I sensori capacitivi di umidità del suolo stanno diventando sempre più importanti nell'agricoltura moderna.
Il mondo è sotto pressione per sfamare una popolazione mondiale in crescita. Sfruttando gli strumenti dell'agricoltura di precisione, come i sensori capacitivi di umidità del suolo, i coltivatori possono ottimizzare la produzione con un minore impatto ambientale, per garantire un futuro sano alle persone e al pianeta.
Gli strumenti giusti fanno la differenza.
I sensori di umidità del suolo sono strumenti importanti che aiutano i coltivatori a ottimizzare le pratiche di irrigazione, a conservare le risorse idriche e a mantenere raccolti redditizi. Forniscono informazioni su ciò che accade nel campo per un migliore utilizzo del terreno, del tempo e di risorse preziose.
Tra i diversi tipi di sensori di umidità del suolo disponibili sul mercato, i sensori di umidità del suolo capacitivi sono una delle opzioni più diffuse e affidabili. Scopri le applicazioni, i vantaggi, gli svantaggi e i fattori da considerare prima di investire.
Come funzionano i sensori capacitivi di umidità del suolo
Capire il contenuto volumetrico d'acqua (VWC)
Per capire come funzionano questi dispositivi, dobbiamo prima capire cosa misurano, quindi facciamo un passo indietro e guardiamo all'umidità del suolo - più precisamente, al contenuto volumetrico d'acqua (VWC).
La VMC è una misura della quantità di acqua presente in un volume di terreno, espressa come percentuale del volume. Ad esempio, se 1m³ è composto da 0,15m³ di aria, 0,35m³ di acqua e 0,50m³ di minerali del suolo, la VMC sarà di 35%.
La VMC è un parametro fondamentale nella scienza del suolo e nell'idrologia, in quanto svolge un ruolo critico nel determinare le proprietà fisiche, chimiche e biologiche del suolo e il movimento dell'acqua attraverso il profilo del suolo. La misurazione della VWC è importante per diverse applicazioni, tra cui l'agricoltura, la silvicoltura, le scienze ambientali e l'ingegneria civile. Può essere misurata con diverse tecniche, una delle più efficienti è quella dei sensori capacitivi.
La scienza alla base dei sensori capacitivi di umidità del suolo
Per misurare il VWC, questi sensori sfruttano la polarità dell'acqua. La polarità dell'acqua si riferisce alla separazione delle cariche elettriche all'interno di una molecola d'acqua. Una molecola d'acqua è composta da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno e gli elettroni della molecola non sono distribuiti in modo uniforme. L'atomo di ossigeno ha un'elettronegatività maggiore rispetto agli atomi di idrogeno, il che significa che attrae più fortemente gli elettroni condivisi. Questo comporta una carica parziale negativa sull'atomo di ossigeno e una carica parziale positiva sugli atomi di idrogeno.
Come risultato di questa distribuzione non uniforme delle cariche, le molecole d'acqua sono polari, ovvero hanno un'estremità positiva (gli atomi di idrogeno) e una negativa (l'atomo di ossigeno).
Quando un campo elettromagnetico viene applicato al terreno, le molecole d'acqua al suo interno rispondono a questa polarità. Ciò significa che quando la polarità del campo viene modificata, le molecole d'acqua cambiano il loro orientamento in risposta. Introducendo un campo elettromagnetico con un sensore di contenuto d'acqua, è possibile rilevare e misurare l'impatto dell'acqua sul campo. Se il terreno contiene più acqua, l'effetto sul campo sarà maggiore, fornendo una misura indiretta del contenuto d'acqua del terreno.
I sensori di capacità utilizzano due sonde (una con carica positiva e una con carica negativa) per formare un campo elettromagnetico, come già detto. Questo permette di misurare la capacità di immagazzinare cariche del materiale tra le sonde (il terreno) che può essere messa in relazione con la quantità di acqua presente nel terreno da misurare.
Quindi, per riassumere, la scienza alla base dei sensori di umidità del suolo capacitivi si basa sulla capacità del suolo di immagazzinare carica elettrica e i sensori sono progettati per misurare la variazione di capacità tra due piastre conduttive nel terreno in funzione del contenuto di umidità del suolo.
Perché usare i sensori di umidità del suolo capacitivi?
Il VWC del suolo è un fattore importante per la produttività agricola. Viene utilizzato per determinare la quantità e la tempistica dell'irrigazione necessaria per mantenere le condizioni di umidità del suolo ottimali per le colture. Un'irrigazione eccessiva può portare all'intasamento dell'acqua, alla lisciviazione dei nutrienti e all'erosione del suolo, mentre una sotto-irrigazione può portare a una diminuzione della resa e della qualità delle colture.
