Kapazitive Bodenfeuchtesensoren werden in der modernen Landwirtschaft immer wichtiger.
Die Welt steht unter dem Druck, eine wachsende Weltbevölkerung zu ernähren. Durch den Einsatz von Werkzeugen der Präzisionslandwirtschaft wie kapazitiven Bodenfeuchtesensoren können Landwirte jetzt die Produktion mit geringeren Umweltauswirkungen optimieren, um eine gesunde Zukunft zu sichern - für Menschen und den Planeten.
Die richtigen Werkzeuge machen den Unterschied.
Bodenfeuchtesensoren sind wichtige Werkzeuge, die Landwirten helfen, ihre Bewässerungsmethoden zu optimieren, Wasserressourcen zu schonen und profitable Ernteerträge zu sichern. Sie bieten Einblicke in das Geschehen auf dem Feld und ermöglichen eine bessere Nutzung von Land, Zeit und wertvollen Ressourcen.
Unter den verschiedenen Arten von Bodenfeuchtesensoren, die auf dem Markt erhältlich sind, sind kapazitive Bodenfeuchtesensoren eine der am weitesten verbreiteten und zuverlässigsten Optionen. Erfahre mehr über die Einsatzmöglichkeiten, Vor- und Nachteile und die Faktoren, die du vor einer Investition beachten solltest.
Wie kapazitive Bodenfeuchtesensoren funktionieren
Den volumetrischen Wassergehalt (VWC) verstehen
Um zu verstehen, wie diese Geräte funktionieren, müssen wir zuerst verstehen, was sie messen. Gehen wir also einen Schritt zurück und schauen wir uns die Bodenfeuchtigkeit an - genauer gesagt den volumetrischen Wassergehalt (VWC).
Der VWC ist ein Maß für die in einem Bodenvolumen enthaltene Wassermenge, ausgedrückt in Prozent des Volumens. Wenn zum Beispiel 1m³ aus 0,15m³ Luft, 0,35m³ Wasser und 0,50m³ Bodenmineralien besteht, beträgt der VMC 35%.
Die VWC ist ein grundlegender Parameter in der Bodenkunde und Hydrologie, da sie eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften des Bodens und der Wasserbewegung durch das Bodenprofil spielt. Die Messung der VWC ist für eine Vielzahl von Anwendungen wichtig, z. B. in der Land- und Forstwirtschaft, den Umweltwissenschaften und im Bauwesen. Sie kann mit verschiedenen Techniken gemessen werden, eine der effizientesten sind kapazitive Sensoren.
Die Wissenschaft hinter kapazitiven Bodenfeuchtesensoren
Um VWC zu messen, machen sich diese Sensoren die Polarität des Wassers zunutze. Die Polarität von Wasser bezieht sich auf die Trennung der elektrischen Ladungen innerhalb eines Wassermoleküls. Ein Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom, und die Elektronen im Molekül sind nicht gleichmäßig verteilt. Das Sauerstoffatom hat eine höhere Elektronegativität als die Wasserstoffatome, was bedeutet, dass es die gemeinsamen Elektronen stärker anzieht. Dies führt dazu, dass das Sauerstoffatom teilweise negativ und die Wasserstoffatome teilweise positiv geladen sind.
Aufgrund dieser ungleichen Ladungsverteilung sind Wassermoleküle polar, das heißt, sie haben ein positives Ende (die Wasserstoffatome) und ein negatives Ende (das Sauerstoffatom).
Wenn ein elektromagnetisches Feld auf den Boden einwirkt, reagieren die Wassermoleküle im Boden auf diese Polarität. Das bedeutet, dass die Wassermoleküle ihre Ausrichtung ändern, wenn die Polarität des Feldes verändert wird. Indem man ein elektromagnetisches Feld mit einem Wassergehaltssensor anlegt, kann man den Einfluss des Wassers auf das Feld erkennen und messen. Wenn der Boden mehr Wasser enthält, ist die Auswirkung auf das Feld größer, was eine indirekte Messung des Wassergehalts des Bodens ermöglicht.
