeer.com/soil-moisture-sensor-faq/
[20] https://support.sensoterra.com/hc/en-us/articles/360032366231-troublesoot-guide
[21] https://www.niubol.com/product-knowledge/soil-moisture-sensor-irrigation.html
[22] https://www.crodeon.com/products/soil-moisture-tension-sensor
[23] https://extension.umn.edu/irrigation/soil-moisture-sensors-irrigation-scheduling
[24] https://www.crodeon.com/collections/soil-moisture-sensors
[25] https://www.niubol.com/product-knowledge/advantages-and-disadgantages-of-soil-moisture-sensor.html
[26] https://www.rikasensor.com/blog-enhancing-agricultural-and-environmental-monitoring-with-oil-moisture- และ temperature-sensors.html
[27] https://gemhosensor.cn/products/innovative-soil-moisture-tension-pen
[28] https://ucanr.edu/site/irrigation-and-nutrient-management/soil-moisture-sensors
[29] https://www.sensoterra.com/news/maximizing-crop-health-a-guide-to-soil-moisture-sensors/
[!
[31] https://www.maherelectronica.com/en/agricultural-soil-sensors/agricultural-tensiometer/
[32] https://esular.com/the-portance-of-using-soil-moisture-sensor-in-agricultural-irrigation
[33] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s0 16816992400 7762
[34] https://www.niubol.com/product-knowledge/soil-moisture-sensor-working-principle.html
[35] https://www.shutterstock.com/search/moisture-sensors
[36] https://www.freepik.com/free-photos-vectors/soil-moisture-sensor
[37] https://www.shutterstock.com/search/soil-sensor
[38] https://co.pinterest.com/pin/2534682852717166632/
[39] https://www.youtube.com/watch?v=KO0VDT41XCM
[40] https://littlebluenrd.org/wp-content/uploads/2018/03/soil_moisture_sensor_worksheet.pdf
[41] https://www.youtube.com/watch?v=adxtvofhtcm
[42] https://www.youtube.com/watch?v=SQ8BJFV87L8
[43] https://e-research.siam.edu/wp-content/uploads/2021/09/engineering-electrical-engineering-2019-project-oil-moisture-meter1.pdf
[44] https://www.youtube.com/watch?v=iqiwvxhgnkw
[45] https://www.youtube.com/watch?v=Onign33J4XS
[46] https://via.farm/faq/
[47] https://forum.arduino.cc/t/soil-moisture-sensor-questions/483719
[48] https://support.30mhz.com/hc/en-us/articles/1060582206993-faq-soil-moisture-sensors
[49] https://eos.com/blog/soil-moisture-sensor/
[50] https://blog.semios.com/4-reasons-your-soil-moisture-sensors-may-be-giving-you-weird-er
[51] https://support.rachio.com/en_us/soil-sensor-faq-b1q1di1fv
[52] https://www.rainpointonline.com/pages/troublesooting-faq-tcs005frf-wifi-soil-moisture-meter
[53] https://www.farm21.com/faq/
[54] https://aquaflex.co.nz/faqs-2
[55] https://community.particle.io/t/soil-moisture-sensor-problems/39776
[56] https://www.baranidesign.com/faq-articles/tag/soil+moisture
