دنیای مکانیزاسیون کشاورزی
بنده دانشجوی دکتری مکانیزاسیون کشاورزی(گرایش انرژی) هستم
۱۳٩٠/۳/٧ :: ۱٠:۱۱ ‎ب.ظ
مقالات
کشاورزی دقیق

 

کشاورزی دقیق

مدیریت جهاد کشاورزی شهرستان آباده

 

گردآورندگان:

مهراب محمدنیا                      مریم لطفعلیان

 

 

 مقدمه

کشاورزی دقیق (Precision Farming یا Precision Agriculture) یک مفهوم جدید در کشاورزی امروزی است و بر مبنای وجود ناهمگونی در سطح مزرعه استوار است. یکی از دلایل رشد کشاورزی دقیق در میان دانشمندان و کشاورزان، پیشرفت تکنولوزی در زمینه های مختلف از جمله سیستم تعیین مختصات جغرافیایی GPS, سنسورها, عکسهای هوایی یا ماهواره ای (یا سنجش از دور) و تسحیلات مدیریت اطلاعات جغرافیایی است. بر این اساس اطلاعات جمع آوری شده توسط تکنولوژی های ذکر شده برای انجام محاسبات دقیق در مورد سطح ناهمگونی در مزرعه از جهت های مختلف از جمله مقدار مواد مغذی خاک، گسترش و پخش آفتها بیماریها و علفهای هرز در سطح مزرعه همچنین تصمیم گیری در مورد موعد فعالیتهای مدیریتی و همچنین پیش بینی مقدار عملکرد مورد ارزیابی قرار خواهند گرفت .

به دست آوردن اطلاعات دقیق و اجرایی در زمینه کشاورزی رویکرد مهمی است که در سال های اخیر با رشد و توسعه صنعت الکترونیک، ارتباطات و بوجود آمدن نرم افزارهای مرتبط عملی شده است. حسگرها و ریزپردازنده های ارزان قیمت به همراه منابع توان و سیستم های ماهواره ای، توانسته است بسیاری از فعالان کشاورزی دنیا را به اطلاعات و داده های با ارزشی درخصوص حرفه شان مجهز نماید. فن آوری اطلاعات (Information Technology) مفهومی است که هم اکنون به موازات دیگر شاخه های علم در کشاورزی با عنوان کشاورزی دقیق (Precision Agriculture) نمود پیدا کرده است. در طی 15 سال اخیر محققان در یافته اند که خصوصیات و پارامترهای مزرعه اعم از خصوصیات گیاه و خاک، تحت تأثیر زمانی و مکانی تغییر پذیرند که با انجام آزمایش های گسترده قابل شهود بود. از طرفی روش های کشاورزی دقیق می توانند پایداری اقتصادی و محیطی تولید محصول را افزایش می دهند.
در کشاورزی مرسوم، هر مزرعه به عنوان یک واحد تلقی می شود و مبنای مدیریتی، شرایط و خصوصیات متوسط مزرعه قرار می گیرد و در نتیجه نهاده ها بر اساس همین خصوصیات تعریف می شوند. اما کشاورزی دقیق با استفاده از فن آوری های اطلاعاتی مزرعه را به واحدهای کوچک تر تقسیم بندی کرده و سپس به تعیین خصوصیات هر واحد می پردازد. در نتیجه استفاده از این فن آوری، تولید کننده ها قادر خواهند بود نهاده ها را در محل دقیق اعمال کرده در نهایت از بیماری و تلفات بکاهند. اما قبل از هر چیزی با فن آوری کشاورزی دقیق آشنا می شویم:
GPS یا سیستم مکانیابی جهانی قلب کشاورزی دقیق است. دریافت کننده GPS وسیله ای است که موقعیت خود ار از طریق چهار سیگنال ماهواره ای و محاسبات مثلثاتی در روی زمین تعیین می کند. خطاهایی که در این سیستم وجود دارد می تواند با نصب یک ایستگاه ثابت که دارای موقعیت ثابت و مشخصی می باشد، کمتر شود. این ایستگاه، سیگنال های فرستاده شده چهار ماهواره را دریافت و پس از مقایسه محل محاسبه شده با محل دقیق خود، مقدار خطا را محاسبه نموده و موقعیت دقیق را به واحدهای سیار در مزرعه می فرستند. این سیستم DGPS  (Differential Global Positioning System) نام دارد. ز آنجایی که کشاورزی دقیق نیاز به سطح بالایی از پردازش اطلاعات دارد، نرم افزارهایی نیاز است تا بتوانند با استفاده از مقادیر اندازه گیری شده و موقعیت مکانی، اطلاعات مفید را کنترل یا تحلیل کنند. سیستم GIS در واقع همین نقش را ایفاء می کند و قادر است با استفاده از خصوصیاتی مثل بافت خاک، نوع محصول، وضعیت مواد مغذی خاک و لایه های مختلفی از اطلاعات را به صورت نقشه توصیف نماید. برخی از این لایه های اطلاعاتی می توانند مستقیماً و با اندازه گیری به دست آیند مثل pH خاک و برخی دیگر از طریق پردازش ریاضی سایر داده ها همان طور که گفته شده، خصوصیات مزرعه ای تغییر پذیرند بنابراین هدف کشاورزی دقیق نیز به تناسب این دو تغییر پذیری اعمال متغیر نهاده ها است. فن آوری نسبی متغیر(Variable Rate Technology) که در کشاورزی دقیق کاربرد فراوانی پیدا کرده است در حقیقت به تجهیزاتی اطلاق می شود که می توانند به طور خودکار میزان استعمال مواد را با توجه به موقعیت مکانی تغییر دهند. در حال حاضر این سیستم ها در کودپاشی‌‌ها، کارنده ها و سیستم های آبیاری توسعه قابل توجهی داشته اند.

