Šiuolaikinės technologijos ir įvairių tipų bei paskirties jutikliai leidžia stebėti dirvožemio sveikatą nuotoliniu būdu ir sekti jo parametrus, kurių tiesiog neįmanoma lengvai ar greitai išmatuoti fiziškai.

Dirvožemio zondai (jutikliai) dabar yra itin tikslūs ir rodo kokybišką vaizdą, kas vyksta po žeme. Jie suteikia momentinę informaciją apie dirvožemio drėgmės kiekį, druskingumą, temperatūrą ir kt. Tai svarbi priemonė visiems, kurie dirba su dirvožemiu – nuo mažo miestelio ūkininko, bandančio padidinti savo pasėlių derlių, iki tyrėjų, tyrinėjančių, kaip dirvožemis sulaiko ir išskiria CO₂.

Dirvožemio jutiklių tipai

Vienas tiksliosios žemdirbystės tikslų yra pagerinti informacijos apie dirvožemio ir pasėlių savybes tikslumą, siekiant optimizuoti žemės ūkio sąnaudų valdymą pagal ekonomiškai pagrįstą vietinį poreikį. Kokių tipų yra dirvožemio jutiklių?

Dirvožemio pH jutikliai. Dirvožemio pH lygis ne tik turi įtakos joninei formai ir mikroelementų prieinamumui, bet ir daro didelę įtaką mikroorganizmų veiklai dirvožemyje. Per žemas arba per aukštas pH turi įtakos pagrindinių maisto medžiagų pasisavinimui ir augalų augimui. Vadinasi, kai dirvožemio pH yra už augalams reikalingo diapazono ribų, jie negali gerai augti.

Dirvožemio pH jutiklį sudaro metalinis zondas ir funkcinės vertės perjungimo įtaisas. Metalinis zondas, kaip pagrindinė techninės įrangos sistema, tiesiogiai liečiasi su dirvožemiu ir naudoja oksidaciją cheminėje reakcijoje, kad generuotų elektros srovę.

Išmatuotos pH vertės gali būti tiesiogiai rodomos kompiuterio monitoriuje.

Dirvožemio drėgmės jutikliai. Remiantis dirvožemio drėgmės jutiklių duomenimis, galima įvertinti sukaupto vandens kiekį dirvos paviršiuje. Dauguma rinkoje esančių dirvožemio drėgmės jutiklių drėgmę nustato varžiniu būdu, kai varža matuojama tarp dviejų į žemę įdėtų laidininkų. Šis metodas nėra labai tikslus, nes neatsižvelgiama į matuojamo dirvožemio elektrolitines savybes. Esant vienodai dirvožemio drėgmei, bet skirtingam rūgštingumui, rodmenys gali skirtis.

Dirvožemio drėgmės jutikliai pagal matavimo technologijas skirstomi į dvi kategorijas:

• vieni matuoja tūrinį vandens kiekį;
• kiti – dirvožemio įtempimą, kai jie įdedami į dirvožemio profilį.

Dirvožemio drėgmės jutiklis taip pat gali matuoti ir oro drėgmę. Jis kontaktuoja su temperatūros, šviesos, rūgšties, druskos ir kitais jutikliais, o tada prisijungia prie kompiuterio, kad analizuotų ir tyrinėtų pasėlių augimą, taip kontroliuodamas, kad pasėliai visada augtų tinkamomis aplinkos sąlygomis.

Temperatūros jutikliai. Dirvožemio temperatūros jutiklis gali stebėti dirvožemio, atmosferos ir vandens temperatūrą, dažniausiai naudojamas eksperimentuose ir moksliniuose tyrimuose. Dirvožemio temperatūra yra suprantama kaip žemės temperatūra ir bendrai sieja paviršiaus ir žemės temperatūrų vertes. Dirvožemio temperatūra glaudžiai susijusi su pasėlių augimu ir vystymusi, trąšų irimu ir organinių medžiagų kaupimu.

Dirvožemio temperatūra – svarbus aplinkos ir mikroklimato formavimosi veiksnys žemės ūkio gamyboje, todėl jos matavimas ir tyrimai yra reikšminga mikroklimato ir agrometeorologinio stebėjimo dalis. Dirvožemio temperatūros kilimą ir kritimą daugiausia lemia dirvožemio šilumos srauto dydis ir kryptis, tačiau taip pat tai susiję su dirvožemio šiluminėmis savybėmis, tokiomis kaip tūrio šiluminė talpa, šilumos laidumas, tankis, savitoji šiluma ir poringumas, dirvožemio drėgmės kiekis. Matuojant nehorizontalių paviršių temperatūrą, jai įtakos turi ir nuolydžio padėtis, ir dydis.

Soil Scout™ Hydra dirvožemio jutikliai beveik realiu laiku, belaidžiu būdu suteikia galimybę stebėti dirvožemio drėgmę ir temperatūrą. Šie jutikliai skirti montuoti po žeme, o duomenis perduoda priėmimo stočiai, sumontuotai lauko pakraštyje. Hydra jutiklį sudaro įmontuota antena, baterija, elektronika ir jutikliai.