Kapazitätssensoren verwenden zwei Sonden (eine mit positiver und eine mit negativer Ladung), um ein elektromagnetisches Feld zu erzeugen (siehe oben). Dadurch können sie die Ladungsspeicherkapazität des Materials zwischen den Sonden (des Bodens) messen, die dann mit der gemessenen Wassermenge im Boden in Beziehung gesetzt werden kann.
Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass die Wissenschaft hinter den kapazitiven Bodenfeuchtesensoren auf der Fähigkeit des Bodens beruht, elektrische Ladung zu speichern, und dass die Sensoren so konstruiert sind, dass sie die Änderung der Kapazität zwischen zwei leitenden Platten im Boden als Funktion des Feuchtigkeitsgehalts des Bodens messen.
Warum kapazitive Bodenfeuchtesensoren verwenden?
Die VWC des Bodens ist ein wichtiger Faktor für die landwirtschaftliche Produktivität. Sie wird verwendet, um die Menge und den Zeitpunkt der Bewässerung zu bestimmen, die notwendig sind, um optimale Bodenfeuchtigkeitsbedingungen für die Pflanzen zu erhalten. Eine Überbewässerung kann zu Staunässe, Nährstoffauswaschung und Bodenerosion führen, während eine Unterbewässerung den Ertrag und die Qualität der Ernte verringern kann.
Mit diesen Geräten ist es möglich, im Laufe der Zeit einen konstanten Strom von Bodendaten zu sammeln, der ein mächtiges Werkzeug ist, um Einblicke in das Verhalten des Bodens zu gewinnen, und der besonders wertvoll ist, um faktenbasierte Entscheidungen in der Präzisionslandwirtschaft zu treffen.
Fünf Faktoren, die bei der Auswahl eines kapazitiven Bodenfeuchtesensors zu beachten sind
Die Auswahl des richtigen kapazitiven Bodenfeuchtesensors ist wichtig, um genaue und zuverlässige Messungen des Bodenfeuchtigkeitsgehalts zu gewährleisten. Hier sind einige der Faktoren, die bei der Auswahl eines kapazitiven Bodenfeuchtesensors berücksichtigt werden sollten:
- Genauigkeit: Die Genauigkeit des Sensors ist ein wichtiger Faktor, vor allem bei Anwendungen wie der Präzisionsbewässerung, bei der kleine Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts erhebliche Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum haben können. Achte auf Sensoren mit hoher Genauigkeit und geringem Messfehler.
- Langlebigkeit: Kapazitive Bodenfeuchtesensoren werden oft in rauen Außenbereichen installiert und sind extremen Wetterbedingungen ausgesetzt. Achte auf Sensoren, die robust und langlebig sind und Feuchtigkeit, Hitze und Kälte standhalten können.
- Installation und Wartung: Die Installations- und Wartungsanforderungen des Sensors sollten berücksichtigt werden, da sie die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messwerte beeinflussen können. Manche Sensoren müssen regelmäßig kalibriert werden, während andere sich selbst kalibrieren. Auch die Installationsmethode, die Tiefe und der Abstand der Sensoren sollten berücksichtigt werden.
- Sensorausgang: Der Sensorausgang kann sich von Modell zu Modell unterscheiden. Daher ist es wichtig, die Art des Ausgangs und die Kompatibilität mit Datenloggern und anderen Geräten zu berücksichtigen. Einige Sensoren bieten analoge oder digitale Ausgänge, während andere die Daten drahtlos übertragen.
- Kosten: Die Kosten des Sensors sind ein wichtiger Faktor, vor allem bei großen Installationen. Suche nach Sensoren, die ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bieten und langfristig bezahlbar sind.
Die Lösung von Farm21 stellt sich vor
Der FS21 wurde in den letzten 4 Jahren entwickelt und ist der bisher neueste und fortschrittlichste Sensor von Farm21. Ein wartungsfreies, erschwingliches und einfach zu installierendes Gerät, das massive Einsätze für die ultimative Datendichte möglich macht. Die Geräte werden in den Niederlanden entwickelt, gebaut, kalibriert und montiert.