معرفی

واژه کشاورزی دقیق را با توضیحاتی که در بخش قبل ذکر شد می‌توان به صورت زیر تعریف کرد:«مدیریت دقیق گیاه و خاک مطابق با شرایط متغیر یک مزرعه». البته در فرهنگ اصطلاحات علمی از واژه هایی چون کشاورزی موضعی (Site specific management) Spot Agriculture نیز استفاده می شود.قدم های اساسی در کشاورزی دقیق عبارتند از:

الف- شناسایی و تشخیص تغییرپذیری

ب- مدیریت تغییرات

ج- ارزیابی عملی

الف- شناسایی و تشخیص تغییر پذیری: این مرحله یک گام اساسی به شمار می رود. یرا هیچ مدیریتی بدون شناخت کافی از مسأله، ممکن نیست. همان طور که گفته شده تغییرات مزرعه ای می توانند مکانیSpatial variability) ) یا زمانی(Temporal variability) باشند که عمدتاً روش های استفاده شده به تعیین تغیرات مکانی مستلزم مطالعه روند رشد محصول درطول یک فصل زراعی می باشد که چیزی نیست جز تغییرپذیری زمانی. بنابراین کاوش هر دو تغییرپذیری در کشاورزی دقیق ضروری به نظر می رسد .

ب- مدیریت تغییرات: زمانی که تغییرات درمزرعه مطالعه مکان یابی شد، تولید کننده باید براساس دانش زراعی خود مدیریت مناسبی متناسب با آن تغییرات اتخاذ کند. این مدیریت اصطلاحاً مدیریت موضعی محصول (Site-specific crop management) نام دارد کهsscm  مشهوراست. البته هرچه قدر بعد زمانی تغییرپذیری در این شیوه مدیریتی غالب تر باشد، مشکلات بیشتر است. به عنوان مثال در بحث پتاسیم و فسفر، بعد زمانی تأثیرچندانی بر تغییرپذیری آن در مزرعه ندارد در حالی که این مطلب درمورد کودهای نیتروژنه صادق نیست.

ج- ارزیابی عملی: سه مؤلفه اقتصاد، محیط زیست و انتقال فن آوری در این مرحله بیشترین اهمیت را دارند. مهمترین واقعیتی که باید در کشاورزی دقیق قبول کرد این است که اطلاعات وداده ها در این نوع کشاورزی ارزش محسوب می شوند نه فن آوری. بنابراین این داده ها به هر شیوه ای که به دست می آیند، در صورت داشتن دقت بالا و خطای قابل قبول، با ارزش بوده و یک ورودی برای مدیریت موضعی اند. نکته دوّم این است که حفظ محیط زیست همواره به عنوان عامل تأثیرگذار در بوجود آمدن کشاورزی دقیق مطرح بوده است. کاهش استفاده از مواد شیمیایی، سموم، آفت کش ها، افزایش کارایی کودها و در نتیجه افزایش بازدهی نهاده ها، جلوگیری فرسایش خاک  از مزایای زیست محیطی این نوع کشاورزی به شمار می ‌آیند.