Dirvožemio temperatūros jutiklis sukurtas naudojant termistoriaus principą, tačiau, palyginti su įprastu temperatūros jutikliu, jo korpuso struktūra patvaresnė ir sandaresnė, o būtent tai užtikrina, kad jis gali veikti ir būdamas giliai po žeme.

Dirvožemio sutankinimo jutikliai. Vienas iš dirvožemio parametrų, turinčių įtakos šaknų augimui, yra dirvožemio sutankinimas. Todėl svarbu, kad būtų galima nustatyti sutankintus sluoksnius, jų gylį, storį ir erdvinę vietą, nekasant lauke duobių kastuvu ar ekskavatoriumi.

Dirvožemio mechanikos įvertinimui įtakos turi veikimo gylis, greitis ir prietaiso geometrija. Žemėlapiai, sudaryti pagal sutankinimo jutiklių sistemas, gali būti naudojami įgyvendinant įvairias konkrečiai vietai būdingas valdymo strategijas. Pirmasis žingsnis standartizacijos link gali būti sistemų klasifikavimas ir veikimo parametrų apibrėžimas.

NPK jutikliai. Azotas, fosforas ir kalis yra būtini augalų augimo ir vystymosi elementai. Dirvožemyje azotas, fosforas ir kalis iš esmės egzistuoja kaip organiniai junginiai, jie grįžta į dirvą ir su augalinėmis liekanomis, šaknimis, tačiau nedidelis kiekis ir augalai jų negali panaudoti tiesiogiai. Žemės ūkio gamyboje turimo azoto, fosforo ir kalio kiekis dirvožemyje yra svarbus rodiklis, rodantis dirvožemio derlingumą ir padedantis priimti pasėlių tręšimo sprendimus.

Nitratų jutiklis. Negevo Ben Gurijono universiteto (Izraelis) mokslininkai, bendradarbiaudami su šalies technologijų įmonėmis, pristato naują technologiją, skirtą nitratams dirvožemyje matuoti tiesiogiai, realiu laiku ir nuolat. Ši technologija galėtų prisidėti prie trąšų naudojimo optimizavimo.

Optinio nitratų jutiklio veikimas pagrįstas absorbcijos spektroskopijos metodu. Technologija leidžia nuolat realiu laiku matuoti nitratų kiekį dirvos porų vandenyje. Pats jutiklis pasižymi atsparumu atšiaurioms cheminėms ir fizinėms dirvožemio sąlygoms ir gali aptikti nitratų koncentraciją nuo dešimčių iki šimtų milijoninių dalių (ppm), o tai labai svarbu auginant pasėlius. Jutiklio gebėjimas nuolat matuoti nitratų kiekį dirvožemyje leidžia labai detaliai atvaizduoti greitai besikeičiančias nitratų koncentracijas dirvožemio tirpale.

Mokslininkai teigia, kad natūralūs nitratų kiekiai gruntiniame vandenyje paprastai yra labai nedideli. Tačiau perteklinis trąšų naudojimas žemės ūkyje dažnai sukelia nitratų išplovimą iš dirvožemio į vandens telkinius ar gruntinius vandenis. Padidėjęs nitratų kiekis vandenyje yra viena iš pagrindinių geriamojo vandens netinkamumo vartoti priežasčių ir aplinkosauginių problemų.

Dabartiniai dirvožemio nitratų matavimo metodai yra sudėtingi, reikalauja daug darbo ir realiu laiku nesuteikia informacijos apie faktinę maistinių medžiagų koncentraciją dirvožemyje. Naujos kartos nitratų jutiklis leidžia stebėti nitratų kiekį dirvožemyje realiu laiku, todėl gali pateikti ūkininkams vertingų duomenų apie pasėliams prieinamą maistinių medžiagų kiekį. Šis technologinis sprendimas leidžia optimizuoti trąšų naudojimą ir taip išvengti pertręšimo, taip pat taupo pasėliams laistyti skirtus vandens išteklius, mažina jų taršą.

Duomenys suteikia konkurencinį pranašumą

Daugiau išmatuotų ir surinktų duomenų reiškia, kad ūkis gali pasiekti geresnius rezultatus. Prieiga prie daugybės duomenų ir sudėtingos analizės gali pasiūlyti ūkininkui įvairių pranašumų, pvz., suteikia neįkainojamą įžvalgą apie ūkio būklę, leidžia geriau stebėti įrangos efektyvumą, personalo veiklą ir kt. Mažesnė gamybos rizika, mažesnės ir atliekos.

Išmanusis ūkininkavimas užtikrina patikimesnes produkcijos prognozes. Tai labai svarbu, nes padeda žemdirbiams planuoti produktų paskirstymą ir įvertinti derlių. Jei ūkininkas gali pagrįstai prognozuoti, kiek derliaus nuims, ras ir būdą, kaip užtikrinti, kad jis nesupūtų laukuose. Geresnė derliaus kokybė, didesni kiekiai, duomenimis pagrįstas ūkininkavimas leidžia griežtai kontroliuoti visą procesą ir išlaikyti aukštus kokybės standartus. Išmaniųjų technologijų naudojimas taip pat padidina derlių, nes pagerėja pasėlių sveikata.