مراقبة المحصول في الزراعة الدقيقة: الأهمية والمكونات الأساسية

في هذا السياق، يعتبر الكثيرون رصد المحاصيل ورسم خرائطها أهم ابتكار شهده القطاع الزراعي مؤخرًا. سنتناول في هذه المقالة هذا الموضوع. رسم خرائط المحاصيل ورصد المحاصيل وإمكاناتها في جعل مزارعنا أكثر كفاءة وإنتاجية.

تُعد الزراعة الحديثة وأنظمة الزراعة نتاج آلاف السنين من المعرفة التقليدية المدعومة إلى حد كبير بالتقدم السريع في العلوم والتكنولوجيا في القرون الأخيرة.

يتزايد الطلب على الغذاء سنوياً نتيجة النمو السكاني المتزايد، في حين تهدد قضايا بالغة الأهمية كظاهرة الاحتباس الحراري وتغير المناخ استدامة النظام الزراعي الحالي برمته. ونتيجة لذلك، بات دور التكنولوجيا في تحسين الإنتاج الزراعي أكثر أهمية من أي وقت مضى.

ما هو رسم خرائط العائد؟

تم تقديمها في البداية في أوائل التسعينيات، وهي أداة للزراعة الدقيقة تتضمن عملية جمع البيانات المرجعية الجغرافية حول مستويات المحصول المختلفة بالإضافة إلى الخصائص مثل محتوى الرطوبة، في أجزاء مختلفة من نفس الحقل.

أثناء الحصاد، تقيس الحصادة هذه المعايير باستخدام عدة أجهزة استشعار، ويتم تسجيل القياسات مع مواقعها باستخدام أدوات تحديد المواقع الجغرافية. تُستخدم هذه المعلومات لإنشاء خريطة تسهل على المزارعين الاطلاع عليها.

علاوة على ذلك، تُصنّف القياسات الفردية لخصائص المحصول ضمن مناطق أو نطاقات محددة باستخدام ألوان مختلفة لإنتاج خريطة نطاق أو خريطة تصنيف المناطق. ويمكن تحديد عدد هذه التصنيفات وفقًا لاحتياجات المزرعة.

على سبيل المثال، لإنشاء خريطة إنتاجية لحقل من الذرة يبلغ متوسط إنتاجه 250 بوشل للفدان، قد يكون من المناسب تصنيف الخريطة إلى مناطق، كل منها بإنتاجية 25 بوشل للفدان.

لكن هذا يعتمد على مستوى الدقة المطلوب والتكنولوجيا المتاحة. تحتوي خرائط الإنتاجية القياسية على 5-7 مناطق لونية، ويزداد عددها مع ازدياد متطلبات الدقة.

ما هي المكونات الأساسية لنظام رسم خرائط المحصول أو نظام مراقبة المحصول؟

يُمكّن تطبيق رسم خرائط المحاصيل في الأراضي الزراعية المزارعين من تحسين إنتاجهم من خلال توجيه المدخلات إلى مناطق محددة داخل المزارع التي تحتاج إليها بشدة.

ومع ذلك، فإن آلية العمل الكامنة وراء مراقبة المحصول تتطلب دمج العديد من المكونات الأساسية في نظام مشترك لتوليد بيانات وخرائط دقيقة للغاية وفي الوقت الفعلي.

على الرغم من أن المكونات قد تختلف تبعاً لحجم المزرعة ونوع المحاصيل التي تتم مراقبتها، إلا أن المكونات الأساسية لنظام رسم خرائط إنتاجية الحبوب الأكثر شيوعاً تشمل ما يلي:

