top of page

الزراعة الدقيقة Precision agriculture

الزراعة الدقيقة

Precision agriculture




الزراعة الدقيقة (PA) ، الزراعة عبر الأقمار الصناعية أو إدارة المحاصيل الخاصة

بالموقع (SSCM) هو مفهوم إدارة الزراعة يعتمد على مراقبة وقياس والاستجابة

للتغيرات داخل الحقول وداخلها.

الهدف من البحوث الزراعية الدقيقة هو تحديد نظام دعم القرار (DSS) لإدارة المزرعة

بأكملها بهدف تحسين العوائد على المدخلات مع الحفاظ على الموارد.

ومن بين هذه الأساليب الكثيرة ، هناك نهج متعلق بالتشكيلات النباتية ، والذي يربط

استقرار خصائص نمو المحاصيل متعددة السنوات بخصائص التضاريس

الطبوغرافية.

ينبع الاهتمام بالمنهج النباتي الفسيولوجي من حقيقة أن المكون الجيومورفولوجي يملي

عادة هيدرولوجيا حقل المزرعة.

تم تمكين ممارسة الزراعة الدقيقة عند ظهور GPS و GNSS تسمح قدرة المزارع و

أو الباحث على تحديد موقعه بدقة في مجال ما بإنشاء خرائط للتغير المكاني لأكبر عدد

ممكن من المتغيرات التي يمكن قياسها مثل محصول المحاصيل وخصائص التضاريس

التضاريس ومحتوى المواد العضوية ومستويات الرطوبة ، مستويات النيتروجين ،

ودرجة الحموضة ، EC ، ملغ ، ك ، وغيرها.

يتم جمع بيانات مماثلة عن طريق صفائف أجهزة الاستشعار المثبتة على حصادات

الجمع مجهزة بنظام تحديد المواقع العالمي. تتكون هذه المصفوفات من أجهزة استشعار

في الوقت الحقيقي تقيس كل شيء من مستويات الكلوروفيل إلى حالة مياه النبات ، إلى

جانب الصور المتعددة الأطياف.

يتم استخدام هذه البيانات جنبًا إلى جنب مع صور الأقمار الصناعية بواسطة تقنية

معدل متغير (VRT) بما في ذلك البذارات والرشاشات وما إلى ذلك لتوزيع الموارد

على النحو الأمثل.

ومع ذلك ، فقد مكنت التطورات التكنولوجية الحديثة من استخدام أجهزة الاستشعار في

الوقت الحقيقي مباشرة في التربة ، والتي يمكن أن تنقل البيانات لاسلكيًا دون الحاجة

إلى الوجود البشري.

تم تمكين الزراعة الدقيقة أيضًا بواسطة المركبات الجوية بدون طيار مثل DJI Phantom وهي غير مكلفة نسبيًا ويمكن تشغيلها بواسطة طيارين مبتدئين.

يمكن تجهيز هذه الطائرات بدون طيار الزراعية بكاميرات متعددة الأطياف أو

كاميرات RGB لالتقاط العديد من الصور لحقل يمكن معالجته باستخدام طرق التصوير

الفوتوغرافي لإنشاء خرائط orthophotos و NDVI.

هذه الطائرات بدون طيار قادرة على التقاط الصور لمجموعة متنوعة من الأغراض

ومع العديد من المقاييس مثل الارتفاع والفهرس النباتي (مع NDVI كمثال).

ثم يتم تحويل هذه الصور إلى خرائط يمكن استخدامها لتحسين مدخلات المحاصيل مثل

الماء أو الأسمدة أو المواد الكيميائية مثل مبيدات الأعشاب ومنظمات النمو من خلال

تطبيقات ذات معدلات متغيرة.

تاريخ الزراعة الدقيقة

الزراعة الدقيقة هي عنصر رئيسي في الموجة الثالثة من الثورات الزراعية الحديثة. كانت الثورة الزراعية الأولى هي زيادة الزراعة الآلية ، من عام 1900 إلى عام 1930.

وكان كل مزارع ينتج ما يكفي من الغذاء لإطعام نحو 26 شخصًا خلال هذا الوقت.

