تقنيات الزراعة الدقيقة لدعم صغار المزارعين

يُعزى الانتشار الواسع للزراعة الدقيقة إلى عدة تقنيات حيوية، منها الهواتف المحمولة، والطائرات المسيّرة، والأقمار الصناعية، وأجهزة الاستشعار الميدانية. ورغم أن بعضها ليس حديثاً، إلا أن انخفاض أسعارها وتوفرها بسهولة يجعلها أكثر أهمية للمزارعين في كل مكان.

مع ذلك، ورغم النظرة المتفائلة عموماً، لا بد من التغلب على العديد من العقبات قبل أن يتمكن صغار المزارعين من تطبيق هذه الحلول. ويُعدّ مفهوم "الركائز الخمس للوصول إلى التكنولوجيا"، الذي يتألف من "التوافر" و"القدرة على تحمل التكاليف" و"الوعي" و"الكفاءة" و"التمكين"، إطاراً مفيداً لتحليل هذه الصعوبات المتعددة.

في العديد من مناطق العالم، قد يكون توفر تقنيات الزراعة الدقيقة محدودًا للغاية لأسباب مثل نقص البنية التحتية الرقمية اللازمة لدعم مثل هذه الحلول (على سبيل المثال، الطاقة أو الإنترنت).

مع ذلك، حتى وإن كانت هذه التقنيات متاحة، قد لا يملك العديد من المزارعين الإمكانيات المالية لشرائها. على سبيل المثال، قد لا يستطيع المزارعون شراء هاتف ذكي مزود باتصال بالإنترنت، وهو شرط أساسي للعديد من تقنيات الزراعة الدقيقة.

حتى عندما تكون الحلول العملية متاحة وفعّالة من حيث التكلفة، قد يجهلها المزارعون. وينطبق الأمر نفسه على العديد من الخدمات التقنية الأخرى التي تقدمها المؤسسات العامة والخاصة. كما يُحتمل أن يفتقر المزارعون إلى المعرفة التقنية والمهارات اللازمة لاستخدام هذه الحلول.

في استطلاع أجرته جمعية GSMA، قال المشاركون من البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط والذين كانوا على دراية بالإنترنت عبر الهاتف المحمول إن هذا كان العائق الرئيسي الذي يمنعهم من استخدام الإنترنت.

وأخيراً، قد لا يمتلك المزارعون الذين ينتمون إلى الفئات المحرومة، مثل المزارعات، "القدرة على التأثير" بسبب العديد من العقبات الاجتماعية والثقافية التي تقف في طريقهم وتمنعهم من الوصول إلى الحلول التكنولوجية.

للتغلب على هذه العقبات، يلزم اتخاذ إجراءات على المستويين التشغيلي والسياسي. وتشمل هذه الإجراءات ابتكار حلول تراعي احتياجات المستخدم، وتطوير نماذج أعمال وتقديم خدمات إبداعية وشاملة، وسن تشريعات تُمكّن من تحويل القطاع رقمياً.

إن الطبيعة متعددة الأوجه للعقبات تسلط الضوء على الحاجة إلى تعزيز التعاون بين العديد من أصحاب المصلحة، بما في ذلك القطاعات الحكومية والتجارية والمجتمع المدني والمجتمع الأكاديمي، لتسريع استخدام التكنولوجيا الرقمية من قبل صغار المزارعين.

تقنيات الزراعة الدقيقة ذات الصلة

في هذا القسم، سنقدم لمحة عامة عن أهم تقنيات الزراعة الدقيقة وأكثرها أهمية لتعزيز الاستخدام المتزايد لهذه التقنيات.

1. استخدام الهواتف المحمولة 

وقد مهد الانتشار المتزايد للهواتف المحمولة والإنترنت الطريق لتطوير مجموعة واسعة من الخدمات التي تدعمها الهواتف المحمولة للقطاع الزراعي.

وتسمى هذه الخدمات أيضًا "خدمات الزراعة المتنقلة". وتشمل هذه الخدمات ضمان حصول المزارعين على المدخلات والقروض والتأمين والأسواق التي يمكنهم من خلالها بيع منتجاتهم.

تتيح الهواتف المحمولة للمزارعين والمهنيين الزراعيين التواصل في كلا الاتجاهين، وتوفر مرافق مراقبة في الوقت الفعلي، وتسهل رقمنة البيانات الميدانية وجمعها بسهولة.

قد تُسهّل الهواتف الذكية المزودة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) جمع بيانات دقيقة عن الموقع، وتتيح توزيع معلومات مُخصصة للمزارعين. وتُعدّ الأجهزة الخلوية وسيلة سهلة الوصول لنشر المعلومات والرؤى باستخدام تقنيات الزراعة الدقيقة الأخرى، مثل الأقمار الصناعية، وأجهزة الاستشعار الميدانية، والطائرات المسيّرة.

