شوری خاک یکی از مهم‌ترین چالش‌های کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. تجمع نمک در خاک باعث کاهش جذب آب توسط ریشه‌ها، کاهش رشد گیاه و افت شدید عملکرد محصول می‌شود. روش‌های سنتی نمونه‌برداری خاک معمولاً کم‌دقت، زمان‌بر و ناپیوسته هستند و امکان پایش بلادرنگ شرایط مزرعه را فراهم نمی‌کنند.
فناوری اینترنت اشیا (IoT) با فراهم‌کردن امکان اندازه‌گیری لحظه‌ای پارامترهای کلیدی خاک، کشاورزان و متخصصان را قادر می‌سازد تا شوری را به‌صورت دقیق کنترل و اصلاح کنند.
پارامترهای کلیدی که با IoT در خاک‌های شور پایش می‌شوند
سامانه‌های IoT در کشاورزی هوشمند معمولاً پارامترهای زیر را به‌صورت لحظه‌ای اندازه‌گیری و گزارش می‌کنند:
۱٫ هدایت الکتریکی (EC):
مهم‌ترین شاخص شوری خاک است. حسگرهای EC میزان یون‌های محلول را با دقت بالا اندازه‌گیری کرده و میزان شوری را بر حسب dS/m گزارش می‌کنند.
۲٫ رطوبت و دمای خاک:
رطوبت پایین باعث افزایش غلظت نمک می‌شود؛ بنابراین رصد هم‌زمان EC و رطوبت برای تحلیل دقیق ضروری است.
۳٫ pH خاک:
pH نامتعادل جذب عناصر غذایی را مختل کرده و شدت اثر شوری را افزایش می‌دهد.
۴٫ سطح آب زیرزمینی (در مناطق دارای مشکل صعود نمک):
حسگرهای سطح آب، خطر بالا آمدن سفره آب شور را هشدار می‌دهند.
ساختار فنی سیستم پایش خاک مبتنی بر IoT
یک سامانه استاندارد از سه جزء تشکیل شده است:
۱. سنسورها و پروب‌های خاک
پروب‌های چندمنظوره (Multi-Parameter Soil Probes) در عمق‌های مختلف خاک نصب می‌شوند و داده‌هایی مانند EC، دما، pH و رطوبت را ثبت می‌کنند.
این حسگرها معمولاً با فناوری‌های LoRaWAN، Zigbee یا NB-IoT به گیت‌وی مرکزی متصل هستند و می‌توانند چندین سال با باتری کار کنند.
۲. گیت‌وی (IoT Gateway) و شبکه ارتباطی
گیت‌وی داده‌های ثبت‌شده را جمع‌آوری کرده و از طریق شبکه‌های ۴G/5G، LoRaWAN یا NB-IoT به فضای ابری ارسال می‌کند.
در مزارع وسیع، معمولاً از LoRaWAN استفاده می‌شود چون برد بالا و مصرف توان پایین دارد.
۳. پلتفرم ابری و موتور تحلیل داده
در این بخش، داده‌ها ذخیره و تحلیل می‌شوند. سامانه قادر است:
روند تغییر شوری را بررسی کند
نقاط بحرانی مزرعه را روی نقشه نشان دهد
پیشنهادهای اصلاحی ارائه دهد
هشدار خروج از محدوده مجاز صادر کند
داشبورد تحت وب به کشاورزان امکان می‌دهد شرایط خاک را لحظه‌به‌لحظه مشاهده کنند.
پروژه SmartSoil در هند
در ایالت گجرات هند، پروژه‌ای با نام SmartSoil IoT Monitoring در مزارع پنبه اجرا شد.
در این پروژه بیش از ۲۰۰ حسگر EC و رطوبت به شبکه LoRaWAN متصل شدند. داده‌ها هر ۱۵ دقیقه به پلتفرم ابری ارسال شده و سیستم با ترکیب اطلاعات آب‌و‌هوا و داده‌های آبیاری، نقشه شوری مزرعه را به‌صورت پویا تولید می‌کرد.
با توصیه‌های تحلیلی سیستم، کشاورزان آبیاری شست‌شوی نمک (Leaching) را به‌صورت هدفمند اجرا کردند.
نتیجه پروژه:
کاهش ۳۰٪ مصرف آب
کاهش ۲۵٪ استفاده از مواد اصلاح‌کننده خاک
افزایش ۱۲٪ عملکرد محصول
روش‌های اصلاح شوری با کمک داده‌های IoT
آبیاری هدفمند برای شست‌وشوی نمک در نقاط بحرانی
مدیریت هوشمند زهکشی برای جلوگیری از صعود نمک
استفاده دقیق از گچ یا مواد اصلاح‌کننده بر اساس داده‌های EC
پایش هم‌زمان دما و رطوبت برای جلوگیری از انباشت نمک
اتصال سنسورها به سیستم‌های آبیاری هوشمند برای اجرای خودکار برنامه اصلاح
جمع‌بندی
پایش خاک‌های شور با IoT یک تحول اساسی در مدیریت خاک و کشاورزی پایدار ایجاد کرده است. این فناوری با اندازه‌گیری لحظه‌ای EC، pH، رطوبت و داده‌های محیطی، امکان اصلاح هدفمند خاک را فراهم کرده و هزینه‌ها و مصرف آب را به‌شکل قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.
در آینده، ترکیب IoT با هوش مصنوعی و مدل‌های پیش‌بینی، مزارع را قادر خواهد کرد تا قبل از افزایش شوری، اقدامات پیشگیرانه هوشمند و خودکار انجام دهند.