كيفية مكافحة أمراض المحاصيل باستخدام الزراعة الذكية

لا تواجه النظم الزراعية تحديات إنتاج الغذاء للإنسان والحيوان فحسب، بل تواجه أيضاً قضايا حماية البيئة. ولذلك، يتزايد الضغط حالياً للحد من استخدام المبيدات الحشرية بهدف تقليل تكاليف الإنتاج والأثر البيئي.

مراقبة المحاصيل يُمكّنك ذلك من تحديد المناطق التي يحتمل أن تكون خطرة ومعالجتها بشكل فردي، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في فعالية إدارة الأمراض.

تُكبّد أمراض النباتات المزارعين خسائر مالية فادحة. وتشير أبحاث معهد IRJET إلى أن خسائر المحاصيل الناتجة عن الحيوانات والأمراض والآفات والأعشاب الضارة تُشكّل ما بين 20 و40 بالمئة من إجمالي الإنتاجية الزراعية العالمية.

لا تُعدّ الطريقة التقليدية لتحليل خصائص الأوراق، كالملمس واللون والشكل، لتحديد الإصابات، فعّالة دائمًا. لذا، يلجأ معظم المزارعين حول العالم إلى الاستعانة بخبراء زراعيين لتشخيص أمراض محاصيلهم في المزارع الكبيرة. إلا أن هذه العملية تستغرق وقتًا طويلًا ومكلفة.

تفتقر بعض الطرق التقليدية التي يتبعها المزارعون إلى التقنيات الحديثة اللازمة لأتمتة عملية التعرف على أمراض النباتات وتصنيفها. ويعجز المزارعون عن اكتشاف أمراض النباتات في المزارع الكبيرة، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في كمية ونوعية الإنتاج الزراعي.

ونتيجة لذلك، تعد الزراعة الذكية أصلاً رقمياً لا غنى عنه للمزارعين، مما يسمح بالمراقبة المستمرة لأمراض النبات دون الحاجة إلى الكثير من العمل، خاصة في المناطق الزراعية النائية.

ما هو مرض المحاصيل؟

بشكل عام، يصاب النبات بالمرض عندما يتعرض باستمرار لاضطراب من قبل عامل مسبب معين، مما يؤدي إلى خلل في العملية الفسيولوجية يعطل البنية الطبيعية لوظيفة النبات ونموه، من بين أنشطة أخرى.

تنتج الحالات المرضية والأعراض عن خلل في واحد أو أكثر من الأنظمة البيوكيميائية والفسيولوجية الحيوية للنبات.

يختلف حدوث وانتشار أمراض المحاصيل باختلاف المواسم، وذلك تبعاً لمدى انتشار العامل الممرض، والظروف البيئية، وأنواع المحاصيل وأصنافها المزروعة. بعض أصناف النباتات أكثر عرضة لتفشي الأمراض النباتية من غيرها.

تصنيف أمراض النبات

تُصنّف أمراض النباتات وراثيًا بناءً على طبيعة العامل المسبب الرئيسي لها، والذي قد يكون غير مُعدٍ أو مُعدٍ. ويُسبب الكائنات الممرضة، مثل الفيروسات، والفيروسات الشبيهة بالفيروسات، والبكتيريا، والفطريات، والمايكوبلازما، والنباتات المزهرة الطفيلية، أو الديدان الخيطية، أمراضًا نباتية مُعدية.

يمكن للعامل المُعدي أن يتكاثر داخل النبات المُضيف أو على سطحه، وينتقل من نبات مُعرّض للإصابة إلى آخر. أما أمراض النباتات غير الخبيثة فتنتج عن ظروف نمو غير مواتية، مثل ارتفاع درجات الحرارة، وانخفاض نسبة الأكسجين إلى الرطوبة، ووجود مواد كيميائية سامة في الغلاف الجوي أو التربة، ونقص أو زيادة العناصر الغذائية.

ولأنها ليست كائنات قادرة على التكاثر داخل العائل، فإن العوامل المسببة غير المعدية غير قابلة للانتقال.

في الزراعة، قد تُصاب النباتات بالعديد من مسببات الأمراض في الوقت نفسه. فالنبات الذي يعاني من نقص في العناصر الغذائية أو اختلال في توازن رطوبة التربة والأكسجين يكون أكثر عرضة للإصابة بالأمراض، كما أن النبات المصاب بمرض واحد يكون عرضة للإصابة بأمراض أخرى.