• مستشعر تدفق الحبوب: يتم استخدام مستشعر تدفق الحبوب المثبت على الحصادة لتحديد الكمية الفعلية للحبوب التي يتم حصادها أثناء تحرك الحصادة عبر الحقل في الوقت الفعلي.
• مستشعر رطوبة الحبوب: تتضمن آلات حصاد الحبوب أيضاً مستشعرات رطوبة الحبوب التي تقيس سعتها الكهربائية. ويتم ذلك لتعويض التغيرات في الحبوب الناتجة عن العوامل البيئية مثل المطر ودرجة الحرارة وغيرها.
• مستشعر سرعة الأرض: من المهم قياس سرعة الحصادة المركبة للحصول على نتائج دقيقة. ويمكن القيام بذلك باستخدام معلومات تعتمد على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو باستخدام مستشعر سرعة أرضي فعلي يقيس السرعة من دوران العجلات.
• جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS): لغرض تحديد الموقع الجغرافي للقياسات التي تم إجراؤها بواسطة أجهزة استشعار أخرى، يتم تركيب جهاز استقبال GPS على حصادة الحبوب والذي يعطي باستمرار مواقع كل قياس يتم أخذه.
• شاشة مراقبة المحصول: هو المكون الذي يتم تركيبه داخل كابينة الحصادات حيث يتواجد المشغل/المزارع. يوفر هذا المكون له/لها بيانات مُعالجة في الوقت الفعلي على شاشة عرض يتم توليدها باستمرار بواسطة عدة مستشعرات.

ما هو دور مراقبة المحصول في الزراعة الدقيقة؟

الزراعة الدقيقة يتمثل ذلك في استخدام التكنولوجيا والبيانات في العمليات الزراعية لتحديد نوع مدخلات المزرعة، ومستوى/كمية تلك المدخلات، والموقع الدقيق داخل المزرعة حيث ينبغي تطبيق تلك المدخلات من أجل تقليل التكاليف وزيادة الإنتاجية وتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.

على الرغم من استخدام أجهزة مراقبة المحاصيل في الزراعة منذ ما يقرب من ثلاثة عقود، إلا أنها بدأت تشكل جزءًا مهمًا من تطبيقات الزراعة الدقيقة اليوم.

تُستخدم مراقبة المحصول في الزراعة الدقيقة لأنها تساعد في تحديد وقياس ووصف التباين داخل الحقل ضمن نظام زراعي، وهو بالضبط ما يشكل أساس مفهوم الزراعة الدقيقة.

يوفر هذا النظام بيانات متغيرة ضمن حقل واحد. وتُنتج هذه البيانات نتيجة تفاعل معقد بين عدة عوامل تحدث داخل المزرعة، مثل أساليب إدارة المزرعة، والعوامل البيئية، والعوامل المناخية.

ونتيجة لذلك، تصبح هذه البيانات رصيدًا بالغ الأهمية عند محاولة فهم المزرعة لتطبيق أدوات الزراعة الدقيقة الأخرى.

مع ذلك، توجد بعض المعوقات عند استخدام هذه البيانات في أنظمة الزراعة الدقيقة الشاملة. ومن أبرز هذه المعوقات التباين الزمني الكبير في بيانات المحصول، والذي يحدث ضمن دورة المحصول نفسها، وكذلك بين محاصيل السنوات المختلفة.

يمكن عزو هذا التباين إلى التفاعل المعقد بين عدة عوامل ذُكرت سابقاً. علاوة على ذلك، قد يؤثر وقت إجراء القياسات على بيانات المحصول، مما يُعطي صورة غير مكتملة، إن لم تكن غير دقيقة، عن إنتاجية الأراضي الزراعية.

إلى جانب ذلك، تُعدّ المعايرة الخاطئة أو أخطاء النظام من المشكلات الأخرى المرتبطة باستخدام هذه البيانات في الزراعة الدقيقة. لذا، هناك بعض الأمور التي يجب مراعاتها عند استخدام بيانات مراقبة المحاصيل في أنظمة الزراعة الدقيقة:

• فعلى سبيل المثال، لا يمكن استخدام بيانات سنة واحدة فقط لإجراء تدخلات الزراعة الدقيقة لسنة أخرى. لذا، يجب توفير بيانات المحاصيل لعدة سنوات لإجراء تحليل زمني دقيق وموثوق يمكن تطبيقه ميدانياً.
• علاوة على ذلك، ينبغي التخطيط المسبق لعملياتها أو عمليات الحصاد وجدولتها لتقليل التباين الزمني، وينبغي تحسين الأجهزة ومكونات البرامج ومعايرتها وتطويرها بشكل جيد.
• وأخيراً، أظهرت العديد من الدراسات الإمكانات الهائلة لاستخدام التباين داخل الحقل في بيانات المحصول في اتخاذ قرارات زراعية أفضل من خلال دمجها مع أدوات الزراعة الدقيقة.