واژه انتقال فن آوری، بیشتر مرتبط با انتقال اطلاعات به بخش صنعت و عملیاتی کردن طرح های تحقیقاتی و ترویج برآیند آنها در میان کشاورزان می باشد

جمعیت نیل به اهداف فوق و کاربردی کردن قدم های اساسی کشاورزی دقیق، سیستم های محاسبه ای سیّار اعم از کامپیوتر ها ونرم افزارهای مناسب چون نرم افزارهای GIS برای ثبت داده ها و تحلیل و کنترل آنها مورد نیاز خواهند بود. کترل ادوات و نهاده ها توسط دو روش عمده صورت می گیرد: یکی روش همزمان (Real-time) است که در این روش، خصوصیتی از گیاه یا خاک به صورت پیوسته (On-the-go) اندازه گیری شده و سیستم های کنترلی واقع در تراکتور، به طور همزمان و با استفاده از این اندازه گیری، نهاده مورد نظر را تعیین و اعمال می کنند . این مطلب می تواند در کنترل عمق ادوات کشاورزی نیز قابل استفاده باشد.

روش بعدی که « نقشه مبنا» (Map-based) نام دارد زمانی به کار می رود که نقشه ای از خصوصیات خاک یا گیاه قبلاً توسط حسگرها یا نمونه برداری و با استفاده از ترکیبی از سیستم های GPS و GIS تهیه شده باشد وهم اکنون دراختیار پردازشگر کابین تراکتور باشد.

نکته مهم در این روش این است که باید نقشه مورد نظر اطلاعات بروزی از خصوصیات را ارائه دهد در غیر این صورت کارایی لازم را نخواهد داشت.

در حال حاضر ترکیبی از این دو روش می تواند به عنوان گزینه مطلوب تری پیشنهاد گردد.

حسگرهای پیوسته یا در حال حرکت، برمبنای پنج اصل فیزیکی طبقه بندی شده اند. حسگرهای الکتریکی ومغناطیسی، هدایت/ مقاومت الکتریکی، ظرفیت خازنی ویا القای مغناطیسی را تحت تأثیر جنس تشکیل دهنده یک ماده اندازه گیری می کنند. حسگرهای نوری و رادیو متری نیز از امواج الکترو مغناطیسی برای کاوش سطح انرژی جذب شده، باز تابیده شده یا انتقال یافته توسط وزارت خاک یا بافت گیاه استفاده می کنند. همچنین این حسگرها می توانند از اصل دید ماشین (Machine Vision ) برای شناسایی گونه های مختلف گیاهان یا اندازه گیری تراکم گیاه به صورت « همزمان» بهره بگیرند. حسگرهای صوتی از صدای ایجاد شده توسط درگیری وسیله با خاک و اندازه گیری آن استفاده می کنند. حسگرهای بادی با تزریق مقدار معینی باد به داخل خاک می توانند میزان فشردگی خاک را تعیین کنند. حسگرهای مکانیکی، نیروی ایجاد شده در اثر درگیری یک وسیله با خاک یا گیاه را اندازه گیری می کنند. از این حسگرها ی الکترو شیمیایی شامل غشاءهای یون انتخابی‌ می باشند که دراثرفعالیت یون های مشخصی در محلول خاک، ایجاد ولتاژ می کنند. می توان با کالیبره کردن این ولتاژ، سطح فعالیت یون های انتخابی را کاوش نمود.
اگرچه تولید کنندگان، حسگرهایی را ترجیح می دهندکه دارای ورودی مستقیم به الگوریتم های تصمیم گیری باشند ولی واقعیت این است که حسگرهای ساخته شده، تنها قادر به کاوش غیرمستقیم پارامترهای خاک یا گیاه می باشند. به عنوان مثال، تغییرات هدایت الکتریکی خاک که توسط حسگرهای الکتریکی اندازه گیری می شود بیانگرتغییرات در شوری خاک، رطوبت، بافت و نیز ماده آلی خاک می باشند.

بنابراین افزایش دقت و کارایی حسگرهای مذکور، از جمله چالش های اساسی در تحقق کشاورزی دقیق است.

