گوجه‌فرنگی (Solanum lycopersicum L.) یکی از محصولات با ارزش بالا در بازار جهانی است و عمدتاً به صورت آبیاری کشت می‌شود. تولید گوجه‌فرنگی اغلب به دلیل شرایط نامساعد مانند آب و هوا، خاک و منابع آب با مشکل مواجه می‌شود. فناوری‌های حسگر در سراسر جهان توسعه یافته و نصب شده‌اند تا به کشاورزان در ارزیابی شرایط رشد مانند دسترسی به آب و مواد مغذی، pH خاک، دما و توپولوژی کمک کنند.
عوامل مرتبط با بهره‌وری پایین گوجه‌فرنگی. تقاضا برای گوجه‌فرنگی هم در بازارهای مصرف تازه و هم در بازارهای تولید صنعتی (فرآوری) بالا است. بازده پایین گوجه‌فرنگی در بسیاری از بخش‌های کشاورزی، مانند اندونزی که تا حد زیادی به سیستم‌های کشاورزی سنتی پایبند است، مشاهده می‌شود. معرفی فناوری‌هایی مانند برنامه‌ها و حسگرهای مبتنی بر اینترنت اشیا (IoT)، بازده محصولات مختلف، از جمله گوجه‌فرنگی را به طور قابل توجهی افزایش داده است.
عدم استفاده از حسگرهای ناهمگن و مدرن به دلیل اطلاعات ناکافی نیز منجر به عملکرد پایین در کشاورزی می‌شود. مدیریت هوشمندانه آب نقش مهمی در اجتناب از شکست محصول، به ویژه در مزارع گوجه فرنگی، ایفا می‌کند.
رطوبت خاک یکی دیگر از عواملی است که عملکرد گوجه فرنگی را تعیین می‌کند زیرا برای انتقال مواد مغذی و سایر ترکیبات از خاک به گیاه ضروری است. حفظ دمای گیاه مهم است زیرا بر رسیدگی برگ‌ها و میوه‌ها تأثیر می‌گذارد.
رطوبت مطلوب خاک برای گیاهان گوجه فرنگی بین ۶۰ تا ۸۰ درصد است. دمای ایده‌آل برای حداکثر تولید گوجه فرنگی بین ۲۴ تا ۲۸ درجه سانتیگراد است. بالاتر از این محدوده دمایی، رشد گیاه و رشد گل و میوه کمتر از حد مطلوب است. اگر شرایط خاک و دما به شدت نوسان داشته باشد، رشد گیاه کند و متوقف می‌شود و گوجه فرنگی‌ها به طور ناهموار می‌رسند.
حسگرهای مورد استفاده در کشت گوجه‌فرنگی. فناوری‌های متعددی برای مدیریت دقیق منابع آب، عمدتاً مبتنی بر تکنیک‌های سنجش از دور و نزدیک، توسعه یافته‌اند. برای تعیین میزان آب در گیاهان، از حسگرهایی استفاده می‌شود که وضعیت فیزیولوژیکی گیاهان و محیط آنها را ارزیابی می‌کنند. به عنوان مثال، حسگرهای مبتنی بر تابش تراهرتز همراه با اندازه‌گیری رطوبت می‌توانند میزان فشار روی تیغه را تعیین کنند.
حسگرهای مورد استفاده برای تعیین محتوای آب در گیاهان بر اساس ابزارها و فناوری‌های متنوعی از جمله طیف‌سنجی امپدانس الکتریکی، طیف‌سنجی مادون قرمز نزدیک (NIR)، فناوری اولتراسونیک و فناوری گیره برگ هستند. حسگرهای رطوبت خاک و حسگرهای رسانایی برای تعیین ساختار خاک، شوری و رسانایی استفاده می‌شوند.
حسگرهای رطوبت و دمای خاک و همچنین سیستم آبیاری خودکار. برای به دست آوردن عملکرد بهینه، گوجه فرنگی به یک سیستم آبیاری مناسب نیاز دارد. کمبود آب در حال رشد، تولید کشاورزی و امنیت غذایی را تهدید می‌کند. استفاده از حسگرهای کارآمد می‌تواند استفاده بهینه از منابع آب را تضمین کرده و عملکرد محصول را به حداکثر برساند.
حسگرهای رطوبت خاک، رطوبت خاک را تخمین می‌زنند. حسگرهای رطوبت خاک که اخیراً توسعه یافته‌اند، شامل دو صفحه رسانا هستند. هنگامی که این صفحات در معرض یک محیط رسانا (مانند آب) قرار می‌گیرند، الکترون‌ها از آند به کاتد مهاجرت می‌کنند. این حرکت الکترون‌ها یک جریان الکتریکی ایجاد می‌کند که می‌توان آن را با استفاده از ولت‌متر تشخیص داد. این حسگر وجود آب در خاک را تشخیص می‌دهد.
در برخی موارد، حسگرهای خاک با ترمیستورهایی ترکیب می‌شوند که می‌توانند هم دما و هم رطوبت را اندازه‌گیری کنند. داده‌های این حسگرها پردازش شده و یک خروجی تک‌خطی و دوطرفه تولید می‌کنند که به سیستم شستشوی خودکار ارسال می‌شود. هنگامی که داده‌های دما و رطوبت به آستانه‌های خاصی برسند، سوئیچ پمپ آب به طور خودکار روشن یا خاموش می‌شود.
بیوريستور یک حسگر بیوالکترونیک است. بیوالکترونیک برای کنترل فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاهان و ویژگی‌های مورفولوژیکی آنها استفاده می‌شود. اخیراً، یک حسگر درون‌تنی مبتنی بر ترانزیستورهای الکتروشیمیایی آلی (OECTs)، که معمولاً به عنوان مقاومت‌های زیستی شناخته می‌شوند، توسعه داده شده است. این حسگر در کشت گوجه‌فرنگی برای ارزیابی تغییرات در ترکیب شیره گیاهی که در آوند چوبی و آبکش گیاهان گوجه‌فرنگی در حال رشد جریان دارد، استفاده شد. این حسگر بدون دخالت در عملکرد گیاه، به صورت بلادرنگ در داخل بدن کار می‌کند.
از آنجایی که این زیست‌مقاومت می‌تواند مستقیماً در ساقه‌های گیاه کاشته شود، امکان مشاهده‌ی درون‌تنی مکانیسم‌های فیزیولوژیکی مرتبط با حرکت یون‌ها در گیاهان تحت شرایط تنش‌زا مانند خشکسالی، شوری، فشار بخار ناکافی و رطوبت نسبی بالا را فراهم می‌کند. زیست‌مقاومت همچنین برای تشخیص عوامل بیماری‌زا و کنترل آفات استفاده می‌شود. این حسگر همچنین برای نظارت بر وضعیت آب گیاهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
زمان ارسال: ۱ آگوست ۲۰۲۴