Jordsensorer hjælper landmænd med at vurdere vækstforhold såsom vand- og næringsstoftilgængelighed, jordens pH-værdi, temperatur og topografi

Tomat (Solanum lycopersicum L.) er en af de mest værdifulde afgrøder på verdensmarkedet og dyrkes hovedsageligt under kunstvanding. Tomatproduktion hæmmes ofte af ugunstige forhold såsom klima, jordbund og vandressourcer. Sensorteknologier er blevet udviklet og installeret over hele verden for at hjælpe landmænd med at vurdere vækstbetingelser såsom vand- og næringsstoftilgængelighed, jordens pH-værdi, temperatur og topologi.
Faktorer forbundet med lav produktivitet af tomater. Efterspørgslen efter tomater er høj både på markederne for frisk forbrug og på markederne for industriel (forarbejdnings) produktion. Lave tomatudbytter observeres i mange landbrugssektorer, f.eks. i Indonesien, som i vid udstrækning holder sig til traditionelle landbrugssystemer. Introduktionen af teknologier som Internet of Things (IoT)-baserede applikationer og sensorer har øget udbyttet af forskellige afgrøder, herunder tomater, betydeligt.
Manglende brug af heterogene og moderne sensorer på grund af utilstrækkelig information fører også til lave udbytter i landbruget. Fornuftig vandforvaltning spiller en vigtig rolle i at undgå afgrødesvigt, især i tomatplantager.
Jordfugtighed er en anden faktor, der bestemmer tomatudbyttet, da det er afgørende for overførsel af næringsstoffer og andre forbindelser fra jorden til planten. Det er vigtigt at opretholde plantens temperatur, da det påvirker bladenes og frugternes modenhed.
Den optimale jordfugtighed for tomatplanter ligger mellem 60 % og 80 %. Den ideelle temperatur for maksimal tomatproduktion ligger mellem 24 og 28 grader Celsius. Over dette temperaturinterval er plantevækst samt blomster- og frugtudvikling suboptimal. Hvis jordforholdene og temperaturerne svinger meget, vil plantevæksten være langsom og hæmmet, og tomaterne vil modnes ujævnt.
Sensorer anvendt i tomatdyrkning. Der er udviklet adskillige teknologier til præcisionsstyring af vandressourcer, primært baseret på proksimale og fjernmålingsteknikker. For at bestemme vandindholdet i planter anvendes sensorer, der vurderer planternes fysiologiske tilstand og deres miljø. For eksempel kan sensorer baseret på terahertz-stråling kombineret med fugtighedsmålinger bestemme mængden af tryk på bladet.
Sensorer, der bruges til at bestemme vandindholdet i planter, er baseret på en række forskellige instrumenter og teknologier, herunder elektrisk impedansspektroskopi, nær-infrarød (NIR) spektroskopi, ultralydsteknologi og bladklemmeteknologi. Jordfugtighedssensorer og ledningsevnesensorer bruges til at bestemme jordens struktur, saltindhold og ledningsevne.
Jordfugtigheds- og temperatursensorer samt et automatisk vandingssystem. For at opnå et optimalt udbytte kræver tomater et ordentligt vandingssystem. Voksende vandmangel truer landbrugsproduktionen og fødevaresikkerheden. Brugen af effektive sensorer kan sikre optimal udnyttelse af vandressourcer og maksimere afgrødeudbyttet.
Jordfugtighedssensorer estimerer jordfugtigheden. Nyudviklede jordfugtighedssensorer omfatter to ledende plader. Når disse plader udsættes for et ledende medium (såsom vand), vil elektroner fra anoden migrere til katoden. Denne bevægelse af elektroner vil skabe en elektrisk strøm, som kan detekteres ved hjælp af et voltmeter. Denne sensor registrerer tilstedeværelsen af vand i jorden.
I nogle tilfælde kombineres jordsensorer med termistorer, der kan måle både temperatur og fugtighed. Dataene fra disse sensorer behandles og genererer et enkeltlinjet, tovejsoutput, der sendes til det automatiske skyllesystem. Når temperatur- og fugtighedsdataene når bestemte tærskler, tænder eller slukker vandpumpen automatisk.
Bioristor er en bioelektronisk sensor. Bioelektronik bruges til at kontrollere planters fysiologiske processer og deres morfologiske egenskaber. For nylig er der blevet udviklet en in vivo-sensor baseret på organiske elektrokemiske transistorer (OECT'er), almindeligvis omtalt som bioresistorer. Sensoren blev brugt i tomatdyrkning til at vurdere ændringer i sammensætningen af plantesaft, der strømmer i xylemet og floemet hos voksende tomatplanter. Sensoren fungerer i realtid inde i kroppen uden at forstyrre plantens funktion.
Da bioresistoren kan implanteres direkte i plantestængler, muliggør den in vivo-observation af fysiologiske mekanismer forbundet med ionbevægelse i planter under stressforhold såsom tørke, saltindhold, utilstrækkeligt damptryk og høj relativ luftfugtighed. Biostor bruges også til patogendetektion og skadedyrsbekæmpelse. Sensoren bruges også til at overvåge planters vandstatus.