کشاورزی دقیق

مطلب پیشنهادی

اقتصاد دیجیتال- قسمت اول

کشاورزی دقیق

در شماره قبل به فناوری‌های دیجیتالی مورد استفاده در کشاورزی دقیق اشاره‌ای داشتم. در این شماره به‌صورت جامع‌تری به آن‌ها می‌پردازم.

ده فناوری مورد استفاده در کشاورزی دقیق:

1. GPS/GNSS

حرف زدن از کشاورزی دقیق بدون ذکر نقش مهم GPS بی‌معناست. از دهه ۱۹۹۰ میلادی که کشاورزی به سیستم‌های موقعیت‌یاب جهانی مجهز شد، اپراتورها و سازندگان ابزارهای کشاورزی راه‌های مختلفی برای اتصال به این ابزارها یافته‌اند تا از این طریق مدیریت کارهای مزرعه‌ها را بسیار دقیق‌تر و راحت‌تر کنند. امروزه در بسیاری از کشورهای پیشرفته دنیا کشاورزان نه‌تنها  از سیستم‌ها موقعیت‌یاب جهانی GPS استفاده می‌کنند بلکه از GNSS، فناوری جدید گیرنده سیستم‌های ماهواره‌ای ناوبری جهانی، نیز استفاده می‌کنند که مجموعه‌ای به هم متصل از ماهواره‌های کشورهای مختلف است که شامل سیستم‌های GPS ،GLONASS و Galileo می‌شود.

۲. پهباد‌ها (UAV)

استفاده از هواپیما‌ها و دوربین‌های متصل به آن‌ها از دهه‌ها پیش در کشاورزی مرسوم بوده است. همچنین در مواردی سم‌پاشی نیز از طریق آن‌ها انجام می‌شده است. این روش‌ها مستلزم صرف هزینه‌های زیاد و بازده کم بوده است.

استفاده از پهپادها یا هواپیماهای بدون سرنشین در کشاورزی دقیق راه حل پیشرفته‌تری است. آن‌ها از راه دور کنترل می‌شوند و سوخت کمتری مصرف می‌کنند. علاوه بر این، پهپادهای کشاورزی دقیق می‌توانند میدان را به طور کامل تجزیه و تحلیل کنند و تجزیه و تحلیل‌های پیچیده چندطیفی، حرارتی و ابرطیفی خاک را انجام دهند. ارزان و فراوان شدن پهپادها باعث شده است که امروزه به یکی از ابزارهای مهم کشاورزی دقیق تبدیل شوند.

3.  رباتیک

ربات‌ها بخش مهمی از عملیات کشاورزی دقیق را بر عهده دارند. آن‌ها می‌توانند در سیستم‌های گلخانه‌ای حداکثر بهره‌وری خود را داشته باشند. امروزه حتا هرس کردن باغ‌های انگور نیز به عهده ربات‌ها گذاشته شده است. بیش از یک دهه از عمر سیستم‌های AGCO می‌گذرد که با کمک آن می‌توان دو ماشین را  از طریق سیگنال‌های GNSS و  امواج رادیویی به هم متصل کرد؛ به‌گونه‌ای که هدایت هر دو ماشین هم بر عهده یک نفر باشد.

در پروژه MARS Fendt از ربات‌های کوچک، کم‌وزن و چابک برای کاشت ذرت استفاده می‌شود که بر اساس فناوری‌های ابری کنترل می‌شوند. هیچ کابینی وجود ندارد و همه چیز توسط یک تبلت و یک اپراتور از راه دور کنترل می‌شود.