بنابر توضیحات فوق حال می توان چهار مؤلفه اساسی کشاورزی دقیق را نام برد:
1- سنجش از راه دور
Remote Sensing

2- GIS
3-
DGPS
4-
VRT
ازطریق عکس برداری فضایی از سطح مزرعه می توان اطلاعات مفیدی در خصوص رطوبت موجود در گیاه و خاک، سطح پوشش گیاهی و.... به دست آورد. که به روش سنتی از راه دور معروف است. خصوصیت غیر مخرّب آن باعث می شود که هیچ گونه تصرفی از جهت عبور و مرور ادوات و ماشین ها و یا نمونه برداری در مزرعه صورت نپذیرد ودرنهایت خطای عکس برداری که در چند سال اخیر به حدود چند سانتی متر کاهش یافته است نیزاز نکات قابل توجه این روش محسوب می شود . با همه توصیف هایی که شد، بهترین حالت، ترکیب روش های سنجش از راه دور با نقشه های به دست آمده از روش های دیگر است تا بتوان اطلاعات جامع و مفیدی به دست آورد.

فن آوری نرخ متغیر(VRT) از سه بخش اساسی تشکیل یافته است:

1- کنترل کننده

2- موقعیت یاب

3- فعال کننده

کنترل کننده در واقع شامل تجهیزات دقیقی است که می تواند با استفاده از نقشه، وضعیت مکان مورد نظر را از نظر خصوصیت خاک یا گیاه  پردازش کند. این پردازش به کمک موقعیت یاب می تواند موقعیت یک مکان را با نقطه تعیین شده در نقشه هماهنگ کرده ودر نتیجه تصمیم لازم را برای استعمال نهاد، اتخاذ نماید. سیستم موقعیت یاب در واقع یک دریافت کننده DGPS است که مختصات موقعیت جغرافیایی مکان مورد نظررا از لحاظ طول و عرض جغرافیایی و همچنین ارتفاع نمایش می دهد. در مرحله آخر، فعال کننده، تصمیم اتخاذ شده توسط پردازشگر را عملی می سازد.

تجارب کشورهای مختلف در مورد کاربرد کشاورزی دقیق

1-      مدیریت عناصر غذایی در سیستم های کاشت ذرت و سویا، ایالات متحده آمریکا

سیستم های کشت دیمی وآبی کمربند ذرت آمریکا با مزارع بزرگ و کاربرد فن آوری های جدید شناخته شده است. با وجود این که طی 30 سال گذشته، افزایش عملکرد خوبی در این مزارع رخ داد امّا آلودگی آبهای زیرزمینی (به علت استفاده مداوم ازسموم و کودهای شیمیایی درروش های مرسوم ) معضل اساسی این کشاورزی بوده است. کشاورزی دقیق گرچه ابتدا با هدف ایجاد سود بیشتر متولد شد امّا هم اکنون، نیل به سود پایداروکاهش آلودگی های زیست محیطی از مهمترین نتایج آن است .

درابتدای به وجود آمدن کشاورزی دقیق دراین منطقه، عمدتاً سیستم های VRT، مزارع بزرگ را مدیریت می کرد. به خصوص در کاربرد متغیر کودهای نیتروژنه، فسفاته و پتاسیم ودیگرنهاده ها این سیستم جایگاه خاصی داشت.
امّا با گذشت زمان و توسعه سیستم های مدیریت موضعی (
sscm) مزارع به واحدهای کوچک تری از لحاظ مدیریتی تقسیم شدند. همچنین به علت هزینه بالای نمونه برداری درمزارع وسیع، رویکرد سنجش ازراه دور، حسگرهای on-the-go وتهیه نقشه های عملکردی جایگزین روش های قدیمی گشت. بنابراین کشاورزی دقیق درآمریکا جایگاه خاصی پیدا کرد. البته درمرحله ارزیابی عملی این سیستم مشخص شد که اگر چه با کاربرد این تکنولوژی سطح استفاده از نهاده ها کاهش پیدا کرد امّا افزایش معنی داری درعملکرد محصول مشاهده نشد مچنین روشن نیست که آیا کاربرد VRT می تواند باعث کاهش آبشویی نیترات گردد یا خیر. به هرحال این تکنولوژی فعلا به صورت گسترده وفراگیرکاربرد پیدا نکرده است امّا مطالعه وبررسی ها بویژه در بحث مواد مغذی، چالش اساسی محققان کشاورزی دقیق در آمریکا است.