ربما يوفر الهاتف الذي يحتوي على الميزات الأساسية فقط وبدون وظائف "ذكية" إمكانيات متنوعة للمزارعين للوصول إلى معلومات فردية.

وهذا يجعل من الممكن للمزارعين الذين لا يملكون الوسائل المالية لشراء هاتف ذكي أو الذين يعيشون في أماكن ذات اتصال محدود أو معدوم بالإنترنت الاستفادة من تقنيات الزراعة الدقيقة.

تُعدّ خدمات الاستشارات الزراعية عبر الهاتف المحمول، التي تُساعد حالياً عدداً لا يُحصى من المزارعين حول العالم، الخيار الأكثر شيوعاً. وتُعرف هذه الخدمات أيضاً باسم "الامتدادات الرقمية".“

بإمكانهم التغلب على العديد من العيوب التي يعاني منها العاملون في مجال الإرشاد الزراعي، مثل نقص الأعداد، ومحدودية الفعالية المثبتة، وانعدام الثقة بين المزارعين بشأن النصائح التي يقدمها هؤلاء العاملون.

تُعد خدمات الإرشاد استراتيجية فعالة من حيث التكلفة لتحسين النتائج الزراعية، على الرغم من أن تأثيرات خدمات الإرشاد وحدها طفيفة.

فعلى سبيل المثال، وجدت إحدى الدراسات أن المزارعين الذين زادوا من كمية الجير التي استخدموها في محاصيلهم استجابةً للتنبيهات عبر الرسائل النصية القصيرة، حققوا نسبة فائدة إلى تكلفة تصل إلى عشرة إلى واحد.

2. استخدام الأقمار الصناعية كتقنيات زراعية

يمكن استخدام البيانات الطيفية التي تجمعها الأقمار الصناعية لإنشاء خرائط المؤشر الطيفي، والتي توفر تمثيلاً مرئياً لحالة المزرعة، مع تقديم المشورة للمزارع بشأن المناطق التي تحتاج إلى عناية خاصة. ARVI وNBR و مؤشر الاختلافات الطبيعية المعززة تُعد هذه أمثلة على المؤشرات الطيفية التي تُستخدم بشكل متكرر.

• يقوم مؤشر اختلاف الغطاء النباتي المعياري، أو NDVI، بتقييم مدى اخضرار الغطاء النباتي ويمكن أن يكون بمثابة بديل لتقييم صحة المحاصيل في جميع أنحاء الحقل.
• يُستخدم مؤشر NBR لتقييم مدى الحرق وكذلك لمراقبة الحرائق المستمرة.
• يقوم نظام ARVI برصد تركيز الجسيمات الدقيقة ويتيح للمستخدمين تحديد المناطق المتأثرة بالتلوث أو حتى الأنشطة مثل الزراعة القائمة على القطع والحرق.

يمكن للمزارعين الحصول على ما يحتاجونه من خلال تطبيقات الهاتف المحمول خرائط المزارع توضيح التباين داخل المزرعة في صحة المحاصيل ومعلومات استشارية خاصة بكل مزرعة.

إن دمج بيانات الأقمار الصناعية مع العديد من مصادر البيانات الأخرى، مثل الطقس وأجهزة الاستشعار الموجودة في الموقع والسجلات الزراعية (استخدام الأسمدة وتواريخ الزراعة وما إلى ذلك)، متبوعًا بالمعالجة باستخدام خوارزميات التعلم الآلي، قد يوفر معلومات أكثر دقة للمزارعين المحليين.

تقدم العديد من الشركات الجديدة تقنيات الزراعة الدقيقة، بما في ذلك حلول استخدام الأسمدة والتنبؤ بالمحاصيل بناءً على صور الأقمار الصناعية.

يمكن للأقمار الصناعية أيضاً توفير معلومات تحديد المواقع الجغرافية. وتساعد أجهزة الملاحة الفضائية مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في جمع التفاصيل المرجعية الجغرافية وتحديد المواقع الميدانية بدقة.

من الضروري الترتيب الدقيق للبذور ومبيدات الأعشاب والمبيدات الحشرية، فضلاً عن إدارة الاستخدام المستدام للمياه والمساعدة في الممارسات الزراعية الشاملة.

يساعد استخدام الأقمار الصناعية وأنظمة الملاحة معًا في تحديد خصائص تباين تربة المزارع ومحاصيلها، مما يتيح استخدام أساليب زراعية أكثر كثافة وكفاءة.

3. استخدام المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) في الزراعة الدقيقة

تُستخدم الطائرات المسيّرة، إلى جانب العديد من التقنيات الأخرى (مثل أجهزة الاستشعار المتعددة وتقنية المعدل المتغير)، في مراحل متتالية من دورة نمو المحاصيل. ويتراوح ذلك من تقييم التربة بدءاً من زراعة البذور أو رش المحاصيل وصولاً إلى تحديد الوقت الأمثل للحصاد.

