能偵測土壤水分多寡的作物灌溉感測器將能達到省水之效
2019/10/02 @國際
摘要
美國康乃狄克大學研究團隊設計出新款土壤水分感測器，除了可大幅降低器械之固定成本，也可有效節省灌溉用水與減少氮肥之濫用，達到精準農業之目的，是極富市場競爭力的商品。
示意圖
土壤水分(soil moisture)可謂作物生長的關鍵因子，若能開發出具即時監測土壤含水量(soil moisture content)功能的感測器，適時地在低含水量時給予灌溉，將能達到節能省水的效果。美國康乃狄克大學(University of Connecticut)的研究團隊研發出一款造價相對親民，能偵測土壤水分含量的感測器，並希望以價格優勢，將此產品順勢推向全世界。
康乃狄克大學的研究團隊克服了研究上的困難，蒐集10個多月的田間即時資料，求得更精確地掌握土壤水分的資訊，並以此重新設計新型的土壤水分感測器。由於市面上既有的土壤水分感測器具有價格昂貴且安裝不易等缺點，因此在掌握現場實際測量的土壤水分數據後，研究團隊重新設計的新型土壤水分感測器，便希望能改進上述主要缺點。
康乃狄克大學的工程師係利用市售常見的光碟做為材料，以熱壓及蝕刻技術在光碟表面加入指叉式電極(interdigitated electrode)元件，最終製作出釐米級土壤水分感測器(mm-sized soil moisture sensors，簡稱MSMS)。根據數據顯示，新型的土壤水分感測器預估將節省約35%的灌溉用水；相較於生產成本動輒100-1,000美元的感測器，由康乃狄克大學設計的新款土壤水分感測計僅需2美元的成本，遠低於現有的市售感測器，是極富市場競爭力的商品。
新型土壤水分感測器所蒐集的高解析度數據也能按不同的時間及空間加以記錄，記錄的數據可供水文模型(hydrology model)優化之用，更進一步用在強化遙測(remote sensing)影像判識的準確度方面。研究團隊也利用相同的製作技術，著手研發氮素感測器(nitrogen sensor)，令農民更進一步掌握土壤肥力資訊。研究團隊希望能藉由研發新型水分感測器與氮素感測器，減少對減少水資源及氮肥的濫用，以達到精準農業(precision farming)之目的。【延伸閱讀】用於檢視牛奶殺菌成果的小型生物感測器
該研究成果已發表在<Journal of Sensors and Actuators B: Chemical>。
資料來源
- uconn.edu
- Towards water-saving irrigation methodology: Field test of soil moisture profiling using flat thin mm-sized soil moisture sensors (MSMSs)
文章摘譯