مجموعة الأمراض هي مجموعة من جميع العوامل المسببة للأمراض التي تصيب النبات. إن معرفة عادات النمو النموذجية، والصفات الصنفية، والتنوع الطبيعي للنباتات داخل النوع الواحد - كما ترتبط هذه العوامل بالبيئة التي تنمو فيها النباتات - أمر ضروري لتشخيص المرض.

أسباب أمراض المحاصيل

تُصنّف أمراض المحاصيل تقليديًا إلى نوعين: غير حيوية (وتُعرف أيضًا بالأمراض غير المعدية) وحيوية (معدية). غالبًا ما تؤدي الظروف البيئية غير المواتية إلى أمراض غير معدية، ومن أمثلتها انخفاض أو ارتفاع درجة الحرارة، وزيادة أو نقص الرطوبة.

تُعدّ الملوثات الضارة في الهواء من الأسباب الشائعة للعدوى. ويمكن أن تتسبب المصانع الكيميائية أو المعدنية القريبة في تراكمها. وعادةً ما يكون سبب المرض هو التركيب الفيزيائي والكيميائي غير الصحي للتربة.

غالباً ما يكون العامل الأخير نتيجةً لاستخدام مبيدات أعشاب رديئة الجودة في معالجة الحقول. تُظهر هذه الأمثلة أهمية الزراعة المستدامة ليس فقط لحماية البيئة، بل أيضاً لتحقيق الربحية التجارية.

حتى نظام الإضاءة غير المناسب قد يكون له تأثير سلبي، خاصة على النباتات المزروعة في البيوت الزجاجية. كما أن السموم التي تفرزها بعض النباتات الجنينية (النباتات الراقية) والفطريات في التربة قد تكون سبباً لأمراض المحاصيل.

تشمل العوامل المسببة للعدوى ما يلي:

• البكتيريا.
• النباتات الطفيلية.
• الفيروسات.
• الفطريات.
• الديدان الأسطوانية.

سنتناول في الأقسام التالية أمراض المحاصيل ذات الصلة وعلاماتها وأعراضها.  تُعدّ الظروف البيئية غير الحية أو سوء إدارة المزارع أمثلة على عوامل الأمراض غير الحية، أو غير المعدية. وهي لا تنتقل إلى النباتات الأخرى. وهناك عدد قليل من العوامل غير الحية المعترف بها عالميًا:

• درجات حرارة قصوى.
• رياح.
• الجفاف أو الفيضان.
• رُطُوبَة.
• أمطار غزيرة ومتكررة.
• انضغاط التربة.
• زيادة أو نقص العناصر الغذائية.
• سوء إدارة المياه.
• الإصابة الكيميائية الناجمة عن المبيدات الحشرية أو الأملاح.

العوامل المسببة للأمراض الحيوية، والمعروفة أيضًا باسم العوامل المسببة للأمراض المعدية، هي كائنات حية ممرضة يمكنها الانتشار من مضيف إلى آخر ونقل الأمراض.
تُصنف مسببات الأمراض إلى الفئات التالية:

الفطريات: تُعدّ الفطريات الممرضة أكثر المشاكل الزراعية شيوعاً. ووفقاً للدراسات، يُدمّر هذا النوع من أمراض النباتات ما يقارب ثلث المحاصيل الغذائية سنوياً.

في هذا الصدد، تُعدّ المشكلة خطيرة من الناحيتين الإنسانية والاقتصادية. فهذه العدوى، كالأمراض البكتيرية التي تصيب المحاصيل، تُصيب النباتات بشكل أساسي عبر الجروح والمسام المائية والثغور. علاوة على ذلك، غالباً ما تحمل الرياح الجراثيم الفطرية.

الفيروسات: تُعدّ الفيروسات الصغيرة والفيروسات من أخطر أعداء النباتات (عوامل معدية شبه فيروسية)، وإن كانت أقل خطورة. يكاد يكون من المستحيل إنقاذ النبات بعد إصابته.

في معظم الحالات، ينتشر المرض عن طريق التلامس بين النباتات السليمة والمصابة. كما يمكن للفيروسات أن تنتشر عن طريق التكاثر الخضري من خلال البذور وحبوب اللقاح والحشرات. ومع ذلك، فإن انتقال الفيروسات هو الأكثر شيوعاً عبر التربة.

البكتيريا: تُعدّ الأمراض البكتيرية التي تصيب المحاصيل، والتي عادةً ما تسببها البكتيريا، من أكثر الأمراض شيوعًا في الزراعة. ولذلك، فإن الوقاية من هذا النوع من الأمراض ومكافحته أمرٌ صعب.