Utilizzando questi dispositivi, è possibile raccogliere un flusso costante di dati sul suolo nel tempo, uno strumento potente per comprendere il comportamento del suolo e particolarmente prezioso per prendere decisioni basate sui fatti nell'agricoltura di precisione.
Cinque fattori da considerare nella scelta di un sensore di umidità del suolo capacitivo
La scelta del giusto sensore capacitivo di umidità del suolo è essenziale per garantire misurazioni accurate e affidabili del contenuto di umidità del suolo. Ecco alcuni dei fattori da considerare quando si sceglie un sensore di umidità capacitivo per il suolo:
- Precisione: L'accuratezza del sensore è un aspetto importante, soprattutto per applicazioni come l'irrigazione di precisione, dove piccole variazioni del contenuto di umidità possono avere un impatto significativo sulla crescita delle piante. Cerca sensori con un'elevata accuratezza e un basso errore di misurazione.
- Durata: I sensori di umidità del suolo capacitivi sono spesso installati in ambienti esterni difficili ed esposti a condizioni climatiche estreme. Cerca sensori robusti e durevoli, in grado di resistere all'umidità, al calore e al freddo.
- Installazione e manutenzione: È necessario considerare i requisiti di installazione e manutenzione del sensore, in quanto possono influenzare l'accuratezza e l'affidabilità delle letture. Alcuni sensori richiedono una calibrazione frequente, mentre altri si autocalibrano. Occorre inoltre considerare il metodo di installazione, la profondità e la distanza dei sensori.
- Uscita del sensore: L'uscita del sensore può variare tra i diversi modelli ed è fondamentale considerare il tipo di uscita e la compatibilità con i data logger e altre apparecchiature. Alcuni sensori forniscono uscite analogiche o digitali, mentre altri trasmettono i dati in modalità wireless.
- Costo: Il costo del sensore è una considerazione importante, soprattutto per le installazioni su larga scala. Cerca sensori che offrano un buon rapporto qualità-prezzo e che siano accessibili a lungo termine.
Presentazione della soluzione Farm21
Sviluppato negli ultimi 4 anni, l'FS21 è il sensore più nuovo e più avanzato di Farm21. Si tratta di un dispositivo che non richiede manutenzione, economico e facile da installare, che consente di effettuare installazioni massicce per ottenere la massima densità di dati. I dispositivi sono progettati, costruiti, calibrati e assemblati nei Paesi Bassi.
Agisci
Tratta, irrora e irriga le colture con i sensori in posizione
Lunga durata
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Misura
Misure sotto la chioma della coltura per il clima effettivo della stessa
Connettività
Banda stretta-IoT,
Connettività LTE-M e 2G per una facile implementazione
Conveniente
Da 5 a 10 volte più conveniente di qualsiasi altro dispositivo concorrente
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Invece di utilizzare la nostra piattaforma, integra la tua attraverso le API
Installazione semplice
Calibrato in fabbrica, in 30 secondi
Design modulare
I nostri sensori supportano
altri moduli o sensori di terze parti
Perché scegliere l'FS21?
Il sensore capacitivo di umidità del suolo FS21 è uno strumento potente per agricoltori, ricercatori e altri professionisti del settore agricolo che hanno bisogno di monitorare i livelli di umidità del suolo in modo accurato e affidabile. La facilità di installazione, i bassi requisiti di manutenzione e il design robusto lo rendono una scelta popolare per le applicazioni nei settori dell'agricoltura e della ricerca.
| Vantaggi principali | Farm21 | Concorrenti |
| I dati raccolti dai nostri sensori proprietari a basso costo, dal sistema di scouting, dal satellite, dal meteo, dai campi | ✅ | Singola fonte di dati |
| Configura i tuoi avvisi | ✅ | ❎ |
| Applicazione web e mobile | ✅ | È necessario installare un'altra applicazione |
| Utenti illimitati gratis | ✅ | Non è possibile condividere i dati o pagare un extra |
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| Assistenza telefonica, via mail e via chat inclusa | ✅ | Pagamenti extra |
| API per l'integrazione con la tua piattaforma | ✅ | Hardware focalizzato |
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Casi d'uso e applicazioni dei sensori di umidità del suolo capacitivi di Farm21
Agricoltura
Uno dei principali vantaggi dell'utilizzo dei sensori di umidità del suolo in agricoltura è l'ottimizzazione del regime di irrigazione. I benefici che derivano dal fornire alle colture la giusta quantità d'acqua al momento giusto sono molteplici:
- Aumento della resa delle colture: Un'irrigazione adeguata può aumentare la resa delle colture garantendo alle piante acqua sufficiente per sostenere la crescita e lo sviluppo. Ottimizzando le pratiche di irrigazione, i coltivatori possono produrre più cibo con meno acqua, rendendo l'agricoltura più sostenibile ed efficiente.
