Colleen Josephson, Assistenzprofessorin für Elektrotechnik und Informatik an der University of California, Santa Cruz, hat einen Prototyp eines passiven Funkfrequenz-Etiketts entwickelt. Dieses kann unterirdisch vergraben werden und Funkwellen von einem oberirdischen Lesegerät reflektieren, das entweder von einer Person getragen, von einer Drohne transportiert oder an einem Fahrzeug montiert wird. Der Sensor liefert Landwirten Informationen über den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, basierend auf der Laufzeit der Funkwellen.
Josephsons Ziel ist es, den Einsatz von Fernerkundung bei Bewässerungsentscheidungen zu fördern.
„Die übergeordnete Motivation besteht darin, die Präzision der Bewässerung zu verbessern“, sagte Josephson. „Jahrzehntelange Studien zeigen, dass man durch den Einsatz sensorgestützter Bewässerung Wasser spart und gleichzeitig hohe Erträge erzielt.“
Die derzeitigen Sensornetzwerke sind jedoch teuer, da sie Solarpaneele, Verkabelung und Internetverbindungen erfordern, die für jeden Messpunkt Tausende von Dollar kosten können.
Der Haken dabei ist, dass sich der Leser in unmittelbarer Nähe des Transponders befinden muss. Sie schätzt, dass ihr Team das System in einer Entfernung von bis zu 10 Metern über der Erde und bis zu einer Tiefe von nur 1 Meter im Boden zum Laufen bringen kann.
Josephson und ihr Team haben einen erfolgreichen Prototyp des Tags entwickelt, eine Box von etwa der Größe eines Schuhkartons, die den mit zwei AA-Batterien betriebenen Funkfrequenz-Tag und ein oberirdisches Lesegerät enthält.
Gefördert durch ein Stipendium der Stiftung für Lebensmittel- und Agrarforschung plant sie, das Experiment mit einem kleineren Prototyp zu wiederholen und Dutzende davon herzustellen – genug für Feldversuche auf kommerziell bewirtschafteten Betrieben. Die Versuche werden mit Blattgemüse und Beeren durchgeführt, da dies die Hauptanbauprodukte im Salinas Valley nahe Santa Cruz sind, erklärte sie.
Ein Ziel ist es, herauszufinden, wie gut sich das Signal durch dichte Baumkronen hindurch ausbreitet. Bisher wurden an der Station Sensoren in der Nähe von Tropfschläuchen bis zu einer Tiefe von 75 cm vergraben, wodurch genaue Messwerte aus dem Boden gewonnen werden.
Experten für Bewässerung im Nordwesten begrüßten die Idee – Präzisionsbewässerung ist in der Tat teuer – hatten aber viele Fragen.
Chet Dufault, ein Landwirt, der automatisierte Bewässerungsanlagen einsetzt, findet das Konzept gut, schreckt aber vor dem Arbeitsaufwand zurück, der nötig wäre, um den Sensor in die Nähe des Etiketts zu bringen.
„Wenn Sie jemanden schicken müssen oder selbst … können Sie genauso einfach in 10 Sekunden eine Bodenprobe einführen“, sagte er.
Troy Peters, Professor für biologische Systemtechnik an der Washington State University, hinterfragte, wie sich Bodenart, Dichte, Textur und Unebenheit auf die Messwerte auswirken und ob jeder Standort einzeln kalibriert werden müsse.
Hunderte von Sensoren, die von Technikern des Unternehmens installiert und gewartet werden, kommunizieren per Funk mit einem einzigen, solarbetriebenen Empfänger in bis zu 450 Metern Entfernung. Dieser überträgt die Daten anschließend in die Cloud. Die Akkulaufzeit ist kein Problem, da die Techniker jeden Sensor mindestens einmal jährlich überprüfen.
Josephsons Prototypen stammen aus der Zeit vor 30 Jahren, sagte Ben Smith, technischer Bewässerungsspezialist bei Semios. Er erinnert sich an vergrabene Systeme mit freiliegenden Drähten, die ein Arbeiter manuell an einen tragbaren Datenlogger anschließen musste.
Moderne Sensoren können Daten zu Wasser, Nährstoffen, Klima, Schädlingen und vielem mehr erfassen. Beispielsweise messen die Bodendetektoren des Unternehmens alle 10 Minuten und ermöglichen es Analysten so, Trends zu erkennen.
Veröffentlichungsdatum: 06.05.2024