概要：伝統的な農業から精密農業、スマート農業への変革の波の中で、水質pHセンサーは、馴染みのない実験室機器から、圃場の「インテリジェントな味覚」へと進化しています。灌漑用水のpHをリアルタイムで監視することで、作物の生育を守り、科学的な水と肥料の管理において重要な要素となっています。
I. 事例の背景：「トマトバレー」の苦境
中国東部にある「グリーンソース」近代農業実証基地には、「トマトバレー」として知られる高品質のミニトマトを栽培するための500エーカーの近代的なガラス温室がありました。農場長の王さんは、常にある問題に悩まされていました。それは、作物の生育にムラがあり、葉が黄変したり、一部の地域で発育が遅れたりすること、そして肥料効率が低いことでした。
予備調査の結果、害虫、病気、栄養不足は除外されました。最終的に焦点は灌漑用水に移りました。水源は近くの川と雨水で、そのpH値は天候や環境の変化によって変動していました。不安定な水質pHが肥料の利用可能性に影響を与え、観察された問題を引き起こしているのではないかと疑われました。
II. 解決策：インテリジェントpHモニタリングシステムの導入
この問題を確実に解決するために、「グリーンソース」基地は、オンライン水質 pH センサーに基づくインテリジェントな灌漑用水監視システムを導入し、展開しました。
- システム構成:
- オンラインpHセンサー：各温室の灌水主取水管と肥料混合タンクの出口に直接設置します。これらのセンサーは電極法に基づいて動作し、水のpHを連続的かつリアルタイムで検出します。
- データ収集および伝送モジュール: センサーからのアナログ信号をデジタル信号に変換し、モノのインターネット (IoT) テクノロジーを介して中央制御プラットフォームにワイヤレスで送信します。
- スマート中央制御プラットフォーム: pH データの受信、保存、表示、分析、および管理しきい値の設定を行うクラウドベースのソフトウェア システム。
- 自動調整システム（オプション）：プラットフォームにリンクされており、値が範囲外になったときに少量の酸（リン酸など）またはアルカリ（水酸化カリウムなど）溶液の注入を自動的に制御して、pH を正確に調整します。
- ワークフロー:
- リアルタイム監視: 灌漑用水の pH 値は、点滴灌漑システムに入る前にセンサーによってリアルタイムで捕捉されます。
- 閾値アラーム：チェリートマトの生育に最適なpH範囲（5.5～6.5）は、中央制御プラットフォームで設定されています。pHが5.5を下回るか6.5を超えると、システムはモバイルアプリまたはコンピューターを介して管理者に直ちにアラートを送信します。
- データ分析: プラットフォームは pH トレンド チャートを生成し、管理者が pH 変動のパターンと原因を分析するのに役立ちます。
- 自動/手動調整：システムは全自動モードに設定でき、酸またはアルカリを添加してpHを目標値（例：6.0）に正確に調整します。また、管理者はアラートを受信して遠隔から手動で調整システムを起動することもできます。
III. アプリケーションの結果と価値
システムの使用開始から3か月後、「グリーンソース」基地は大きな経済的・環境的利益を達成しました。
- 肥料効率の向上、コスト削減：
- 窒素、リン、カリウムなどのほとんどの栄養素は、弱酸性環境（pH 5.5～6.5）で植物に最もよく吸収されます。pHを正確に制御することで、肥料利用効率が約15%向上し、収量を維持しながら肥料使用量を約10%削減できます。
- 作物の健康状態の改善、品質と収穫量の向上：
- 高pHによって鉄やマンガンなどの微量栄養素が閉じ込められ、植物が利用できなくなることで発生する「栄養欠乏クロロシス」（葉の黄化）などの問題を解決しました。作物の生育は均一になり、葉は健康的な緑色になりました。
- ミニトマトの糖度、味、そして品質は大幅に向上しました。市場性果実率は8%増加し、経済的収益に直接的な貢献を果たしました。
- 精密な管理を可能にし、労力を削減：
- 頻繁な手作業によるサンプリングと検査を必要とする時代遅れの方法を、pH試験紙やポータブルメーターに置き換えました。24時間365日無人監視を可能にし、大幅な省力化と人的ミスの排除を実現しました。
- 管理者はスマートフォンを通じていつでもどこでも灌漑システム全体の水質状態を確認できるため、管理効率が大幅に向上します。
- システムの詰まりを防止し、メンテナンスコストを削減:
- pH値が高すぎると、水中のカルシウムイオンとマグネシウムイオンが沈殿し、繊細な点滴灌漑装置を詰まらせるスケールが形成される可能性があります。適切なpH値を維持することで、スケールの形成を効果的に遅らせ、点滴灌漑システムの寿命を延ばし、メンテナンスの頻度とコストを削減できます。
IV. 今後の展望
水pHセンサーの応用範囲はこれだけにとどまりません。将来のスマート農業の構想においては、さらに重要な役割を果たすでしょう。
- 施肥システムとの緊密な統合: pH センサーは、EC (電気伝導率) センサーおよびさまざまなイオン選択電極 (硝酸塩、カリウムなど) と組み合わせて、オンデマンドの施肥と精密灌漑のための完全な「栄養診断システム」を形成します。
- AI を活用した予測制御: システムは、過去の pH データ、気象データ、作物の成長モデルを AI アルゴリズムで分析することで、pH の傾向を予測し、積極的に介入することで、「リアルタイム制御」から「予測調整」へと移行します。
- 水産養殖と土壌モニタリングへの拡張: 同じ技術を水産養殖池の水質管理に適用し、土壌 pH の現場モニタリングのプローブとして使用することで、包括的な農業環境モニタリング ネットワークを構築できます。
結論：
「グリーンソース」ベースの事例は、ごく普通の水pHセンサーが水資源管理と作物の栄養状態を繋ぐ架け橋であることを如実に示しています。継続的かつ正確なデータを提供することで、従来の「経験に基づく農業」を「データ駆動型スマート農業」へと推進し、節水、施肥量の削減、品質向上、効率向上、そして持続可能な農業発展の実現に向けた確かな技術支援を提供します。
弊社では、次のようなさまざまなソリューションもご提供できます。
1. 多項目水質測定用ハンドヘルドメーター
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投稿日時: 2025年10月22日