Maßnahmen ergreifen
Behandle, spritze und bewässere Pflanzen mit Sensoren vor Ort
Langlebig
Der Akku kann über USB-C aufgeladen werden und hält mit einer einzigen Ladung ein ganzes Jahr.
Maßnahme
Maßnahmen direkt unter dem Kronendach für das aktuelle Ernteklima
Konnektivität
Schmalband-IoT,
LTE-M- und 2G-Konnektivität für einfachen Einsatz
Erschwinglich
5 bis 10 Mal günstiger als jedes andere Gerät der Konkurrenz
API-Integration
Anstatt unsere Plattform zu nutzen, integriere deine eigene über die API
Einfache Installation
Werkseitig kalibriert, in 30 Sekunden erledigt
Modularer Aufbau
Unsere Sensoren unterstützen
andere Module oder Sensoren von Drittanbietern
Warum der FS21?
Der kapazitive Bodenfeuchtesensor FS21 ist ein leistungsstarkes Werkzeug für Landwirte, Forscher und andere Fachleute in der Landwirtschaft, die die Bodenfeuchtigkeit genau und zuverlässig überwachen müssen. Seine einfache Installation, sein geringer Wartungsaufwand und sein robustes Design machen ihn zu einer beliebten Wahl für Anwendungen in der Landwirtschaft und Forschung.
| Wichtige Vorteile | Farm21 | Wettbewerber |
| Daten, die von unseren proprietären Low-Cost-Sensoren, Scouting, Satelliten, Wetter, Feldern | ✅ | Einzelne Datenquelle |
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| Web und mobile App | ✅ | Ich muss eine andere App installieren |
| Unbegrenzte Anzahl von Nutzern kostenlos | ✅ | Keine Möglichkeit, Daten zu teilen oder extra zu bezahlen |
| Kostenlose Scouting-App und Satellitenbilder | ✅ | ❎ |
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| Telefon-, Mail- und Chat-Support inklusive | ✅ | Extra bezahlen |
| API zur Integration mit deiner eigenen Plattform | ✅ | Hardware konzentriert |
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Einsatzfälle und Anwendungen der kapazitiven Bodenfeuchtesensoren von Farm21
Landwirtschaft
Einer der Hauptvorteile des Einsatzes von Bodenfeuchtesensoren in der Landwirtschaft ist ein optimiertes Bewässerungsregime. Es gibt eine Vielzahl von Vorteilen, wenn man den Pflanzen die richtige Menge Wasser zur richtigen Zeit gibt:
- Höhere Ernteerträge: Eine ordnungsgemäße Bewässerung kann die Ernteerträge steigern, indem sie sicherstellt, dass die Pflanzen genügend Wasser für ihr Wachstum und ihre Entwicklung haben. Durch die Optimierung der Bewässerungspraktiken können Landwirte mehr Lebensmittel mit weniger Wasser produzieren, was die Landwirtschaft nachhaltiger und effizienter macht.
- Bessere Erntequalität: Wasserstress kann die Qualität der Ernten beeinträchtigen, was zu kleineren, weniger nahrhaften oder minderwertigen Produkten führt. Wenn Landwirte ihre Pflanzen mit ausreichend Wasser versorgen, können sie die Qualität ihrer Ernte verbessern und ihren Marktwert steigern.
- Wassereinsparung: Eine ordnungsgemäße Bewässerung kann dazu beitragen, Wasser zu sparen, indem Wasserverluste durch Abfluss, Verdunstung oder Tiefenversickerung minimiert werden. Indem sie das Wasser effizienter nutzen, können die Landwirte ihren Wasserverbrauch senken und die Auswirkungen der Landwirtschaft auf die Wasserressourcen minimieren.
