土壌センサーは、小規模ではそのメリットが実証されており、農業用途では非常に貴重なものとなる可能性のあるソリューションの 1 つです。
土壌センサーとは何ですか?
センサーは土壌の状態を追跡し、リアルタイムのデータ収集と分析を可能にします。センサーは、土壌に生息する微生物のDNAなど、ほぼあらゆる土壌特性を追跡できるため、土壌微生物叢の健全化、収量の増加、資源使用量の削減といったバランスの改善につながります。
農業におけるさまざまな種類のセンサーは、電気信号や光波の反射の測定などの多様な方法を使用して、農作業を変えることができる重要な畑の特性を確認します。
土壌センサーの種類
土壌センサーは、水分含有量、温度、pH、塩分濃度、湿度、光合成放射、栄養バランスなどの土壌特性を測定できます。—主に重要な窒素、リン、カリウム（NPK）です。
土壌センサーは、穀物の品質向上や栄養素の浸出の低減といった作物管理上の利点に加え、水資源、土地の安定性、気候変動に関する予測にも役立ちます。
その他の使用例には、灌漑スケジュール、流域評価、微生物生態学プロファイリング、植物病害予防などがあります。
土壌センサーを使用する利点
土壌の状態を追跡することは、作物の収穫量の増加や資源効率の向上など、農家や園芸家に多くのメリットをもたらします。IoT、クラウドサービス、AIの統合により、栽培者はデータに基づいた意思決定を行うことができます。
センサーは肥料の使用を最適化し、植物を健全に保ち、資源を最大限に活用し、環境を汚染する流出やガス放出を最小限に抑えます。また、継続的な監視により、病原菌の発生や土壌の圧縮などの問題も防止します。
土壌センサーを使用して土壌の状態を監視することで、肥料や水の使用を最適化することもできます。'米国では、硝酸塩肥料の約30%が水源を流失させ、汚染していると推定されています。優れた灌漑システムであっても、水の浪費は最大50%に達する可能性があり、農業は世界の淡水使用量の70%を占めています。土壌水分を効率的かつ効果的に補給する能力は、大きな影響を与える可能性があります。
土壌センサーの設置と校正
各センサーには独自の設置ガイドがありますが、設置には通常、作物の列内に穴または溝を掘り、植物の根の近くを含む複数の深さにセンサーを配置する必要があります。
広大な地域の場合、ベストプラクティスとしては、管理対象となる圃場の残りの部分または土壌の種類を示す場所、給水装置の近く、土壌と直接接触する場所（つまり、空気層がない場所）に設置することが推奨されます。また、センサー設置場所には、偶発的な損傷を防ぐため、表面に旗印やその他の方法で目印を付ける必要があります。
適切な設置に加え、センサーの校正も重要です。土壌センサーは土壌水分データを体積水分含有量（VWC）として記録しますが、土壌の種類によってVWCは異なります。土壌水分センサーは感度が異なる場合が多く、個別に校正が必要になる場合があります。
トラブルシューティング
機器の故障は、電気系統の問題、野生動物からの干渉、配線の誤接続などにより発生する可能性があります。テンシオメーターに空気が漏れると、信頼性が低下します。適切な設置深度と防水対策を講じることで、将来の問題発生を防ぐことができます。
一般的なトラブルシューティング手法は次のとおりです。
電源と回路のチェック
化学薬品を使わずにセンサーを洗浄する
メーカーの指示に従って損傷した部品を交換する定期的なメンテナンスを実施する'修理ガイド
土壌の健康状態の監視
土壌センサーは、土壌の健全性評価のためのより正確で合理的な戦略を提供します。従来の土壌評価は生検に相当するもので、土壌の特性に応じて数週間から数ヶ月かかる場合があります。
センサーによる測定ははるかに迅速で、50エーカーあたり1～2時間かかります。センサーは、水分含有量、水分張力、有機物の有無など、効率的な作物管理に必要なすべての情報を表示します。—土壌全体の健康状態を示す優れた指標—土壌サンプルを物理的に除去する必要はありません。
農場管理システムとの統合
StartUS Insightsのレポートによると、土壌センサーは、その拡張性、効率性、そして実用性から、最も影響力のある土壌モニタリング技術です。土壌センサーを、AIを活用した土壌マッピング、航空写真、自動土壌モニタリングロボット、排出量追跡装置、拡張現実（AR）土壌分析、ナノテクノロジー、ブロックチェーン統合といった、他の急成長中の農業技術と組み合わせることで、農場管理を最適化することができます。
土壌センサー技術における課題と解決策
ネブラスカ大学の2020年の報告書によると、米国の農場のうち、灌漑スケジュールを決定するために土壌水分センサーを使用しているのはわずか12%です。土壌センサーは、アクセス性、使いやすさ、データ処理・表示機能の大幅な向上により、より実用的になりましたが、さらなる進歩が必要です。
土壌センサーは、世界中で普及するために、よりコスト効率が高く、相互運用性を高める必要があります。多くの種類のセンサーが存在するため、標準化と互換性が欠如しています。
既存の技術の多くは独自のセンサーに依存しており、カスタマイズが困難になる場合があります。カリフォルニア大学バークレー校が開発したようなセンサー技術の進歩により、オンボーディングが簡素化され、リアルタイムのデータ監視が可能になり、分野や市場を問わず迅速な意思決定が促進されます。
事例研究：土壌センサーの導入成功例
土壌センサーは農家の水と費用の節約に役立ちます
クレムソン大学の研究によると、土壌水分センサーは農家の'試験的にピーナッツ、大豆、綿花を栽培した畑で灌漑効率を高めることにより、平均純収入が 20% 増加しました。
より持続可能なスポーツフィールド
スポーツ施設でも土壌センサーの導入が進んでいます。土壌センサーメーカーのSoil Scoutによると、ウェンブリー・スタジアムやシチズンズ・バンク・パーク（フィラデルフィア・フィリーズの本拠地）などは、水とエネルギーの使用量を最大限に活用しながら、緑豊かな競技場を維持するために土壌センサーを活用しているスポーツ施設の例です。
土壌センサー技術の将来動向
新たなトレンドとしては、金や銀をベースとしたナノ粒子を使って重金属などの土壌汚染物質を検出するセンサーの感度を高めるナノテクノロジーがあります。
ナノ化合物でコーティングされたセンサーは土壌の特性を追跡し、土壌の質の変化に応じて酸素などの栄養素を放出することができます。また、DNA分析を通じてミミズの数や微生物の多様性といった生物指標を計算し、土壌マイクロバイオームを改善するものもあります。
投稿日時: 2024年4月9日