토양 센서는 소규모에서 그 장점이 입증된 솔루션 중 하나이며 농업 목적으로 매우 귀중하게 활용될 수 있습니다.
토양 센서란 무엇인가?
센서는 토양 상태를 추적하여 실시간 데이터 수집 및 분석을 가능하게 합니다. 센서는 상주 미생물의 DNA를 포함한 거의 모든 토양 특성을 추적하여 건강한 토양 미생물군, 수확량 증가, 자원 사용량 감소를 위한 균형을 맞출 수 있습니다.
농업에 사용되는 다양한 유형의 센서는 전기 신호 및 빛 파장의 반사 측정과 같은 다양한 방법을 사용하여 농업 운영을 혁신할 수 있는 필수적인 현장 특성을 확인합니다.
토양 센서의 종류
토양 센서는 수분 함량, 온도, pH, 염도, 습도, 광합성 방사선 및 영양소 균형과 같은 토양 특성을 측정할 수 있습니다.—주로 필수적인 질소, 인, 칼륨(NPK)입니다.
토양 센서는 곡물 품질 향상, 영양소 유출 감소 등 작물 관리에 도움이 될 뿐만 아니라, 수자원, 토지 안정성, 기후 변화에 대한 예측에도 도움을 줄 수 있습니다.
기타 사용 사례로는 관개 일정 계획, 유역 평가, 미생물 생태 프로파일링, 식물 질병 예방 등이 있습니다.
토양 센서 사용의 이점
토양 상태 추적은 농부와 정원사에게 작물 수확량 증가 및 자원 효율성 향상 등 많은 이점을 제공합니다. IoT, 클라우드 서비스, AI 통합을 통해 재배자는 데이터 기반 의사 결정을 내릴 수 있습니다.
센서는 비료 사용을 최적화하고, 식물을 건강하게 유지하며, 자원을 극대화하고, 환경을 해치는 유출과 가스 발생을 최소화합니다. 또한 지속적인 모니터링을 통해 병원균 발생이나 토양 압축과 같은 문제를 예방할 수 있습니다.
토양 센서를 사용하여 토양 상태를 모니터링하면 비료와 물 사용을 최적화할 수도 있습니다.'미국에서 사용되는 질산 비료의 약 30%가 수원을 씻어내 오염시키는 것으로 추산됩니다. 아무리 효율적인 관개 시스템이라도 최대 50%의 물 낭비에 이를 수 있으며, 농업은 전 세계 담수 사용량의 70%를 차지합니다. 토양 수분을 효율적이고 효과적으로 보충하는 능력은 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
토양 센서 설치 및 보정
각 센서마다 설치 가이드가 있지만, 일반적으로 설치하려면 작물 줄 내부에 구멍이나 도랑을 파고 식물 뿌리 근처를 포함한 여러 깊이에 센서를 설치해야 합니다.
넓은 지역에 걸쳐, 모범 사례에 따르면 관리 대상 경작지 또는 토양 유형을 나타내는 위치에, 수분 배출구 근처, 토양과 직접 접촉하는 위치(즉, 공기 주머니가 없는 위치)에 설치하는 것이 좋습니다. 센서 설치 위치는 우발적인 손상을 방지하기 위해 표면에 표시하거나 다른 방법으로 표시해야 합니다.
적절한 설치 외에도 센서 교정이 중요합니다. 토양 센서는 토양 수분 데이터를 체적 수분 함량(VWC)으로 기록하며, 각 토양 유형마다 고유한 VWC를 갖습니다. 토양 수분 센서는 종종 감도가 다르므로 개별적으로 교정해야 할 수도 있습니다.
문제 해결
장비 고장은 전기 문제, 야생 동물의 간섭, 또는 전선 연결 불량으로 인해 발생할 수 있습니다. 장력계에 공기가 새어 들어오면 장비의 신뢰성이 떨어집니다. 적절한 설치 깊이와 방수 방법을 확보하면 향후 문제를 예방하는 데 도움이 됩니다.