- Erhaltung des Bodens: Bewässerung kann dazu beitragen, die Bodenfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten und Bodenerosion zu verhindern, was die Gesundheit und Produktivität des Bodens verbessern kann. Durch die Erhaltung der Bodenressourcen können die Landwirte nachhaltig produzieren und die langfristige Gesundheit ihres Landes erhalten.
- Geringere Kosten: Die Optimierung der Bewässerungspraktiken kann die mit der Wassernutzung verbundenen Kosten wie Energie, Arbeit und Wasserversorgung senken. Indem sie die Wasserverschwendung minimieren und die Bewässerungseffizienz verbessern, können Landwirte Geld sparen und ihre Rentabilität verbessern.
Durch die Überwachung der Bodenfeuchtigkeit können Landwirte eine Über- oder Unterbewässerung ihrer Kulturen vermeiden, was zu Wasserverschwendung, Bodenerosion und einer geringeren Produktivität der Kulturen führen kann. Die kapazitiven Bodenfeuchtesensoren können auch dazu verwendet werden, die Bewässerung nach dem tatsächlichen Bedarf der Pflanzen zu planen, was den Wasserverbrauch senken und nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken fördern kann. Die genaue Messung der Bodenfeuchtigkeit ist zum Beispiel für den Kartoffelanbau wichtig, da sie das Wachstum und die Erträge der Pflanzen stark beeinflussen kann.
Forschung
Konsistente VWC-Messwerte können Forschern ein detaillierteres Verständnis der Bodenfeuchtigkeitsdynamik und ihrer Auswirkungen auf das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen vermitteln. Dies kann die Genauigkeit der Forschungsergebnisse verbessern und Forschern helfen, effektivere Lösungen für landwirtschaftliche Herausforderungen zu entwickeln.
Zum Beispiel, Das Seegras-Unternehmen erzeugt eine Biostimulans TopHealth Plants - Eine flüssige, leicht zu sprühende Algenmischung, die das Wachstum, die Kraft und das Immunsystem der Pflanzen fördert. Meeresalgenextrakte sind reich an Substanzen, die sehr saugfähig sind. Sie wirken wie "Mikro-Gelees", die das Wasser länger im Boden halten. Dies ermöglicht ein kräftigeres Wurzelwachstum in den frühen Phasen der Pflanzenentwicklung, so dass die Wurzeln mehr Nährstoffe und Wasser aufnehmen können und ein positiver Kreislauf für die Gesundheit von Pflanzen und Boden entsteht.
Die Erhöhung der Wasserspeicherkapazität des Bodens ist entscheidend für die Erhaltung der Ernährungssicherheit im Kontext des Klimawandels. Sie nutzten die Sensoren des Farm21, um den prozentualen Unterschied in der Bodenfeuchtigkeit zwischen den Kontrollschlägen und den mit THP behandelten Schlägen zu bestimmen, die mit einer Vielzahl von Nutzpflanzen angebaut wurden.
Fazit
Abschließend lässt sich sagen, dass kapazitive Bodenfeuchtesensoren die Art und Weise, wie wir die Bodenfeuchtigkeit überwachen und verwalten, revolutioniert haben. Indem sie genaue Echtzeitdaten über den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens liefern, ermöglichen sie es Landwirten, Forschern und anderen Akteuren, ihre Bewässerungsmethoden zu optimieren, die Wasserverschwendung zu reduzieren und die Ernteerträge und die Nachhaltigkeit zu verbessern.
Mit der steigenden Nachfrage nach nachhaltiger Landwirtschaft wird die Bedeutung von genauen und zuverlässigen Bodenfeuchtedaten weiter zunehmen. Kapazitive Bodenfeuchtesensoren sind ein wichtiges Instrument auf dem Weg zu einer nachhaltigen und effizienten Landwirtschaft. Sie liefern wertvolle Erkenntnisse über die Dynamik der Bodenfeuchtigkeit und helfen Landwirten und Forschern, fundierte Entscheidungen über die Bewirtschaftungsmethoden zu treffen.
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