Los sensores de suelo ayudan a los agricultores a evaluar las condiciones de crecimiento, como la disponibilidad de agua y nutrientes, el pH del suelo, la temperatura y la topografía.

El tomate (Solanum lycopersicum L.) es uno de los cultivos de mayor valor en el mercado mundial y se cultiva principalmente con riego. La producción de tomate suele verse obstaculizada por condiciones desfavorables como el clima, el suelo y los recursos hídricos. Se han desarrollado e instalado tecnologías de sensores en todo el mundo para ayudar a los agricultores a evaluar las condiciones de cultivo, como la disponibilidad de agua y nutrientes, el pH, la temperatura y la topología del suelo.
Factores asociados a la baja productividad del tomate. La demanda de tomate es alta tanto en los mercados de consumo en fresco como en los de producción industrial (procesamiento). Se observan bajos rendimientos de tomate en muchos sectores agrícolas, como en Indonesia, donde se aplican en gran medida sistemas agrícolas tradicionales. La introducción de tecnologías como las aplicaciones y sensores basados en el Internet de las Cosas (IdC) ha incrementado significativamente el rendimiento de diversos cultivos, incluido el tomate.
La falta de uso de sensores heterogéneos y modernos, debido a la información insuficiente, también provoca bajos rendimientos agrícolas. Una gestión hídrica racional desempeña un papel fundamental para evitar el fracaso de los cultivos, especialmente en las plantaciones de tomate.
La humedad del suelo es otro factor que determina el rendimiento del tomate, ya que es esencial para la transferencia de nutrientes y otros compuestos del suelo a la planta. Mantener la temperatura de la planta es importante, ya que afecta la maduración de las hojas y los frutos.
La humedad óptima del suelo para las plantas de tomate se encuentra entre el 60 % y el 80 %. La temperatura ideal para una producción máxima de tomates se encuentra entre 24 y 28 °C. Por encima de este rango de temperatura, el crecimiento de las plantas y el desarrollo de flores y frutos son deficientes. Si las condiciones del suelo y la temperatura fluctúan considerablemente, el crecimiento de las plantas será lento y se verá afectado, y los tomates madurarán de forma irregular.
Sensores utilizados en el cultivo de tomate. Se han desarrollado diversas tecnologías para la gestión precisa de los recursos hídricos, basadas principalmente en técnicas de teledetección y detección proximal. Para determinar el contenido de agua en las plantas, se utilizan sensores que evalúan su estado fisiológico y su entorno. Por ejemplo, los sensores basados en la radiación de terahercios, combinados con mediciones de humedad, pueden determinar la presión ejercida sobre la hoja.
Los sensores utilizados para determinar el contenido de agua en las plantas se basan en diversos instrumentos y tecnologías, como la espectroscopia de impedancia eléctrica, la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR), la tecnología ultrasónica y la tecnología de fijación foliar. Los sensores de humedad del suelo y de conductividad se utilizan para determinar la estructura, la salinidad y la conductividad del suelo.
Sensores de humedad y temperatura del suelo, así como un sistema de riego automático. Para obtener una producción óptima, los tomates requieren un sistema de riego adecuado. La creciente escasez de agua amenaza la producción agrícola y la seguridad alimentaria. El uso de sensores eficientes puede garantizar el uso óptimo de los recursos hídricos y maximizar el rendimiento de los cultivos.
Los sensores de humedad del suelo estiman la humedad del suelo. Los sensores de humedad del suelo desarrollados recientemente incluyen dos placas conductoras. Cuando estas placas se exponen a un medio conductor (como el agua), los electrones del ánodo migran al cátodo. Este movimiento de electrones crea una corriente eléctrica, que puede detectarse con un voltímetro. Este sensor detecta la presencia de agua en el suelo.
En algunos casos, los sensores de suelo se combinan con termistores que miden tanto la temperatura como la humedad. Los datos de estos sensores se procesan y generan una salida bidireccional de una sola línea que se envía al sistema de descarga automática. Cuando los datos de temperatura y humedad alcanzan ciertos umbrales, el interruptor de la bomba de agua se activa o desactiva automáticamente.
El Bioristor es un sensor bioelectrónico. La bioelectrónica se utiliza para controlar los procesos fisiológicos de las plantas y sus características morfológicas. Recientemente, se ha desarrollado un sensor in vivo basado en transistores electroquímicos orgánicos (OECT), comúnmente conocidos como biorresistores. Este sensor se utilizó en el cultivo de tomate para evaluar los cambios en la composición de la savia que fluye por el xilema y el floema de las plantas de tomate en crecimiento. El sensor funciona en tiempo real dentro del organismo sin interferir con el funcionamiento de la planta.
Dado que el biorresistor puede implantarse directamente en los tallos de las plantas, permite la observación in vivo de los mecanismos fisiológicos asociados con el movimiento de iones en plantas en condiciones de estrés como sequía, salinidad, presión de vapor insuficiente y humedad relativa alta. Biostor también se utiliza para la detección de patógenos y el control de plagas. El sensor también se utiliza para monitorizar el estado hídrico de las plantas.