일반적인 문제 해결 기술은 다음과 같습니다.
전원 공급 장치 및 회로 점검
화학 물질을 사용하지 않고 센서 청소
제조사에 따라 손상된 부품을 교체하기 위한 정기적인 유지관리 수행's 수리 가이드
토양 건강 모니터링
토양 센서는 토양 건강 평가를 위한 더욱 정확하고 간소화된 전략을 제공합니다. 기존의 토양 평가는 생검과 같은 것으로, 토양 특성에 따라 몇 주에서 몇 달이 걸릴 수 있습니다.
센서 측정은 훨씬 빨라서 50에이커당 한두 시간이 걸립니다. 센서는 수분 함량, 수분 장력, 유기물 존재 여부 등 효율적인 작물 관리에 필요한 모든 정보를 표시합니다.—전반적인 토양 건강의 좋은 지표—토양 샘플을 물리적으로 제거할 필요 없이.
농장 관리 시스템과의 통합
StartUS Insights 보고서에 따르면, 토양 센서는 확장성, 효율성, 그리고 유용성 측면에서 가장 큰 영향력을 가진 토양 모니터링 기술입니다. AI 기반 토양 매핑, 항공 영상, 자동 토양 모니터링 로봇, 배출량 추적기, 증강 현실 토양 분석, 나노 기술, 블록체인 통합 등 급성장하는 다른 농업 기술과 토양 센서를 결합하면 농장 관리를 최적화할 수 있습니다.
토양 센서 기술의 과제와 해결책
2020년 네브래스카 대학교 보고서에 따르면, 미국 농장의 12%만이 관개 일정을 결정하기 위해 토양 수분 센서를 사용하고 있습니다. 토양 센서는 접근성, 사용자 친화성, 데이터 처리 및 표시 기능의 상당한 개선으로 더욱 실용적이 되었지만, 더 많은 발전이 필요합니다.
토양 센서는 전 세계적으로 도입되기 위해 비용 효율성과 상호 운용성을 높여야 합니다. 다양한 유형의 센서가 존재하여 표준화와 호환성이 부족합니다.
기존 기술의 상당수는 독점 센서에 의존하여 사용자 정의가 어려울 수 있습니다. UC 버클리에서 개발한 것과 같은 센서 기술의 발전은 온보딩을 간소화하여 실시간 데이터 모니터링을 제공하고 다양한 분야와 시장에서 민첩한 의사 결정을 촉진합니다.
사례 연구: 토양 센서의 성공적인 구현
토양 센서, 농부들의 물과 비용 절감에 도움
클렘슨 대학 연구에 따르면 토양 수분 센서가 농부들에게 도움이 될 수 있다고 합니다.'땅콩, 콩, 면화를 재배하는 시험 농지에서 관개 효율성을 높여 평균 순수익을 20% 늘렸습니다.
더욱 지속 가능한 스포츠 경기장
스포츠 경기장에서도 토양 센서를 도입하고 있습니다. 토양 센서 제조업체인 Soil Scout에 따르면, 웸블리 스타디움과 시티즌스 뱅크 파크(필라델피아 필리스의 홈구장)는 물과 에너지 사용을 극대화하면서 경기장 표면을 싱싱하게 유지하기 위해 토양 센서를 사용하는 스포츠 경기장 중 하나입니다.
토양 센서 기술의 미래 동향
새로운 트렌드로는 금이나 은을 기반으로 한 나노 입자를 이용한 나노기술이 있는데, 이를 통해 중금속과 같은 토양 오염 물질을 감지하는 센서 감도가 높아집니다.
나노 화합물로 코팅된 센서는 토양 특성을 추적하여 토양 질 변화에 따라 산소와 같은 영양분을 방출할 수 있습니다. 또한, DNA 분석을 통해 지렁이 개체 수나 미생물 다양성과 같은 생물 지표를 계산하여 토양 미생물군집을 개선하는 센서도 있습니다.
게시 시간: 2024년 4월 9일