۴. آبیاری (Irrigation)

به دلیل کمبود روزافزون منابع آبی و سفره‌های آب زیرزمینی، محققان با حداکثر توان خود در حال ابداع روش‌هایی هستند که بتوانند  تقریباً تمام جنبه‌های عملیات آبیاری را از راه دور نظارت و کنترل کنند. این سیستم‌ها باعث صرفه‌جویی در مصرف آب، زمان، سوخت و  کاهش فرسودگی وسایل نقلیه می‌شود. کشاورزی دقیق تلاش دارد تا نظارت بر رطوبت خاک، داده‌های آب‌و‌هوا و آبیاری با نرخ متغیر (VRI) را در سیستم‌های خود ادغام کنند. سیستم‌های آبیاری قطره‌ای که با موبایل کار می‌کنند باعث می‌شوند که مقدار متناسبی از آب، بدون تبخیر و یا به هدر رفتن توسط باد به ریشه گیاهان برسد.

5. اینترنت اشیاء و هوش مصنوعی

IoT یکی از تازه‌ترین مفاهیمی است که به کشاورزی دقیق پیوسته است. اینترنت اشیاء به عبارت خیلی ساده، یعنی اتصال دستگاه‌ها (با سوئیچ‌های روشن/ خاموش) به اینترنت و یا به یگدیگر است. این اتصال شبکه‌ای از چیزها، می‌تواند شامل ابزارهای دیجیتالی پوشیدنی‌ هم باشد. 

این فناوری هم اکنون در بازار به‌عنوان «خانه متصل» شناخته شده است. جایی که لوازم خانگی مانند یخچال و سیستم‌های امنیتی خانگی با هم و نیز با صاحبخانه وارد گفت‌وگو می شوند. در کشاورزی دقیق نیز از حسگرهای مزرعه (برای ثبت اطلاعات لحظه‌ای آب‌و‌هوا، رطوبت خاک و دما) و تصاویر هوایی/ماهواره‌ای برای نظارت صحرایی استفاده می‌شود. این ارتباطات می‌تواند به مدیریت مزرعه در  برنامه‌های توزیع، ابزارهای تعاملی فروش و سایر برنامه‌های مدیریت کسب‌وکار کمک کند.

به‌تازگی تعدادی از تامین‌کنندگان قطعات و استارتآپ‌های کشاورزی دقیق ازLPWAN  (شبکه وسیع با توان کم) به‌جای شبکه‌های سلولی در انتقال داده‌های بی‌سیم استفاده می‌کنند. این شبکه‌ها برای حمل مقادیر کمی از داده‌ها طراحی شده‌اند که به‌طور متناوب در بردهای طولانی منتقل می‌شوند. از آنجایی که دستگاه‌هایی که با شبکه‌های LPWAN  ارتباط برقرار می‌کنند، این کار را با توان بسیار کم انجام می‌دهند، عمر باطری آت‌ها، به‌طور قابل ملاحظه‌ای طولانی‌تر از تلفن همراه فعلی است. این مزیت همراه با استفاده از شبکه کم‌هزینه، گزینه بسیار مطلوبی را  نسبت به سایر گزینه‌ها فراهم می‌کند. هوش مصنوعی و به‌ویژه مباحثی مانند یادگیری ماشین، در مزرعه‌ای که باید ده‌ها و صدها وسیله و ابزار و حسگر با هم صحبت کنند، حرف نهایی را می‌زند. 

6. سنسورها

حسگرهای بی‌سیم در کشاورزی دقیق برای جمع‌آوری داده‌ها در مورد میزان رطوبت بخش‌های مختلف خاک، فشردگی خاک، حاصلخیزی خاک، دمای برگ، شاخص سطح برگ، وضعیت آب گیاه، داده‌های آب و هوای محلی، آلودگی به حشرات و علف‌های هرز و غیره استفاده می‌شوند. احتمالا پیشرفته‌ترین و متنوع ترین فناوری‌ها تا به امروز، در مدیریت آب یافت می‌شود. در سال‌های اخیر در کشورهایی که از کشاوری دقیق استفاده می‌کنند سنسورهای رطوبت خاک و بارندگی بیشترین میزان فروش را داشته‌اند و بسیاری از تولیدکنندگان دیگر از حسگرهای رطوبت برای کمک به برنامه‌ریزی آبیاری استفاده می‌کنند.