ما هي فوائد رسم خرائط الإنتاجية؟

هناك العديد من الفوائد المرتبطة بتطبيق مراقبة المحصول لإنشاء خريطة إنتاجية للمزرعة.

ومع ذلك، فإن جميع الفوائد تتلخص في حقيقة أنها تزود المزارعين ومديري الأراضي الزراعية بمعلومات قيمة في شكل خرائط تساعدهم على فهم مناطق الإنتاج العالي والمنخفض في مزارعهم.

يُمكّنهم ذلك من ربط مستوى الإنتاج بالعديد من الأسباب، ما يسمح بتحسين المناطق ذات الإنتاج المنخفض والحفاظ على المناطق ذات الإنتاج المرتفع. بعبارة أخرى، يمكن أن تكون هذه المعلومات مفيدة لاتخاذ القرارات بشأن:

حرث التربة: يُمكن أن يُؤدي كلٌ من نقص الحراثة والإفراط فيها إلى انخفاض إنتاجية المزرعة، وقد يحدث ذلك في مساحات صغيرة ضمن المزارع الكبيرة، خاصةً إذا لم تُنفَّذ عملية حراثة منهجية. ويُعدّ تحديد هذه المناطق أمرًا بالغ الأهمية لضمان تحسين عملية الحراثة في الدورة الزراعية التالية.

توصيات بشأن الأسمدة: VRF (التسميد بمعدل متغيرتُجرى هذه العملية عادةً من خلال أخذ عينات من التربة وتحليل بياناتها. كما يمكن الاستعانة بخرائط المحصول للتوصية بالتسميد، لأنها تأخذ في الحسبان التباين داخل الحقل الواحد. ومع ذلك، تُحقق أفضل النتائج عند استخدام كليهما معًا.

متطلبات الري: يُعدّ محتوى الرطوبة أحد أهمّ عناصر مراقبة المحصول. ولذلك، تُشكّل خرائط المحصول أداةً قيّمةً لوضع خطط الريّ. فعلى سبيل المثال، قد تُعزى المناطق ذات الإنتاج المنخفض في خريطة المحصول إلى زيادة أو نقص الريّ في دورة المحصول الحالية. وتُعدّ هذه المعلومات ضروريةً لتحديد مستوى الريّ الأمثل.

تناوب المحاصيل: يمكن أن توفر خرائط الإنتاجية فكرة عن الدورة الزراعية المناسبة ككل. وبالرجوع إلى بيانات الإنتاجية التي تم جمعها على مر السنين في أوقات مختلفة من موسم الحصاد، يمكن تحديد وقت الحصاد الأمثل الذي يحقق أعلى إنتاجية.

إلى جانب جمع بيانات المحاصيل، هناك بعض الفوائد الأخرى لرسم خرائط المحاصيل كما يلي:

• الفوائد المالية: تُستخدم خرائط إنتاج المحاصيل وبيانات الإنتاج بشكل متزايد كوثائق لتأمين التمويل في شكل قروض مصرفية وإيجار وما إلى ذلك. ويتم استخدامها لتحديد القيمة الإجمالية للمحصول.
• اختبار المنتجات الجديدة: من أجل اختبار منتج جديد أو محصول جديد، تسمح خرائط الإنتاج السابقة للمزارعين أولاً باتخاذ قرارات مدروسة أثناء إدخاله في الحقل، وتعطي خريطة الإنتاج التي يتم الحصول عليها بعد ذلك مؤشراً دقيقاً للنتائج وإمكانيات المحصول.
• البحوث العلمية القائمة على المزارع: في العديد من أنواع البحوث العلمية التي تُجرى اليوم في المزارع الزراعية، تُعدّ خرائط الإنتاج جزءًا أساسيًا من العملية العلمية. تُحلل البيانات المُستخرجة من خريطة الإنتاج إحصائيًا لإجراء التجارب أو لاختبار الفرضيات التي تُفضي إلى تقدم علمي في مجال الزراعة.

