土壌センサーは、農家が水や栄養素の利用可能性、土壌pH、温度、地形などの生育条件を評価するのに役立ちます。

トマト（Solanum lycopersicum L.）は世界市場で高付加価値作物の一つであり、主に灌漑栽培されています。トマトの生産は、気候、土壌、水資源といった不利な条件によってしばしば阻害されます。水や栄養素の利用可能性、土壌pH、温度、地形などの栽培条件を農家が評価できるよう、センサー技術が開発され、世界中で導入されています。
トマトの生産性の低さに関連する要因。トマトの需要は、生食市場と加工市場の両方で高い。インドネシアなど、伝統的な農業システムが主流となっている多くの農業分野では、トマトの収穫量が低いことが見られる。モノのインターネット（IoT）ベースのアプリケーションやセンサーなどの技術の導入により、トマトを含むさまざまな作物の収穫量が大幅に増加した。
情報不足による多様な最新センサーの活用不足も、農業における収穫量低下の一因となっている。特にトマト栽培においては、適切な水管理が作物の不作を防ぐ上で重要な役割を果たす。
土壌水分は、土壌から植物への栄養分やその他の化合物の輸送に不可欠であるため、トマトの収量を左右するもう一つの要因です。植物の温度を適切に維持することも、葉や果実の成熟度に影響を与えるため重要です。
トマトの生育に最適な土壌水分量は60～80%です。トマトの収穫量を最大化する理想的な温度は24～28℃です。この温度範囲を超えると、植物の生育や花・果実の発育が悪くなります。土壌の状態や温度が大きく変動すると、植物の生育が遅くなり、発育不良を起こし、トマトの成熟も不均一になります。
トマト栽培で使用されるセンサー。水資源の精密管理のために、主に近接センシング技術と遠隔センシング技術に基づいた様々な技術が開発されてきました。植物の水分含有量を測定するために、植物の生理状態と環境を評価するセンサーが使用されます。例えば、テラヘルツ波と湿度測定を組み合わせたセンサーは、葉にかかる圧力を測定することができます。
植物の水分含有量を測定するために使用されるセンサーは、電気インピーダンス分光法、近赤外（NIR）分光法、超音波技術、葉クランプ技術など、さまざまな機器と技術に基づいています。土壌水分センサーと導電率センサーは、土壌構造、塩分濃度、および導電率を測定するために使用されます。
土壌の湿度と温度センサー、そして自動散水システム。トマトの最適な収穫量を得るには、適切な散水システムが必要です。深刻化する水不足は、農業生産と食料安全保障を脅かしています。効率的なセンサーを使用することで、水資源の最適な利用と作物の収穫量の最大化が実現できます。
土壌水分センサーは土壌水分量を推定する装置です。近年開発された土壌水分センサーは、2枚の導電板で構成されています。これらの導電板が導電性媒体（水など）に触れると、陽極から陰極へ電子が移動します。この電子の移動によって電流が発生し、電圧計で検出することができます。このセンサーは土壌中の水分を検出します。
場合によっては、土壌センサーは温度と湿度の両方を測定できるサーミスタと組み合わされます。これらのセンサーからのデータは処理され、自動洗浄システムに送信される単線双方向出力が生成されます。温度と湿度のデータが一定の閾値に達すると、ウォーターポンプのスイッチが自動的にオンまたはオフになります。
バイオレジスターは生体電子センサーの一種です。バイオエレクトロニクスは、植物の生理学的プロセスや形態学的特性を制御するために用いられます。近年、有機電気化学トランジスタ（OECT）をベースとした生体内センサー、一般にバイオレジスターと呼ばれるものが開発されました。このセンサーは、トマト栽培において、生育中のトマトの木部と篩部を流れる樹液の組成変化を評価するために用いられました。このセンサーは、植物の生理機能に干渉することなく、体内でリアルタイムに動作します。
バイオレジスターは植物の茎に直接埋め込むことができるため、干ばつ、塩分、水蒸気圧不足、高湿度などのストレス条件下における植物のイオン移動に関連する生理学的メカニズムをin vivoで観察することが可能です。バイオレジスターは病原体の検出や害虫駆除にも利用されています。また、植物の水分状態のモニタリングにも用いられています。