เซ็นเซอร์ความชื้นในดินเป็นจุดเน้นของการวิจัยการชลประทาน

เมื่อปีที่แล้งเริ่มมีจำนวนมากกว่าปีที่มีฝนตกชุกในบริเวณตะวันออกเฉียงใต้ตอนล่าง การชลประทานจึงกลายมาเป็นสิ่งจำเป็นมากกว่าความหรูหรา ทำให้เกษตรกรต้องแสวงหาวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการกำหนดเวลาให้น้ำและปริมาณการให้น้ำ เช่น การใช้เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดิน
นักวิจัยที่ Stripling Irrigation Park ในเมือง Camilla รัฐจอร์เจีย กำลังศึกษาเกี่ยวกับทุกแง่มุมของการชลประทาน รวมถึงการใช้เซ็นเซอร์ความชื้นในดินและระบบส่งข้อมูลทางวิทยุที่จำเป็นในการส่งข้อมูลกลับไปยังเกษตรกร Calvin Perry ผู้ดูแลสวนสาธารณะกล่าว
“การชลประทานในรัฐจอร์เจียเติบโตขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา” เพอร์รีกล่าว “ปัจจุบันเรามีระบบชลประทานแบบแกนหมุนกลางมากกว่า 13,000 แห่งในรัฐ ครอบคลุมพื้นที่ชลประทานมากกว่า 1,000,000 เอเคอร์ อัตราส่วนของน้ำใต้ดินต่อน้ำผิวดินอยู่ที่ประมาณ 2:1”
เขากล่าวเสริมว่าความเข้มข้นของจุดหมุนศูนย์กลางอยู่ที่จอร์เจียตะวันตกเฉียงใต้ โดยจุดหมุนศูนย์กลางมากกว่าครึ่งหนึ่งอยู่ในรัฐที่ลุ่มแม่น้ำฟลินท์ตอนล่าง
คำถามหลักๆ ที่ถูกถามเกี่ยวกับการชลประทานคือ ฉันต้องรดน้ำเมื่อไหร่ และต้องรดน้ำมากแค่ไหน? เพอร์รี่กล่าว “เราคิดว่าหากมีการกำหนดเวลาและกำหนดวันรดน้ำที่ดีขึ้น การชลประทานก็จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น เราอาจประหยัดการชลประทานได้ในช่วงปลายฤดูกาล หากระดับความชื้นในดินอยู่ในระดับที่เหมาะสม และบางทีเราอาจประหยัดค่าใช้จ่ายในการชลประทานได้”
เขาบอกว่ามีหลายวิธีในการกำหนดตารางการชลประทาน
“อย่างแรก คุณสามารถทำแบบเดิมได้โดยการออกไปในทุ่งนา เตะดิน หรือดูใบไม้บนต้นพืช หรือคุณสามารถคาดการณ์การใช้น้ำของพืชได้ คุณสามารถใช้เครื่องมือจัดตารางการชลประทานที่ตัดสินใจเกี่ยวกับการชลประทานโดยอิงจากการวัดความชื้นในดิน
อีกทางเลือกหนึ่ง
“อีกทางเลือกหนึ่งคือการติดตามสถานะความชื้นในดินโดยอาศัยเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งไว้ในแปลง ข้อมูลนี้สามารถส่งต่อถึงคุณหรือรวบรวมจากแปลงก็ได้” เพอร์รีกล่าว
เขาตั้งข้อสังเกตว่าดินในพื้นที่ราบชายฝั่งตะวันออกเฉียงใต้มีความหลากหลายมาก และเกษตรกรไม่มีดินชนิดใดชนิดหนึ่งในแปลงปลูก ด้วยเหตุนี้ การชลประทานในดินเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพจึงทำได้ดีที่สุดโดยใช้การจัดการเฉพาะพื้นที่ หรืออาจใช้ระบบอัตโนมัติโดยใช้เซ็นเซอร์ เขากล่าว