2 مدیریت کود نیتروژنه در کاشت غلات، شمال اروپا

عملکرد غلات زمستانه و استفاده از کود نیتروژنه در اروپا بالاست. برآوردهایی که در انگلستان و آلمان صورت می پذیرد مبین این است که هزینه استفاده از نیتروژن مازاد وغیرضروری بسیارزیاد می باشد . اگر چه در دانمارک، استفاده از نیتروژن دارای یک حدّ بیشینه است، مطالعات درزمینه کاربرد بهینه میزان نیتروژن وافزایش کارایی آن محور اساسی تحقیقات انگلستان اشاره می شود امّا تحقیقات مشابهی نیزدرکشورهایی چون آلمان ودانمارک درحال انجام است.
برنامه کشاورزی دقیق درجنوب انگلستان درطی 5 سال انجام شد که هدف عمده آن تعیین خط مشی هایی جهت افزایش کارایی نهاده ها و کاهش صدمات زیست محیطی بود
.
این برنامه درعمل شامل 3 مرحله بود:

1) کاوش و بررسی سطح تغییرپذیری درمزارع انگلیس.

2) توسعه تکنیک هایی جهت اندازه گیری تغییرات در طی فصل رشد (مدیریت تغییرات)

3) ترویج وانتقال اطلاعات به کشاورز و تولید کننده و توجیه بخش کشاورزی دقیق نسبت به مزایای استفاده از کشاورزی خصوصیاتی مانند رطوبت خاک، بافت خاک، ومواد مغذی آن به صورت نقشه هایی تهیه شد. و به صورت کاربردی در اختیار برنامه های GIS و GPS قرار گرفت. درمرحله ارزیابی عملی این فن آوری، محققان انگلیسی دریافتند که کاربرد متغیر نیتروژن با استفاده از کشاورزی دقیق، استفاده مازاد N را تا   کاهش می‌دهد و نیز سودی معادل 36 یورو بر هکتار درمقایسه با روشهای سنّتی عاید کشاورز می‌کند درمجموع یافته های بررسی کشاورزی دقیق در انگلستان وبه طور کلّی اروپا  مشابه نتایج آمریکا بود. بدین معنی که اگرچه به عنوان مثال کاهش چشمگیری در استفاده‌ ازN وجود داشت امّا همچنان افزایش در عملکرد و میزان پروتئین دانه، مشاهده نشد.

3- مدیریت عناصر غذایی در مزارع آبی برنج، آسیا

در آسیا، مزارع خصوصی دارای ابعاد کوچکی هستند و بنابراین تنها می توان، ازتجهیزات کوچک استفاده نمود. بررسی های مزرعه ای نشان داده است که عدم قطعیت های بسیاری دراثر تغییرپذیری منابع تغذیه ای خاک در همین مزارع موجود است .بنابراین،‌ ‌کشاورزی دقیق درمناطقی چون چین، هندوستان و فیلیپین توسعه یافت وبررسی هایی که طی سالهای 1997تا2000 در179 نقطه از مناطق برنج خیزآسیایی انجام گرفت مبین این واقعیت بود که به طور متوسط عملکرد دانه برنج 11 درصد افزایش و استفاده از کود نیتروژنه 4 درصد درمقایسه با روش های مرسوم کاهش یافت و در نتیجه سود متوسطی معادل 46 دلار آمریکا درهر هکتار و در هر چین برداشت، عاید کشاورزان شد. بنابراین مدیریت موضعی مواد مغذی (Site  Specific  Nutrient  Management) در این مناطق با وجود کوچک بودن مزارع (که مشکل مزارع ایران نیز می باشد) پاسخ نسبتاً خوبی ارائه کرده است.

4- کشاورزی دقیق در هندوستان

با وجود این که کشاورزی دقیق تقریباً در حال حاضر در انحصار کشورهای رشد یافته است امّا در کشورهای رشد یافته است امّا در کشورهای در حال توسعه چون هندوستان نیز تلاش هایی برای اجرای این فن‌آوری انجام شده است ‌‌‌‌‍‌. در حال حاضر، پتانسیل استفاده از کشاورزی دقیق در هند به دلیل کمبود تکنیک‌های اندازه‌‌گیری و تحلیل فاکتورهای موثر خاک و گیاه محدود شده است‌‍ .

الف- بوجود آمدن سیستم های مختلف علمی شامل دانشمندان کشاورزی در سنجش های مختلف آن مهندسان، سازندگان و اقتصاددانان به منظور مطالعه دورنمای کلی کشاورزی دقیق.

ب- تشکیل تعاونی های کشاورزی جهت تهیه تجهیزات، چرا که بسیاری از لوازم مورد نیاز این فن‌آوری گران قیمت هستند.

