土壤水分(soil moisture)可謂作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子,若能開發(fā)出具即時(shí)監(jiān)測(cè)土壤含水量(soil moisture content)功能的感測(cè)器,適時(shí)地在低含水量時(shí)給予灌溉,將能達(dá)到節(jié)能省水的效果。美國(guó)康乃狄克大學(xué)(University of Connecticut)的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一款造價(jià)相對(duì)親民,能偵測(cè)土壤水分含量的感測(cè)器,并希望以價(jià)格優(yōu)勢(shì),將此產(chǎn)品順勢(shì)推向。
康乃狄克大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)克服了研究上的困難,搜集10個(gè)多月的田間即時(shí)資料,求得更精確地掌握土壤水分的資訊,并以此重新設(shè)計(jì)新型的土壤水分感測(cè)器。由于市面上既有的土壤水分感測(cè)器具有價(jià)格昂貴且安裝不易等缺點(diǎn),因此在掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)后,研究團(tuán)隊(duì)重新設(shè)計(jì)的新型土壤水分感測(cè)器,便希望能改進(jìn)上述主要缺點(diǎn)。
康乃狄克大學(xué)的工程師系利用市售常見的光碟做為材料,以熱壓及蝕刻技術(shù)在光碟表面加入指叉式電極(interdigitated electrode)元件,最終制作出厘米級(jí)土壤水分感測(cè)器(mm -sized soil moisture sensors,簡(jiǎn)稱MSMS)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,新型的土壤水分感測(cè)器預(yù)估將節(jié)省約35%的灌溉用水;相較于生產(chǎn)成本動(dòng)輒100-1,000美元的感測(cè)器,由康乃狄克大學(xué)設(shè)計(jì)的新款土壤水分感測(cè)計(jì)僅需2美元的成本,遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的市售感測(cè)器,是極富市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的商品。
新型土壤水分感測(cè)器所搜集的高解析度數(shù)據(jù)也能按不同的時(shí)間及空間加以記錄,記錄的數(shù)據(jù)可供水文模型(hydrology model)優(yōu)化之用,更進(jìn)一步用在強(qiáng)化遙測(cè)(remote sensing)影像判識(shí)的準(zhǔn)確度方面。研究團(tuán)隊(duì)也利用相同的制作技術(shù),著手研發(fā)氮素感測(cè)器(nitrogen sensor),令農(nóng)民更進(jìn)一步掌握土壤肥力資訊。研究團(tuán)隊(duì)希望能藉由研發(fā)新型水分感測(cè)器與氮素感測(cè)器,減少對(duì)減少水資源及氮肥的濫用,以達(dá)到精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(precision farming)之目的。