Bodensensoren sind eine Lösung, die sich in kleinerem Maßstab bewährt hat und für landwirtschaftliche Zwecke von unschätzbarem Wert sein könnte.
Was sind Bodensensoren?
Sensoren erfassen den Bodenzustand und ermöglichen so die Datenerfassung und -analyse in Echtzeit. Sensoren können nahezu alle Bodeneigenschaften, wie beispielsweise die DNA der Mikroorganismen, erfassen und so das Gleichgewicht in Richtung eines gesünderen Bodenmikrobioms, höherer Erträge und geringerer Ressourcennutzung verschieben.
Die verschiedenen Sensortypen in der Landwirtschaft nutzen unterschiedliche Methoden, wie etwa elektrische Signale und die Messung der Reflexion von Lichtwellen, um die wesentlichen Feldeigenschaften zu ermitteln, die den landwirtschaftlichen Betrieb verändern können.
Arten von Bodensensoren
Bodensensoren können Bodeneigenschaften wie Feuchtigkeitsgehalt, Temperatur, pH-Wert, Salzgehalt, Luftfeuchtigkeit, photosynthetische Strahlung und Nährstoffhaushalt messen—hauptsächlich der lebenswichtige Stickstoff, Phosphor und Kalium (NPK).
Zusätzlich zu den Vorteilen für die Ernteverwaltung, wie etwa einer besseren Kornqualität und einer geringeren Nährstoffauswaschung, können Bodensensoren auch Prognosen zu Wasserressourcen, Bodenstabilität und Klimawandel liefern.
Weitere Anwendungsfälle sind die Planung der Bewässerung, die Beurteilung von Wassereinzugsgebieten, die Erstellung mikrobieller Ökologieprofile und die Vorbeugung von Pflanzenkrankheiten.
Vorteile der Verwendung von Bodensensoren
Die Überwachung des Bodenzustands bietet Landwirten und Gärtnern viele Vorteile, darunter höhere Ernteerträge und eine verbesserte Ressourceneffizienz. IoT, Cloud-Dienste und KI-Integration ermöglichen es Landwirten, datenbasierte Entscheidungen zu treffen.
Sensoren optimieren den Düngemitteleinsatz, halten die Pflanzen gesund, maximieren die Ressourcen und minimieren den Abfluss und die Ausgasung, die die Umwelt belasten. Durch ständige Überwachung werden zudem Probleme wie Krankheitsausbrüche oder Bodenverdichtung vermieden.
Die Überwachung des Bodenzustands mithilfe von Bodensensoren kann auch den Dünge- und Wasserverbrauch optimieren.'Schätzungen zufolge werden etwa 30 % des in den USA ausgebrachten Stickstoffdüngers ausgewaschen und verunreinigen Wasserquellen. Selbst bei effizienten Bewässerungssystemen kann es zu einer Wasserverschwendung von bis zu 50 % kommen, und die Landwirtschaft ist für 70 % des weltweiten Süßwasserverbrauchs verantwortlich. Die Fähigkeit, die Bodenfeuchtigkeit effizient und effektiv wiederherzustellen, könnte große Auswirkungen haben.
Installieren und Kalibrieren von Bodensensoren
Für jeden Sensor gibt es eine eigene Installationsanleitung. Normalerweise erfordert die Installation jedoch das Graben eines Lochs oder Grabens innerhalb einer Pflanzenreihe und das Platzieren der Sensoren in verschiedenen Tiefen, auch in der Nähe der Pflanzenwurzeln.
Bei großen Flächen empfiehlt sich die Platzierung an Stellen, die dem restlichen Feld bzw. der zu bewirtschaftenden Bodenart entsprechen, in der Nähe von Wasserspendern und in direktem Bodenkontakt (d. h. ohne Lufteinschlüsse). Die Sensorstandorte sollten außerdem markiert oder anderweitig auf der Oberfläche markiert werden, um versehentliche Schäden zu vermeiden.
Neben der ordnungsgemäßen Installation ist die Sensorkalibrierung entscheidend. Bodensensoren erfassen Bodenfeuchtedaten als volumetrischen Wassergehalt (VWC), und jeder Bodentyp hat seinen eigenen VWC. Bodenfeuchtesensoren haben oft unterschiedliche Empfindlichkeiten und müssen möglicherweise einzeln kalibriert werden.
Fehlerbehebung
Geräteausfälle können durch elektrische Probleme, Störungen durch Wildtiere oder falsch angeschlossene Kabel verursacht werden. Eindringende Luft macht ein Tensiometer unzuverlässig. Die richtige Einbautiefe und die richtigen Abdichtungsmethoden können helfen, zukünftige Probleme zu vermeiden.