ج- تلاش جهت ادغام اراضی کشاورزی با دخالت مکانسیم های درست.

د- ترویج و آگاهی دادن به کشاورزان نسبت به مزایای استفاده از کشاورزی دقیق از جمله کاهش میزان مصرف کود، آب، حشره کش‌ها و آفت کش‌ها.

بر همین اساس مطالعاتی با همکاری بخش فضایی (Department of space) و دولت هندوستان در قالب 8 طرح پژوهشی در مزارع  ICRISAT و مزارع خصوصی کشاورزان تدوین شده است. هدف این سری پژوهش ها، بررسی شکاف عملکردی در مزارع، تغییر پذیری خصوصیات مکانی در خاک و تغییرپذیری خصوصیات وابسته به زمان و فصل و نمایش آنها است که توسط اطلاعات حاصله از حسگرهای نوری و میکرویوی انجام می شود. محصولات کاشته شده در مزارع مورد مطالعه شامل گندم، سورگوم، برنج، سویا و بقولات هستند. مشابه این تحقیقات در ابعاد کوچک تر نیز انجام شده است

موانع توسعه کشاورزی دقیق در دنیا

 برای پرداختن به موانع سر راه توسعه و پیشرفت کشاورزی دقیق، ابتدا باید فاکتورهای موثر بر توسعه آن را بررسی کرد. این فاکتورها به دو دسته مهم طبقه بندی می شوند: فاکتورهای کلان و دوست مهرور و فاکتورهای خورد یا فاکتورهایی که مربوط به تولیدکنندگان وکشاورزان است. متوسط مساحت اراضی کشاورزی، حرفه ای بودن کشاورزان، سودآورد بودن آن، سواد و اطلاعات نرم افزاری و داشتن امکانات و تجهیزات ماهواره ای و فضایی، از جمله عوامل کلانی هستند که جایگزین سازی و عملی کردن کشاورزی دقیق دریک کشور به صورت قابل توجهی تحت تأثیر این عوامل می باشد.

سود اقتصادی بیشتر، افزایش عملکرد محصول، کاهش مصرف نهاده هایی مانند کود و آب و آسانی کار نیز از دیدگاه فردی برای کشاورزان حائز اهمیت است. در راستای عملیاتی کردن شیوه های کشاورزی دقیق در هر کشوری چهار سؤال مهم مطرح می شود.

1- آیا اطلاعات به دست آمده از کشاورزی دقیق قابل تحقیق به بخش کشاورزی هست و اساساً چه شیوه های مدیریتی قابل تطبیق با اطلاعات بدست آمده می توان اتخاذ کرد؟

2-     آیا اطلاعات بروز و جدید هستند؟

3-    آیا اطلاعات برای شخصی که می خواهد تصمیم گیری کند معنی دار است تا این شخص دست به تغییر و تحول بزند؟

4-     آیا اطلاعات را می توان در حیطه عمل پیاده کرد؟

 با پذیرفتن این که اطلاعات مهم، قابل دسترسی، بروز و جدید و هم چنین معنی دار می باشند و می توان در عرصه عمل اجرا کرد،یک تولیدکننده نسبت به انجام و اجرای سیستم های کشاورزی دقیق متقاعدمی شود.امّابایدتوجه داشت که کشاورزی دقیق یک امرتدریجی وقدم به قدم است وهرگزباتصمیمات عاجل وسریع قابل اجرا نخواهد بود. موانع و عوامل بازدارنده درکشورهای در حال توسعهء چون ایران را می توان از میان فاکتورهای مذکور چه در بخش کلان و چه در بعد فردی، جستجو کرد در استرالیا، ترویج و انتقال فن آوری، بیشترین اهمیت را از لحاظ بازدارندگی نسبت به عواملی چون اقتصاد و تجهیزات ایفا می کندزامّا در کشورهایی چون هندوستان، سطح کوچک اراضی، غیر یکنواختی سیستم های کاشت، کمبود دانش فنی و نرم افزاری در میان کشاورزان و تولیدکنندگان و هزینه های بالا به عنوان محدود کننده های کشاورزی دقیق مطرح هستند. با این توضیح که در هند بیش از 58 درصد مزارع کشاورزی مساحت کمتر از یک هکتار داشته و متوسط مساحت اراضی این کشور 57/1 هکتار است. تنها در ایالاتی چون پنجاب، گوجارات و هاریانا بیش از 20 درصد از اراضی مساحتی بیش از 4 هکتار دارند. البته زمین هایی با وسعت بیش از 15 هکتار نیز در بخش پاتیالای ایالت پنجاب وجود دارند که مناسب برای اجرای طرح های کشاورزی دقیق به نظر می رسند و به همین دلیل در حال حاضر در دو ایالت پنجاب و هاریانا، مقدماتی برای اجرای کشاورزی دقیق برای محصولات محوری چون برنج و گندم تدارک دیده شده است.