باختصار، يوفر رسم خرائط إنتاجية المزرعة رؤى ذات أهمية كبيرة للمزارع حول مزرعته، والتي يمكن استخدامها لاتخاذ قرارات مدروسة ومحسوبة لزيادة الإنتاجية الإجمالية واستدامة وربحية المزرعة بطرق عديدة.

ومع ذلك، وكما ذكرنا سابقاً، فإن خريطة إنتاجية سنة واحدة يمكن أن تعطي انطباعاً خاطئاً عن الطبيعة الفعلية للحقل، وبالتالي فإن التطبيق المنهجي لعملية رسم خرائط الإنتاج ومراقبته أمر مهم يساعد على إنشاء خريطة إنتاجية موثوقة ودقيقة لعدة سنوات.

يمكن أن تكون خريطة المحصول الناتجة إما لدورة محصول واحدة أو لعدة دورات محصولية مع عدة دورات تناوب المحاصيل.

من يستطيع المساعدة في رسم خرائط المحاصيل؟

من الواضح أن مراقبة المحاصيل يمكن أن تساعد المزارعين على تحسين أدائهم الزراعي. وتُستمد هذه الأدوات أو العمليات الفعّالة من خلال دمج البرمجيات والأجهزة من مجالات تكنولوجية متنوعة مثل المعلومات الجغرافية، وأجهزة الاستشعار، ورسم الخرائط الرقمية، وإنترنت الأشياء، والمعالجة، والتحليلات.

على الرغم من أن فهم تفاصيل جميع المكونات قد يكون أمراً صعباً بالنسبة للمزارعين، إلا أن تجربة المستخدم النهائي للنتائج يمكن تصورها وفهمها بسهولة من قبل الجميع.

ومع ذلك، ونظرًا لمستوى الدقة المطلوب، فمن المهم الاعتماد على مزود خدمة عالي الكفاءة مثل GeoPard.

تقدم GeoPard حلاً زراعياً متخصصاً يُسمى Yield Data، والذي يسمح للمزارعين بإنشاء حقول مناطق الإدارة على الخرائط. يقوم بتحليل بيانات إنتاجك وتحويلها إلى خرائط تطبيق ذات معدل متغير مثل خرائط VRF نيابةً عنك.

كما ذكرنا سابقاً، يتميز البرنامج بخاصية تخطيط متكاملة لأخذ عينات التربة، مما يجعل النتائج أكثر دقة. وبفضل قدراته الحاسوبية الفائقة، يتيح لك برنامج GeoPard إجراء تحليل متعدد الطبقات وعرض العديد من خصائص بيانات المحصول، مثل الرطوبة والكتلة والحجم واستهلاك الوقود والسرعة، وغيرها.

تضمن المنصة السحابية عدم تعرض بياناتك للخطر أو فقدانها، وهو أمر بالغ الأهمية لإجراء رسم خرائط إنتاجية متعددة السنوات لمزرعتك.

الأسئلة الشائعة

1. كيف أصبح تطوير مراقبة المحاصيل مفيدًا؟

أصبح تطوير أنظمة مراقبة المحاصيل مفيدًا لأنه يمكّن المزارعين من اتخاذ قرارات مدروسة بشأن تخصيص الموارد لتحقيق أفضل إنتاجية. كما يساعد في تقييم أداء مختلف أصناف المحاصيل وممارسات الإدارة، مما يسهل اتخاذ قرارات أفضل.

كما يساعد النظام في تحديد المناطق ذات الإنتاجية المنخفضة، مما يتيح للمزارعين معالجة المشكلات وتحسين الأداء العام للمزارع. بالإضافة إلى ذلك، يوفر النظام سجلات ووثائق قيّمة لأغراض الامتثال والتخطيط المالي والتحليل التاريخي.