دفعت الستينات الثورة الخضراء بأساليب جديدة للتعديل الوراثي ، مما أدى إلى إطعام كل مزارع حوالي 155 شخصًا.

من المتوقع أنه بحلول عام 2050 ، سيصل عدد سكان العالم إلى حوالي 9.6 مليار

نسمة ، ويجب أن يتضاعف إنتاج الغذاء بشكل فعال عن المستويات الحالية من أجل

إطعام كل فم.

مع التطورات التكنولوجية الجديدة في الثورة الزراعية للزراعة الدقيقة ، سيتمكن كل

مزارع من إطعام 265 شخصًا على نفس المساحة.

فوائد الزراعة الدقيقة

تهدف الزراعة الدقيقة إلى تحسين الإدارة على المستوى الميداني فيما يتعلق بما يلي:

· علم المحاصيل: من خلال مطابقة الممارسات الزراعية بشكل أوثق مع

احتياجات المحاصيل (مثل مدخلات الأسمدة) .

· حماية البيئة: عن طريق الحد من المخاطر البيئية وبصمة الزراعة (مثل الحد

من ارتشاح النيتروجين)

· الاقتصاد: من خلال تعزيز القدرة التنافسية من خلال ممارسات أكثر كفاءة (مثل

تحسين إدارة استخدام الأسمدة والمدخلات الأخرى).

كما توفر الزراعة الدقيقة للمزارعين ثروة من المعلومات من أجل:

- بناء سجل لمزرعتهم

- تحسين عملية صنع القرار

- تعزيز تتبع أكبر

- تعزيز تسويق المنتجات الزراعية

- تحسين ترتيبات الإيجار والعلاقة مع الملاك

- تحسين الجودة الكامنة في المنتجات الزراعية (على سبيل المثال مستوى

البروتين في قمح طحين الخبز)

الزراعة الإلزامية

الزراعة الإلزامية هي نوع من أنظمة الزراعة التي تقدم نصائح في الزراعة تعتمد

على البيانات والتي يمكن أن تحدد معدلات الزراعة المتغيرة لاستيعاب الظروف

المختلفة عبر حقل واحد ، من أجل زيادة الغلة. وقد وصفت بأنها "بيانات كبيرة في

المزرعة".

تطلق مونسانتو ودوبونت وآخرون هذه التكنولوجيا في الولايات المتحدة.

متطلبات الزراعة الدقيقة

عادة ما تتم الزراعة الدقيقة كعملية من أربع مراحل لمراقبة التباين المكاني: تستخدم

الزراعة الدقيقة العديد من الأدوات ولكن فيما يلي بعض الأساسيات: الجرارات

والحصادات والرشاشات والمزارعون والحفارات ، والتي تعتبر جميعها أنظمة التوجيه

التلقائي.

الأجهزة الصغيرة على المعدات التي تستخدم GIS (نظام المعلومات الجغرافية) هي

التي تجعل الدقة عالية .

يمكنك التفكير في نظام المعلومات الجغرافية على أنه "الدماغ". لتتمكن من استخدام

الزراعة الدقيقة ، يجب توصيل المعدات بالتكنولوجيا ونظم البيانات الصحيحة.

تشتمل المزيد من الأدوات على تقنية المعدل المتغير (VRT) ، ونظام تحديد المواقع

العالمي ونظام المعلومات الجغرافية ، وأخذ عينات الشبكة ، وأجهزة الاستشعار عن بُعد.

جمع البيانات

· تحديد الموقع الجغرافي

يتيح تحديد الموقع الجغرافي للحقل للمزارع تراكب المعلومات التي تم جمعها من

تحليل التربة والنيتروجين المتبقي ، ومعلومات عن المحاصيل السابقة ومقاومة التربة.

يتم تحديد الموقع الجغرافي بطريقتين:.

- يتم تحديد الحقل باستخدام جهاز استقبال GPS داخل السيارة حيث يقوم المزارع

بقيادة جرار حول الحقل.

