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2019-10-16新式土壤溼度感測器 改善農業水資源利用
454 期
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【本刊訊】水文學（hydrology）領域研究的是大地的表面、土壤、岩石及大氣中水的各種行為，並釐清水與生物之間的互動與關聯。而其中，土壤與水牽涉到許多農業行為，例如灌溉。灌溉用水的量要怎麼拿捏呢？只要土壤維持有水的狀態就好嗎？其實，根據美國的一些地方政策，位於佛州及加州等地對於灌溉水量的要求與管制十分嚴格，因此，在有效利用及不浪費水資源的情況下，準確預估及控制灌溉水量勢必成為農業行為的重要議題。
一般來說，水資源的準確運用必須分析土壤，而土壤中的水分含量都是透過土壤溼度感測器（soil moisture sensor）進行檢測與分析，但由於目前普遍所使用的傳感器所費不貲，安裝的成本也居高不下，對此美國康乃狄克大學（University of Connecticut）的開發團隊於《傳感器與致動器B：化學》（Sensors and ActuatorsB:Chemical）提出一款新型的土壤水分傳感器，名為毫米尺寸土壤水分傳感器（mm-sized soil moisture sensors, MSMS），不只使用成本較低，更能有效追蹤並控制與調節各項農業行為中的水資源利用。
團隊所開發的MSMS尺寸為毫米大小，可輕易裝配並深入土壤之中。研究團隊於校園內的農場進行為期10個月的感測器測試，並模擬不同環境條件下的感測器，包含不同的環境溼度、溫度等參數測量MSMS的精準度、靈敏度與運作的穩定性。測試過程中MSMS安裝於長度為1.1公尺的空心塑膠桿中，裝配位置分為塑膠桿頂端、中間及底部，以測量不同土壤深度的濕度變化狀況。結果顯示，由於土壤沉降的緣故，安裝在較淺位置的MSMS測量數值的相對不穩定，而中間及底部的數值穩定程度則較佳。此外，研究中也指出，MSMS與土壤顆粒的接觸是影響數值穩定性的關鍵因素之一。
除了體積輕薄的優勢之外，該感測器的製作成本也較為低廉。此外，使用該MSMS預計可減少35%的水資源用量。研究團隊表示，MSMS輕巧的體積可大範圍且大量部屬，其強大的分析能力與容易安裝的優點，對於未來水資源與相關應用十分具有潛力。
新聞來源
Wangchi Zhou et al., Towards water-saving irrigation methodology: Field test of soil moisture profiling using flat thin mm-sized soil moisture sensors (MSMSs), Sensors and Actuators B: Chemical, 2019.