Zu den gängigen Techniken zur Fehlerbehebung gehören:
Überprüfung der Stromversorgung und der Schaltkreise
Reinigung der Sensoren ohne Chemie
Durchführung regelmäßiger Wartungsarbeiten zum Austausch beschädigter Teile gemäß Herstellerangaben's Reparaturanleitung
Überwachung der Bodengesundheit
Bodensensoren bieten eine präzisere und effizientere Strategie zur Beurteilung der Bodengesundheit. Herkömmliche Bodenuntersuchungen entsprechen einer Biopsie, die je nach Bodeneigenschaften Wochen oder Monate dauern kann.
Sensormessungen sind deutlich schneller und dauern ein bis zwei Stunden pro 50 Acres. Die Sensoren zeigen alles an, was für ein effizientes Pflanzenmanagement notwendig ist, einschließlich Wassergehalt, Wasserspannung und Vorhandensein organischer Stoffe—ein guter Indikator für die allgemeine Bodengesundheit—ohne dass Bodenproben physisch entnommen werden müssen.
Integration mit Farmmanagementsystemen
Laut einem Bericht von StartUS Insights sind Bodensensoren aufgrund ihrer Skalierbarkeit, Effizienz und Nützlichkeit die wirkungsvollste Bodenüberwachungstechnologie. Die Kombination von Bodensensoren mit anderen aufstrebenden Agrartechnologien, darunter KI-gestützte Bodenkartierung, Luftbildaufnahmen, automatisierte Bodenüberwachungsroboter, Emissionstracker, Augmented-Reality-Bodenanalyse, Nanotechnologie und Blockchain-Integration, kann das Farmmanagement optimieren.
Herausforderungen und Lösungen in der Bodensensorik
Laut einem Bericht der University of Nebraska aus dem Jahr 2020 nutzen nur 12 % der US-Farmen Bodenfeuchtesensoren zur Planung von Bewässerungsplänen. Bodensensoren sind dank deutlich verbesserter Zugänglichkeit, Benutzerfreundlichkeit sowie Datenverarbeitungs- und Anzeigemöglichkeiten praktikabler geworden, doch weitere Fortschritte sind erforderlich.
Bodensensoren müssen für eine weltweite Einführung kosteneffizienter und interoperabler werden. Es gibt viele verschiedene Sensortypen, was zu einem Mangel an Standardisierung und Kompatibilität führt.
Viele bestehende Technologien basieren auf proprietären Sensoren, was eine individuelle Anpassung erschweren kann. Fortschritte in der Sensortechnologie, wie sie beispielsweise von der UC Berkeley entwickelt wurden, vereinfachen das Onboarding, ermöglichen Live-Datenüberwachung und fördern eine agile Entscheidungsfindung in allen Bereichen und Märkten.
Fallstudien: Erfolgreiche Implementierung von Bodensensoren
Bodensensoren helfen Landwirten, Wasser und Geld zu sparen
Eine Studie der Clemson University ergab, dass Bodenfeuchtigkeitssensoren Landwirten helfen können,'durchschnittliches Nettoeinkommen um 20 % durch Verbesserung der Bewässerungseffizienz auf getesteten Feldern, auf denen Erdnüsse, Sojabohnen oder Baumwolle angebaut wurden.
Nachhaltigere Sportplätze
Auch Sportstätten setzen zunehmend auf Bodensensoren. Das Wembley-Stadion und der Citizens Bank Park (Heimstadion der Philadelphia Phillies) gehören laut dem Bodensensorhersteller Soil Scout zu den Sportstätten, die Bodensensoren einsetzen, um die Spielflächen optimal zu erhalten und gleichzeitig den Wasser- und Energieverbrauch zu optimieren.
Zukünftige Trends in der Bodensensortechnologie
Zu den neuen Trends zählt die Nanotechnologie mit Nanopartikeln auf Gold- oder Silberbasis, die die Sensorempfindlichkeit für die Erkennung von Bodenschadstoffen wie Schwermetallen erhöhen.
Mit Nanoverbindungen beschichtete Sensoren könnten die Bodeneigenschaften erfassen und bei schwankender Bodenqualität Nährstoffe wie Sauerstoff freisetzen. Andere Sensoren berechnen Bioindikatoren wie die Anzahl der Regenwürmer oder die Vielfalt der Mikroorganismen durch DNA-Analyse, um das Bodenmikrobiom zu verbessern.
Beitragszeit: 09.04.2024