- يتم تحديد الحقل على خريطة أساس مشتقة من الصور الجوية أو الفضائية.

يجب أن تحتوي الصور الأساسية على المستوى المناسب من الدقة والجودة الهندسية

لضمان دقة تحديد الموقع الجغرافي بما فيه الكفاية.

· المتغيرات

قد ينتج التباين داخل وبين الحقول من عدد من العوامل. وتشمل هذه الظروف المناخية

(البرد والجفاف والمطر ، وما إلى ذلك) ، والتربة (الملمس ، والعمق ، ومستويات

النيتروجين) ، وممارسات المحاصيل (الزراعة بدون حرث) ، والأعشاب الضارة

والمرض.

توفر المؤشرات الدائمة - وبشكل رئيسي مؤشرات التربة - للمزارعين معلومات حول

الثوابت البيئية الرئيسية.

تسمح لهم مؤشرات النقاط بتتبع حالة المحصول ، أي لمعرفة ما إذا كانت الأمراض

تتطور ، إذا كان المحصول يعاني من الإجهاد المائي ، أو إجهاد النيتروجين ، أو السكن

، سواء كان قد تضرر من الجليد وما إلى ذلك.

قد تأتي هذه المعلومات من محطات الطقس وأجهزة الاستشعار الأخرى (المقاومة

الكهربائية للتربة ، الكشف بالعين المجردة ، صور الأقمار الصناعية ، وما إلى ذلك).

تتيح قياسات مقاومة التربة مع تحليل التربة قياس محتوى الرطوبة، مقاومة التربة هي

أيضًا قياس بسيط ورخيص نسبيًا.

أساليب تعديل البيانات المدخلة للنظام

باستخدام خرائط التربة ، يمكن للمزارعين اتباع استراتيجيتين لتعديل المدخلات

الميدانية:

· النهج التنبئي

بناءً على تحليل المؤشرات الثابتة (التربة ، المقاومة ، التاريخ الميداني ، إلخ) خلال

دورة المحاصيل.

· نهج التحكم

يتم تحديث المعلومات من المؤشرات الثابتة بانتظام خلال دورة المحاصيل عن طريق:

· أخذ العينات

وزن الكتلة الحيوية ، قياس محتوى ورقة الكلوروفيل ، وزن الفاكهة ، إلخ.

· الاستشعار عن بعد

يمكن قياس المعلمات مثل درجة الحرارة (الهواء / التربة) والرطوبة (الهواء / التربة / الورقة) وقطر الرياح أو الجذع بفضل شبكات الاستشعار اللاسلكية وإنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء)

· الكشف عن البروكسي

أجهزة الاستشعار في السيارة تقيس حالة الأوراق ؛ وهذا يتطلب من المزارع القيادة

حول الحقل بأكمله.

· الاستشعار عن بعد الجوي أو عبر الأقمار الصناعية

يتم الحصول على الصور المتعددة الأطياف ومعالجتها لاشتقاق خرائط المعلمات

البيوفيزيائية للمحاصيل ، بما في ذلك مؤشرات المرض.

يمكن للأجهزة المحمولة جواً قياس كمية الغطاء النباتي والتمييز بين المحاصيل

والأعشاب الضارة.

يمكن أن تستند القرارات إلى نماذج دعم القرار (نماذج محاكاة المحاصيل ونماذج

التوصيات) بناءً على البيانات الضخمة ، ولكن في التحليل النهائي يعود للمزارع أن

يقرر من حيث قيمة الأعمال والتأثيرات على البيئة - دور يتم توليه بواسطة أنظمة

الذكاء الاصطناعي (AI) القائمة على التعلم الآلي والشبكات العصبية الاصطناعية.

من المهم أن ندرك سبب اعتماد أو عدم اعتماد تقنية PA ، "لكي يحدث تبني تكنولوجيا

PA ، يجب على المزارع أن ينظر إلى التكنولوجيا على أنها مفيدة وسهلة الاستخدام.

تطبيقات الزراعة الدقيقة

تجعل تكنولوجيات المعلومات والاتصالات الجديدة إدارة المحاصيل على المستوى </