کاربرد فناوری‌نانو در کشاورزی

تصور اتحادیه اروپا از اقتصاد مبنی بر دانش، بیشینه کردن پتانسیل فناوری زیستی برای سودبری بیشتر اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی این اتحادیه است. چالش‌های جدیدی در این بخش وجود دارد که از آن جمله می‌توان به افزایش تقاضا برای مواد غذایی سالم و مطمئن، تهدیدهای جدی برای محصولات کشاورزی و شیلات، کاهش خطر بیماری و الگوهای متغیر آب و هوایی اشاره کرد.

فناوری‌نانو با کمک ابزارهای جدید، توانایی دگرگون سازی صنایع غذایی و کشاورزی را دارد و می‌تواند از این ابزارها برای تشخیص رفتارهای مولکولی بیماری‌ها، کشف سریع بیماری و افزایش توانایی گیاهان برای جذب مواد غذایی استفاده کند. همچنین در صنایع کشاورزی می‌توان از حسگرها و سیستم‌های رسانش هوشمند برای مبارزه با ویروس‌ها و پاتوژن‌های محصولات کشاورزی بهره‌ جست.

در آینده نزدیک با بهره‌گیری از کاتالیست‌های نانوساختار، افزایش کارایی آفت‌کش‌ها و علف‌کش‌ها، امکان کاهش حجم استفاده از این مواد را خواهیم داشت.

کاربرد کشاورزی دقیق

کشاورزی دقیق که همواره آرزویی دیرینه بوده است، کمک می‌کند که بتوان با کمترین ورودی (کودها، آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و. . .) بیشترین خروجی (عملکرد محصولات) را به دست آورد؛ این هدف با بررسی متغیرهای‌ محیطی و عملکردهای هدفمند قابل دستیابی است. در کشاورزی دقیق با استفاده از رایانه‌ها، سیستم‌های ماهواره‌ای مکان‌یاب جهانی (GPS) و دستگاه‌های حسگر کنترل از راه دور، می‌توان در مورد کیفیت رشد محصولات کشاورزی، تشخیص دقیق طبیعت منطقه و مشکلات آن، تصمیم صحیح گرفت. می‌توان به گونه‌ای تنظیم کرد که این کار علاوه بر کاهش هزینه، به کاهش ضایعات کشاورزی کمک کرده، آلودگی محیط زیست را به حداقل برساند. حسگرهای کوچک و سیستم‌های کنترل و پایش که با کمک فناوری‌نانوساخته شده‌اند، می‌توانند تأثیر مهمی بر این شیوه جدید کشاورزی داشته باشند.

یکی از نقش‌های اصلی ابزارهای مبتنی بر فناوری‌نانو، افزایش استفاده از حسگرهای خودکاری است که برای کنترل‌ بلادرنگ به دستگاه‌های GPS متصل می‌شوند. این نانوحسگرها می‌توانند در سراسر کشتزار پخش شده و شرایط خاک و رویش محصول را کنترل و تنظیم کنند. در حال حاضر از حسگرهای بی‌سیم در بخش‌های خاصی از آمریکا و استرالیا استفاده می‌شود.

کاربردهای نانو در زراعت :

امروزه با استفاده از نانو سنسورها مشخص می شود که هر قسمت کوچک از مزرعه به چه میزان عناصر غذائی و سم نیاز دارد و بدین وسیله از آلودگی‌ محیط زیست جلوگیری‌کرده ، سلامت محصولات و افزایش بازده اقتصادی‌ راممکن می سازد.

نانو سنسور ها می توانند با کنترل دقیق وگزارش دهی به موقع نیاز های گیاهان به مرکز پردازش اطلاعات سیستم را در نگهداری محصولات یاری نماید.