 WeedSeeker یکی از ابداعات جدید است که توسط شرکت Trimble برای کاربرد دقیق علف‌کش‌ها در مکان خاص ساخته شده است. استفاده از آن در مناطق جغرافیایی که علف‌های هرز در برابر علف‌کش‌های معمول مقاوم شده‌اند افزایش یافته است.

7. بذرهای VRA 

در مورد کاربرد نرخ متغیر (Variable Rate Applications) VRA ، در شماره قبل به‌طور مفصل‌تر صحبت کردم و در مورد مزایای آن نوشتم. مدیریت موزائیکی مزرعه یعنی این که مزرعه به بخش‌های متعددی تقسیم می‌شود و برای هر بخش از الگوی آبیاری، کود و... استفاده می‌شود. اما استفاده از این الگو در مورد بذر به‌راحتی سایر نهاده‌ها مانند کود نیست. به‌دست‌آوردن داده‌های مربوط به رشد بذر کاشته‌شده نسبتا دشوار است و به دانش تخصصی نیاز دارد. با این همه، در بیشتر مزارع، این روش به‌عنوان یکی از روش‌های پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرد.

8. مدل‌سازی آب‌و‌هوا

در میان عوامل دخیل در کشاورزی، احتمالا آب‌وهوا غیرقابل پیش‌بینی‌ترین آن‌ها است. در زمینه مدلسازی آب‌و‌هوا و میزان دمای خاک در سه دهه گذشته پیشرفت‌های بزرگی به‌دست آمده است. نیاز غذایی جوامع مختلف باعث شده است که کشاورزان برای به حداکثر رساندن میزان تولید از ابزارهای جدید استفاده کنند. یکی از عوامل مهم تاثیرگذار در کیفیت محصول، حفظ دمای خاک در مدت معین است. در گذشته برای به‌دست آوردن دمای خاک در یک مزرعه باید افرادی به آنجا اعزام می‌شدند و به‌طور دستی دمای خاک را اندازه‌گیری می‌کردند. اما امروزه، یک مزرعه‌دار می‌تواند از راه دور و به‌طور پیوسته این کار را از طریق حس‌گرها انجام دهد.

9. مدل‌سازی نیتروژن

اگرچه استفاده از کودهای شیمیایی به روش VRA  سابقه‌ای سه دهه‌ای دارد اما مدل‌سازی نیتروژن به‌تازگی مورد توجه جدی قرار گرفته است. به اعتقاد کارشناسان این حوزه،  پیچیدگی چرخه نیتروژن و نحوه شار ثابت آن همیشه مدیریت نیتروژن را دشوار کرده است. استفاده نادرست از نیتروژن می‌تواند موجب آسیب به محیط زیست و حتا سلامتی مصرف‌کنندگان شود.  Adapt-N یکی از محصولات مدیریت صحیح مصرف نیتروژن در کشاورزی است که از حدود یک دهه پیش عرضه شده است و تلاش دارد که به این نگرانی‌ها خاتمه بدهد.

10. استانداردسازی

ناسازگاری قطعات و ماشین‌های ساخته‌شده توسط شرکت‌های مختلف یکی از مشکلات مهم پیش‌روی صنعت کشاورزی دقیق به‌حساب می‌آید. برای حل این مشکل، تلاش‌هایی برای وضع و به‌کارگیری استانداردهای ISOBUS صورت گرفته است. از حدود هشت سال پیش با تشکیل بنیاد الکترونیک صنعت کشاورزی Agricultural Industry   Electronics Foundation  تلاش شده است که سازگاری ادوات و قطعات ساخته‌شده بیشتر شود. در این بنیاد بیش از 170 شرکت و موسسه تلاش می‌کنند که با رعایت استانداردها، سازگاری قطعات به حداکثر ممکن برسد