“มีหลายวิธีในการรับข้อมูลความชื้นในดินจากหัววัดเหล่านี้ วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้อุปกรณ์ส่งข้อมูลทางไกล เกษตรกรมีงานยุ่งมาก และไม่ต้องการออกไปอ่านค่าเซ็นเซอร์ความชื้นในดินตามแปลงเพาะปลูกหากไม่จำเป็น มีหลายวิธีในการรับข้อมูลนี้” เพอร์รีกล่าว
เซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลักๆ คือ เซ็นเซอร์วัดความชื้นในดิน Watermark และเซ็นเซอร์วัดความชื้นในดินชนิดความจุรุ่นใหม่บางรุ่น เขากล่าว
มีผลิตภัณฑ์ใหม่ออกสู่ตลาด การผสมผสานระหว่างชีววิทยาพืชและวิทยาศาสตร์การเกษตร จะช่วยบ่งชี้ระดับความเครียดสูง โรคพืช สถานะสุขภาพของพืช และความต้องการน้ำของพืช
เทคโนโลยีนี้ใช้สิทธิบัตรของ USDA ที่รู้จักกันในชื่อ BIOTIC (Biologically Identified Optimal Temperature Interactive Console) เทคโนโลยีนี้ใช้เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิเรือนยอดของพืช เพื่อประเมินภาวะขาดน้ำ
เซ็นเซอร์นี้ซึ่งวางไว้ในแปลงของผู้ปลูกจะอ่านค่าและส่งข้อมูลดังกล่าวไปยังสถานีฐาน
ระบบคาดการณ์ว่าหากพืชของคุณใช้เวลาเกินอุณหภูมิสูงสุดหลายนาที พืชจะประสบปัญหาการขาดความชื้น หากคุณรดน้ำพืช อุณหภูมิของเรือนยอดจะลดลง พวกเขาได้พัฒนาอัลกอริทึมสำหรับพืชหลายชนิด
เครื่องมืออเนกประสงค์
“การส่งข้อมูลทางวิทยุโดยพื้นฐานแล้วคือการส่งข้อมูลนั้นจากจุดหนึ่งในสนามไปยังรถกระบะของคุณที่ขอบสนาม วิธีนี้ทำให้คุณไม่ต้องเดินเข้าไปในสนามพร้อมกับคอมพิวเตอร์แล็ปท็อป เชื่อมต่อกับกล่อง และดาวน์โหลดข้อมูล คุณสามารถรับข้อมูลได้อย่างต่อเนื่อง หรือคุณสามารถติดตั้งวิทยุไว้ใกล้กับเซ็นเซอร์ในสนาม อาจจะติดตั้งให้สูงขึ้นอีกหน่อย แล้วคุณก็จะสามารถส่งข้อมูลนั้นกลับไปยังฐานปฏิบัติการของสำนักงานได้”
ที่สวนชลประทานทางตะวันตกเฉียงใต้ของรัฐจอร์เจีย นักวิจัยกำลังทำงานกับเครือข่ายเมช (Mesh Network) โดยติดตั้งเซ็นเซอร์ราคาไม่แพงไว้ในแปลงเพาะปลูก เพอร์รีกล่าว เซ็นเซอร์เหล่านี้จะสื่อสารกันและกลับมายังสถานีฐานที่ขอบแปลงเพาะปลูกหรือจุดศูนย์กลางการหมุน
แอปนี้ช่วยให้คุณตอบคำถามที่ว่าควรรดน้ำเมื่อใดและรดน้ำเท่าใด หากคุณดูข้อมูลเซ็นเซอร์ความชื้นในดิน คุณจะเห็นสถานะความชื้นในดินที่ลดลง ซึ่งจะช่วยให้คุณทราบว่าความชื้นในดินลดลงอย่างรวดเร็วเพียงใด และช่วยให้คุณทราบว่าต้องรดน้ำเร็วเพียงใด
“หากต้องการทราบว่าต้องใช้ปริมาณเท่าใด ให้ดูข้อมูลและดูว่าความชื้นในดินเพิ่มขึ้นถึงระดับรากพืชของคุณในขณะนั้นหรือไม่”