- ایجاد گلخانه‌های کم‌هزینه‌تر با هدف صرفه‌جویی در مصرف انرژی و دوام بیشتر در برابر رطوبت ساختارهای نانویی می توانند گلخانه هایی در حجم کم اما انبوه پدید آورند که تقریباً با اندازه ای برابر 10 درصد کل مزارع زیر کشت در حال حاضر ، می توانند جمعیت کنونی جهان را تغذیه نمایند. در این صورت میلیونها هکتار از زمین های کشاورزی به محیط های طبیعی برای سکونت حیوانات در سراسر جهان باز گردانده می شوند

کاربردهای نانو در اصلاح نباتات:

-      انتقال ژن های مورد نظر به سلول های گیاهی با استفاده از نانومواد در این روش از سامانه ی رسانش نانوذرات طلای پوشیده با DNA یا RNA بداخل سلول استفاده می شود.

-      ساخت ابزارهای جدید برای بیولوژی سلولی و مولکولی این ابزار ها جهت تعیین مولکول‌های خاص ، شناسایی و جداسازی آن ها استفاده می شوند و کاربری بسیاری دارند که از این بین می توان به موارد زیر اشاره کرد:

تکنولوژی و علم تولید مثل ، اصلاح نژاد حیوانات و گیاهان ، تبدیل ضایعات به انرژی و محصولات جانبی مفید و علم و تکنولوژی کودسازی

-         اصلاح بذور به شیوه اتمی

کاربردهای نانو در تولید سموم و کود های موثر و کم خطر:

ذرات سموم کشاورزی به وسیله عواملی از قبیل باد ، وارد هوا شده و با ورود به سیستم تنفسی انسان ، آن را در معرض انواع بیماری های استنشاقی قرار می دهد ، تحولات نانوفناوری ، با افزایش میزان سوددهی و کاهش عوارض سموم کشاورزی ، معضلات ناشی از این سموم را رفع می کند و آنها را به محصولاتی کاملاً مفید تبدیل می کند.

-      تولید سموم و کودهای شیمیایی با استفاده از نانوذرات و نانوکپسول ها این نسل از سموم و کود ها قابلیت رهایش کنترل شده یا تاخیری ، جذب و تاثیرگذاری بیشتر و سازگاری با محیط زیست را دارا هستند.

-      تولید کریستالهای نانویی جهت افزایش کارایی استفاده از آفت‌کش‌ها استفاده از کریستالهای نانویی امکان کاربرد آفت‌کش‌ها با دُز های کمتر را فراهم می آورد و این یعنی به حداقل رساندن ورود این ترکیبات خطرناک به طبیعت.

-         تولید نانوکودها (Nanofertilizers)

این ترکیبات نانویی به سرعت و به صورت کامل جذب گیاه شده و به خوبی نیازها و کمبود های غذایی آن را مرتفع می سازد.

کاربردهای نانو در گیاه پزشکی:

-      کنترل فعالیت های اجزای سلولی گیاهان بدون آسیب رسانی به آنها
شیوه های کنونی برای بررسی سلول ها بسیار ابتدایی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در سلول اتفاق می افتد ناگریزند سلول ها را از هم بشکافند و در این حال بسیاری از اطلاعات مهم مربوط به سیالهای درون سلول یا ارگانهای موجود در آن از بین می رود. پیشرفت های نانوفناوری بطور خاص مطالعات بنیادی زیست شناسی را تقویت خواهد کرد.

محققان امیدوارند در آینده ای نه چندان دور با استفاده از نانوفناوری موفق شوند فعالیت اجزای هر سلول را تحت کنترل خود در آورند.  هم اکنون گام های بلندی در این زمینه برداشته شده ، به عنوان نمونه دانشمندان میتوانند فعالیت پروتئین ها و مولکول D.N.A را در درون سلول کنترل کنند.  به کمک نانوفناوری روش جدیدی برای بررسی بیان ژن و آنالیز mR.N.A سلولهای زنده بدون مرگ یا تخریب آنها با استفاده از میکروسکوب نیروی اتمی AFM ارائه شده است.

-      حسگرهای هوشمند و سیستم‌های حمل هوشمند به منظور ردیابی و مبارزه ی سریع و مفید با ویروس‌ها و سایر عوامل بیماریزا گیاهی به کار می روند.

-         تیمار مولکولی بیماریها، ردیابی سریع بیماریها، افزایش توانمندی گیاهان برای جذب مواد مورد نیاز



موضوع مطلب : کشاورزی دقیق1
موضوعات
صفحات وبلاگ
امکانات جانبی




چاپ تضمینی مقالات کشاورزی در مجلات ISI
یاحضرت فاطمه زهرا 14685503473080344567.jpg" rel="shortcut icon">
 
 
بالای صفحه