利用农业光学传感器改善土壤管理提高粮食产量

　　我国粮食种植者需要提高粮食产量，以养活不断增长的世界人口。光学传感器用于确保适当的土壤管理并提高农场效率，以弥补农业方面的劳动力短缺。

　　农业面临需求增长的挑战

　　粮食需求的较大驱动力，人口和收入继续上升，到2050年，世界人口预计将达到91亿，而2016年为74亿。根据《食品和农业状况》的报告，全球农民须将粮食产量比2007年的水平提高70％，才能满足更大的人口需求。  联合国农业组织。

　　农民的年龄也是一个问题，老龄化的种植者将离开该行业，而缺少年轻的种植者来替代它们。预计农场合并非常重要且很快，一人经营将变成中型或大型企业。

　　应对粮食增产的挑战

　　为了显着提高粮食产量，农业产业须在土壤管理方面实施技术。监测系统正在完善，其功能包括连续的植物生长传感器，土壤湿度传感器和微气候跟踪。数据被提供给移动设备和计算机以立即采取行动，该技术可以减少化学药品的使用并降低对环境的影响。

　　可以使用光学传感器，通过利用生长在植物上的光的反射率，实时测量和记录有关作物和土壤的数据。传感器可以告诉施药者向健康植物施以更少的氮，向较弱的不健康植物施以更多的氮。该技术不是基于环境光，因此可以在白天和晚上使用光学传感器。

　　有机物质是土壤中氮的主要来源。存在的有机物质越多，土壤产生的氮就越多。由于有机物浓度变化，土壤中氮的利用率变化很大。排水不良和水分分布不均会导致反硝化作用。光学传感器可以通过监测作物活力并基于植物生物量和氮含量来确定氮含量。

　　光学传感器通过检测近红外，中红外和偏振光谱中不同的光反射频率来测量土壤特性。传感器放置在车辆，无人机，高空作业平台和卫星上。收集并处理土壤反射率和植物颜色数据。光学传感器可以确定土壤中的粘土，有机物和水分含量。