เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินเป็นจุดสนใจของการวิจัยด้านการชลประทาน

เนื่องจากปีที่แห้งแล้งเริ่มมีจำนวนมากกว่าปีที่มีฝนตกชุกในพื้นที่ทางตะวันออกเฉียงใต้ตอนล่าง การชลประทานจึงกลายเป็นสิ่งจำเป็นมากกว่าสิ่งฟุ่มเฟือย ส่งผลให้เกษตรกรต้องมองหาวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการกำหนดเวลาที่เหมาะสมในการชลประทานและปริมาณน้ำที่ควรให้ เช่น การใช้เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดิน
นักวิจัยที่อุทยานชลประทานสตรีปลิงในเมืองคามิลลา รัฐจอร์เจีย กำลังสำรวจทุกแง่มุมของการชลประทาน รวมถึงการใช้เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดิน และระบบส่งข้อมูลทางวิทยุที่จำเป็นในการส่งข้อมูลกลับไปยังเกษตรกร ตามที่แคลวิน เพอร์รี หัวหน้าอุทยานกล่าว
“การชลประทานในจอร์เจียเติบโตขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา” เพอร์รีกล่าว “ปัจจุบันเรามีระบบชลประทานแบบหมุนรอบศูนย์กลางมากกว่า 13,000 ระบบทั่วรัฐ โดยมีพื้นที่ชลประทานมากกว่า 1,000,000 เอเคอร์ อัตราส่วนของน้ำบาดาลต่อน้ำผิวดินที่ใช้ในการชลประทานอยู่ที่ประมาณ 2:1”
เขากล่าวเสริมว่า ระบบชลประทานแบบหมุนรอบแกนกลางกระจุกตัวอยู่ในทางตะวันตกเฉียงใต้ของรัฐจอร์เจีย โดยกว่าครึ่งหนึ่งของระบบชลประทานแบบหมุนรอบแกนกลางทั้งหมดในรัฐอยู่ในลุ่มแม่น้ำฟลินท์ตอนล่าง
คำถามหลักๆ ที่ถามกันในการชลประทานคือ ควรชลประทานเมื่อไหร่ และควรชลประทานปริมาณเท่าใด เพอร์รีกล่าว “เรารู้สึกว่าหากการชลประทานมีการกำหนดเวลาและตารางการทำงานที่ดีขึ้น จะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ เราอาจสามารถลดจำนวนครั้งในการชลประทานในช่วงปลายฤดูได้ หากระดับความชื้นในดินอยู่ในระดับที่เหมาะสม และอาจประหยัดค่าใช้จ่ายในการชลประทานได้ด้วย”
เขากล่าวว่ามีหลายวิธีในการวางแผนการให้น้ำ
“ประการแรก คุณสามารถทำได้ด้วยวิธีแบบดั้งเดิม โดยการออกไปสำรวจในแปลงนา ตรวจสอบความชื้นในดิน หรือสังเกตใบของพืช หรือคุณสามารถคาดการณ์การใช้น้ำของพืชได้ คุณสามารถใช้เครื่องมือวางแผนการให้น้ำที่ตัดสินใจเรื่องการให้น้ำโดยอิงจากการวัดความชื้นในดิน”
อีกทางเลือกหนึ่ง
“อีกทางเลือกหนึ่งคือการติดตามสถานะความชื้นในดินอย่างต่อเนื่องโดยใช้เซ็นเซอร์ที่ติดตั้งในพื้นที่ ข้อมูลนี้สามารถส่งต่อมาถึงคุณหรือเก็บรวบรวมจากพื้นที่ได้” เพอร์รีกล่าว
เขาตั้งข้อสังเกตว่า ดินในเขตที่ราบชายฝั่งตะวันออกเฉียงใต้มีความแปรปรวนสูง และเกษตรกรไม่ได้มีดินประเภทเดียวกันในแปลงของตน ด้วยเหตุนี้ การให้น้ำอย่างมีประสิทธิภาพในดินเหล่านี้จึงทำได้ดีที่สุดโดยใช้การจัดการเฉพาะพื้นที่ และอาจรวมถึงการใช้ระบบอัตโนมัติโดยใช้เซ็นเซอร์ด้วย เขากล่าว