- Miglioramento della qualità dei raccolti: Lo stress idrico può influire sulla qualità delle colture, dando luogo a prodotti più piccoli, meno nutrienti o di qualità inferiore. Fornendo alle colture acqua adeguata, gli agricoltori possono migliorare la qualità dei loro raccolti e aumentarne il valore di mercato.
- Conservazione dell'acqua: Una corretta irrigazione può aiutare a conservare l'acqua riducendo al minimo le perdite idriche dovute al deflusso, all'evaporazione o alla percolazione profonda. Utilizzando l'acqua in modo più efficiente, i coltivatori possono ridurre l'uso di acqua e minimizzare l'impatto dell'agricoltura sulle risorse idriche.
- Conservazione del suolo: L'irrigazione può aiutare a mantenere i livelli di umidità del suolo e a prevenire l'erosione, migliorando la salute e la produttività del suolo. Conservando le risorse del suolo, gli agricoltori possono produrre in modo sostenibile e mantenere la salute a lungo termine dei loro terreni.
- Riduzione dei costi: L'ottimizzazione delle pratiche di irrigazione può ridurre i costi associati all'uso dell'acqua, come l'energia, la manodopera e l'approvvigionamento idrico. Riducendo al minimo gli sprechi d'acqua e migliorando l'efficienza dell'irrigazione, gli agricoltori possono risparmiare e migliorare la loro redditività.
Monitorando i livelli di umidità del suolo, i coltivatori possono evitare di irrigare troppo o troppo poco le loro colture, con conseguenti sprechi d'acqua, erosione del suolo e riduzione della produttività delle colture. Il sensore capacitivo di umidità del suolo può essere utilizzato anche per programmare l'irrigazione in base alle reali esigenze delle colture, riducendo così il consumo di acqua e promuovendo pratiche di agricoltura sostenibile. Ad esempio, misurare con precisione l'umidità del suolo è importante per la coltivazione delle patate, in quanto può influire notevolmente sulla crescita e sulla resa delle colture.
Ricerca
Letture coerenti della VWC possono fornire ai ricercatori una comprensione più dettagliata delle dinamiche di umidità del suolo e di come queste influenzino la crescita e lo sviluppo delle colture. Questo può migliorare l'accuratezza dei risultati della ricerca e aiutare i ricercatori a sviluppare soluzioni più efficaci per le sfide agricole.
Ad esempio, La Compagnia delle Alghe produce un biostimolante chiamato TopHealth Plants - Una miscela di alghe liquida e facile da spruzzare che potenzia la crescita, la forza e il sistema immunitario delle piante. Gli estratti di alghe sono ricchi di sostanze super assorbenti. Agiscono come "micro-gelatine" che trattengono l'acqua nel terreno per un periodo più lungo. Questo permette una crescita più robusta delle radici nelle prime fasi di sviluppo della pianta, consentendo alle radici di trattenere e assorbire più nutrienti e acqua, instaurando un ciclo virtuoso per la salute della pianta e del terreno.
Aumentare la capacità di ritenzione idrica del suolo è fondamentale per mantenere la sicurezza alimentare nel contesto del cambiamento climatico. I ricercatori hanno utilizzato i sensori dell'Farm21 per determinare la differenza percentuale di umidità del suolo tra i tratti di controllo e i tratti trattati con il THP, misurati con una serie di colture.
Conclusione
In conclusione, i sensori capacitivi di umidità del suolo hanno rivoluzionato il modo in cui monitoriamo e gestiamo i livelli di umidità del suolo. Fornendo dati precisi e in tempo reale sul contenuto di umidità del suolo, questi sensori hanno permesso ad agricoltori, ricercatori e altri soggetti interessati di ottimizzare le pratiche di irrigazione, ridurre gli sprechi d'acqua e migliorare la resa e la sostenibilità delle colture.
Con la continua crescita della domanda di agricoltura sostenibile, l'importanza di dati precisi e affidabili sull'umidità del suolo non potrà che aumentare. I sensori capacitivi di umidità del suolo rappresentano uno strumento chiave nella ricerca di un'agricoltura sostenibile ed efficiente, in quanto forniscono preziose informazioni sulle dinamiche di umidità del suolo e aiutano agricoltori e ricercatori a prendere decisioni informate sulle pratiche di gestione delle colture.
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