لها استخدامان رئيسيان: الكشف عن العمل المطلوب إنجازه وتقليله. تُمكّن الطائرات المسيّرة المزودة بكاميرات وأجهزة استشعار أخرى من إجراء مراقبة جوية فورية، وتوفير رؤية شاملة للمزرعة.

قد تُقلل الحمولات التي يمكن ربطها بالطائرات بدون طيار، على غرار أنظمة الرش، من العمل اليدوي المطلوب لمهام زراعية محددة، مثل الاستطلاع وتطبيق مبيدات الأعشاب والأسمدة والمبيدات الحشرية.

4. استخدام أجهزة الاستشعار وإنترنت الأشياء (IoT) 

يمكن للمزارعين أن يبنوا خياراتهم على البيانات التي يتم جمعها بواسطة أجهزة الاستشعار الموجودة في الموقع، والتي تراقب خصائص حقولهم ومحاصيلهم بدقة محسنة.

تُستخدم تقنيات الزراعة الدقيقة مثل أجهزة الاستشعار في تطبيقات مثل: الزراعة الدقيقة والرش، ومراقبة الآفات والتربة، والري الذكي، ومراقبة المحاصيل، ومراقبة الطقس، ومراقبة البيئة.

يجب أن تخضع عملية الاتصال بين الأجهزة لمجموعة من القواعد لكي تتمكن أجهزة الاستشعار الموجودة في الموقع من التواصل فيما بينها ونقل البيانات. ويشير مصطلح "بروتوكول الشبكة" إلى هذه المجموعة المحددة مسبقًا من الإرشادات.

نظراً لأن الشبكات اللاسلكية المختلفة عادة ما يكون لها نطاقات وقدرات متفاوتة لنقل البيانات، فإنها الأنسب لتطبيقات متعددة.

تكتسب التقنية المعروفة باسم شبكات المناطق الواسعة منخفضة الطاقة (LPWAN) شعبية متزايدة لاستخدامها في تطبيقات إنترنت الأشياء الزراعية.

تُعدّ تقنية LPWAN مثاليةً للحالات التي تتواصل فيها الأجهزة الذكية عبر مسافات طويلة ولكنها تحتاج إلى نقل كمية محدودة من البيانات. ومن أمثلة تقنيات شبكات LPWAN: LoRaWAN وNB-IoT.

إضافةً إلى تغطيتها الواسعة (حتى 20 كيلومتراً)، تتميز هذه المستشعرات أيضاً بكفاءة عالية في استهلاك الطاقة. ونتيجةً لذلك، قد تدوم البطاريات المستخدمة لتشغيلها لمدة تصل إلى 15 عاماً.

نظراً لعدم اعتمادها على شبكات الجيل الرابع أو نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، أصبحت تقنية LoRaWAN أكثر شيوعاً في تطبيقات وتقنيات الزراعة الدقيقة، حيث توفر نقل بيانات موثوقاً بالإضافة إلى تحديد الموقع الجغرافي. وهذا ما يجعلها أكثر ملاءمة للاستخدام في المناطق النائية ذات التغطية المحدودة لشبكات الجيل الرابع.

تقنيات الزراعة الدقيقة الإضافية

تساهم التطورات التكنولوجية مثل: تقنية الأسعار المتغيرة (VRT), ، والروبوتات الزراعية، والأتمتة.

ومع ذلك، يبدو أن صغار المزارعين غير قادرين على تطبيق هذه الممارسات بسبب التكاليف المرتفعة التي تنطوي عليها، وعدم وجود نماذج أعمال مقبولة، والحاجة إلى مستويات معينة من الخبرة الفنية.

1. الروبوتات والأتمتة الزراعية

يتجه المزارعون في جميع أنحاء العالم إلى استخدام الروبوتات في أنواع متعددة، مثل روبوتات إزالة الأعشاب الضارة والجرارات ذاتية القيادة., مراقبة المحاصيل الروبوتات، وروبوتات الحصاد، لتقليل عدد الرحلات اللازمة لمراقبة المزارع، والحد من تلف المحاصيل وخسائرها، وزيادة إنتاجية المزارع، وخفض استهلاكها للوقود.

إن ارتفاع تكلفة تقنيات الزراعة الدقيقة مثل الروبوتات هو العائق الأكبر أمام استخدامها على نطاق واسع في الدول النامية.

على سبيل المثال، في عام 2017، كان من المتوقع أن تتجاوز التكلفة الأولية للاستطلاع الزراعي الآلي 9000 جنيه إسترليني، وأن تبلغ تكلفة التشغيل السنوية 18 جنيهًا إسترلينيًا للهكتار الواحد. وقد يرتفع سعر الروبوتات المتنقلة الأخرى المصممة لمهام خفيفة مثل إزالة الأعشاب الضارة والتقليم بسرعة من 15000 جنيه إسترليني إلى 30000 جنيه إسترليني.