“มีหลายวิธีในการรับข้อมูลความชื้นในดินจากหัววัดเหล่านี้ วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้ระบบส่งข้อมูลทางไกล เกษตรกรยุ่งมาก และพวกเขาไม่ต้องการออกไปที่แปลงนาแต่ละแปลงเพื่ออ่านค่าเซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินหากไม่จำเป็น มีหลายวิธีที่จะได้รับข้อมูลนี้” เพอร์รีกล่าว
เขากล่าวว่า เซ็นเซอร์เหล่านี้แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินยี่ห้อ Watermark และเซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินแบบใช้ตัวเก็บประจุรุ่นใหม่บางรุ่น
มีผลิตภัณฑ์ใหม่วางจำหน่ายแล้ว โดยการผสมผสานชีววิทยาของพืชและวิทยาศาสตร์การเกษตร สามารถบ่งชี้ระดับความเครียดสูง โรคพืช สุขภาพของพืชผล และความต้องการน้ำของพืชได้
เทคโนโลยีนี้อิงตามสิทธิบัตรของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ (USDA) ที่รู้จักกันในชื่อ BIOTIC (Biologically Identified Optimal Temperature Interactive Console) เทคโนโลยีนี้ใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิของใบและทรงพุ่มของพืชเพื่อระบุภาวะขาดน้ำ
เซ็นเซอร์นี้ซึ่งติดตั้งอยู่ในแปลงเพาะปลูก จะทำการวัดค่าและส่งข้อมูลไปยังสถานีฐาน
ระบบนี้คาดการณ์ว่า หากพืชของคุณอยู่ในอุณหภูมิสูงเกินกว่าค่าสูงสุดที่กำหนดไว้เป็นเวลานานเกินไป พืชจะประสบภาวะขาดน้ำ หากคุณให้น้ำแก่พืช อุณหภูมิของทรงพุ่มก็จะลดลง พวกเขาได้พัฒนาอัลกอริทึมสำหรับพืชหลายชนิดแล้ว
เครื่องมืออเนกประสงค์
“ระบบส่งข้อมูลทางไกลด้วยคลื่นวิทยุ คือการรับข้อมูลจากจุดหนึ่งในแปลงนาไปยังตัวรับสัญญาณของคุณที่อยู่บริเวณขอบแปลงนา วิธีนี้คุณไม่จำเป็นต้องเดินเข้าไปในแปลงนาพร้อมกับแล็ปท็อป ต่อเข้ากับกล่องรับสัญญาณ และดาวน์โหลดข้อมูล คุณสามารถรับข้อมูลได้อย่างต่อเนื่อง หรือคุณอาจติดตั้งวิทยุไว้ใกล้กับเซ็นเซอร์ในแปลงนา อาจจะยกให้สูงขึ้นเล็กน้อย แล้วส่งข้อมูลกลับไปยังฐานที่ตั้งในสำนักงาน”
เพอร์รีกล่าวว่า ที่สวนชลประทานทางตะวันตกเฉียงใต้ของรัฐจอร์เจีย นักวิจัยกำลังทำงานเกี่ยวกับเครือข่ายแบบ Mesh Network โดยติดตั้งเซ็นเซอร์ราคาไม่แพงไว้ในพื้นที่ เซ็นเซอร์เหล่านี้จะสื่อสารกันเอง แล้วส่งข้อมูลกลับไปยังสถานีฐานที่อยู่ขอบพื้นที่หรือจุดศูนย์กลางของระบบชลประทาน
มันช่วยให้คุณตอบคำถามได้ว่าควรรดน้ำเมื่อไหร่และควรรดน้ำมากแค่ไหน หากคุณสังเกตข้อมูลจากเซ็นเซอร์วัดความชื้นในดิน คุณจะเห็นการลดลงของความชื้นในดิน ซึ่งจะทำให้คุณทราบว่าความชื้นลดลงเร็วแค่ไหน และทำให้คุณรู้ว่าต้องรดน้ำเร็วแค่ไหน
“เพื่อให้ทราบปริมาณที่ควรใช้ ให้สังเกตข้อมูล และดูว่าความชื้นในดินเพิ่มขึ้นลงไปถึงระดับรากพืชในช่วงเวลานั้นหรือไม่”