ولكن لجعل الروبوتات خيارًا أكثر جدوى من الناحية المالية، يجري البحث في نماذج أعمال مختلفة.

على سبيل المثال، يمكن أن يتضمن نموذج أعمال الشركة ARaaS، والذي يشير إلى "الروبوتات الزراعية كخدمة". من خلال تعويض المزارعين عن استخدام الروبوتات الزراعية، يوفر هذا المفهوم للمزارعين أصحاب الحيازات الصغيرة خيارًا ماليًا مريحًا وآمنًا.

2. تقنية المعدل المتغير (VRT)

نادراً ما يكون هناك تجانس في العوامل التي تحدد إنتاجية المحاصيل في جميع أنحاء الحقل. إضافةً إلى ذلك، فإن تطبيق المدخلات بطريقة متسقة لا يضمن تحقيق أقصى إنتاجية أو ربحية ممكنة.

لتحقيق أقصى قدر من كفاءة استخدام المدخلات، وبالتالي زيادة إنتاجية وأرباح الحقول الفردية، تشمل تقنية المعدل المتغير (VRT) تخصيص معدلات المدخلات، مثل الأسمدة والمواد الكيميائية وقرون البذور، وتغييرها بشكل كبير في المواقع المناسبة في جميع أنحاء الحقل. ويتم ذلك لتعظيم إمكانات المنطقة ككل.

لأغراض التوصيل، يتم تجهيز مركبات مثل الطائرات بدون طيار والجرارات وغيرها من الروبوتات الزراعية بمعدات يمكنها العمل بمعدلات متغيرة (مثل الرشاشات والناثرات).

غالباً ما لا تستطيع المزارع الصغيرة تبرير شراء مثل هذه المعدات بسبب تكلفتها الباهظة (التي تقدر أن تتراوح بين 150,000 و 250,000)، فضلاً عن تعقيد فهمها وتنفيذها بالنسبة للمزارعين.

تُعدّ GeoPard إحدى شركات تكنولوجيا الزراعة الدقيقة ذاتية التشغيل، القادرة على معالجة أي بيانات من مزرعة جغرافية مرجعية. نساعد الشركات العاملة في مجال زراعة المحاصيل على تطوير حلول الزراعة الدقيقة، ونسهم في الوقت نفسه في رفع كفاءة عملياتها.

كذلك، قد يحصل المزارعون ومستشارو المحاصيل على الزراعة الدقيقة تُعدّ تقنيات شركتنا، وواجهات برمجة التطبيقات (API)، وحلول العلامات التجارية الخاصة، والأدوات البرمجية، من بين الخدمات الأخرى التي نقدمها للشركات الزراعية الكبرى. وبفضل ذلك، يُمكنها تطبيق حلولها في غضون أسابيع قليلة.

الأسئلة الشائعة

1. ما هو السبب الأكثر ترجيحاً لتجنب معظم صغار المزارعين استخدام تكنولوجيا الزراعة الدقيقة؟

السبب الأرجح لتجنب معظم صغار المزارعين تقنيات الزراعة الدقيقة هو التكلفة الأولية المرتفعة المرتبطة بتبني هذه التقنيات وتطبيقها. فغالباً ما يمتلك صغار المزارعين موارد مالية محدودة، وقد يرون أن الزراعة الدقيقة مكلفة للغاية وغير متاحة لهم.

بالإضافة إلى ذلك، فإن محدودية الوصول إلى المعرفة التقنية، ونقص البنية التحتية، وعدم كفاية التدريب وخدمات الدعم، يمكن أن تثني صغار المزارعين عن تبني تكنولوجيا الزراعة الدقيقة.

2. كيف يفيد استخدام تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) بهذه الطريقة المزارع؟

إن استخدام تقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في الزراعة الدقيقة يفيد المزارعين من خلال توفير رسم خرائط دقيقة للحقول، وتمكين تطبيق المدخلات المستهدفة، وتبسيط العمليات الزراعية، وتسهيل اتخاذ القرارات القائمة على البيانات.

تساعد عملية رسم خرائط الحقول الدقيقة المزارعين على فهم التباينات داخل حقولهم، مما يُحسّن من تخصيص الموارد. كما يُقلل استخدام المدخلات الزراعية بشكل مُوجّه من الهدر ويُخفض تكاليفها. وتُحسّن الآلات المُوجّهة بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) من كفاءة التشغيل، مما يوفر الوقت والجهد. ويُمكّن جمع البيانات وتحليلها من اتخاذ قرارات مدروسة لتحسين الإنتاجية والربحية.