يجب أن يدخل العامل المسبب إلى نسيج المزرعة حتى يصيبها. ويحدث ذلك في المقام الأول نتيجة لمناطق متضررة، مثل تلك التي تسببها الأدوات الزراعية أو الحشرات (مثل البراغيث) أو ببساطة الظروف الجوية غير المواتية (مثل الغبار والأمطار الغزيرة والرياح).

من ناحية أخرى، يمكن للبكتيريا أن تصيب النباتات من خلال الثقوب أو الغدد الطبيعية (على سبيل المثال، التي تفرز الرحيق).

الديدان الأسطوانية: هي ديدان طفيلية نباتية لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. ولأنها تعيش في التربة، فإنها تصيب بشكل أساسي الجذور والأبصال والدرنات. وقد تم تحديد أكثر من 4100 نوع من الديدان الأسطوانية الخطيرة.

النباتات الطفيلية: تتغذى على المحاصيل وتحصل على الكلوروفيل من النبات المضيف لأنها تفتقر إليه. على سبيل المثال، ينمو نبات الدبق القزم على نباتات أخرى ويحصل منها على العناصر الغذائية.
الطحالب؛ من الناحية النظرية، لا تسبب ضرراً كبيراً؛ ومع ذلك، في ظل ظروف معينة، قد تكون مشكلة.

ما هي أعراض أمراض النبات؟

تُعرف النتيجة الملحوظة لمرض النبات على النبات نفسه بالعرض. ومن هذه الأعراض تغير ملحوظ في لون النبات أو وظيفته أو شكله، كرد فعل للعدوى.

يتميز ذبول الفيرتيسيليوم بذبول الأوراق، وهو ناتج عن فطر الفيرتيسيليوم ألبو-أتريوم وفطر الفيرتيسيليوم داهلياس. تشمل أعراض اللفحة البكتيرية الشائعة على نباتات الفاصوليا ظهور بقع نخرية بنية اللون محاطة بهالة صفراء زاهية على نصل الورقة أو مركزها.

لا تلاحظ العامل الممرض المسبب للمرض، بل تلاحظ عرضًا ناتجًا عن العدوى. فيما يلي أمثلة على العلامات والأعراض الشائعة لأمراض النباتات الفطرية والبكتيرية والفيروسية:

علامات الأمراض الفطرية:

غالباً ما تتجلى العدوى الفطرية في صورة نخر موضعي أو عام. كما يمكن أن تعيق أمراض المحاصيل الفطرية النمو الطبيعي أو تساهم في حدوث نمو مفرط غير طبيعي يُعرف باسم التضخم.

تشمل الأعراض الأخرى لأمراض المحاصيل ما يلي:

• بقع على الأوراق.
• تقشير.
• تعفن.
• الأنثراكنوز.
• تقرحات الأوراق.
• تجعيدات من الثآليل وأوراق الشجر.

أعراض الأمراض الفطرية:

• صدأ الأوراق (شائع في الذرة).
• بقعة عين الطائر على التوت (الأنثراكنوز).
• مرض ذبول الشتلات (الفطريات الفيتوفثورا).
• اصفرار الأوراق (الكلوروز).
• صدأ الساق (صدأ ساق القمح).
• بقعة الأوراق (بقعة بنية سبتوريا).
• تصلب الجلد (العفن الأبيض).
• البياض الدقيقي.

علامات الأمراض البكتيرية (يصعب ملاحظتها، ولكنها قد تشمل):

كما ذكرنا سابقاً، توجد أنواع عديدة من الأمراض نتيجةً لعدد كبير من البكتيريا. وفيما يلي قائمة بأكثر أمراض المحاصيل شيوعاً:

• إفرازات بكتيرية.
• آفات مشبعة بالماء.
• تدفق البكتيريا في الماء من ساق مقطوعة.

أعراض الأمراض البكتيرية:

• بقعة الفاكهة.
• سرطان تاجي.
• بقعة على الورقة محاطة بهالة صفراء.
• قرحة.
• ينتهي ساق نبات شيبارد كروك على النباتات الخشبية.

علامات الأمراض الفيروسية:

تصنف أعراض أمراض المحاصيل التي تسببها الفيروسات عادةً إلى أربعة أنواع: التشوهات، مثل النمو غير الطبيعي للبراعم وتشوه الأوراق والأزهار؛ النخر والذبول وظهور خطوط وبقع حلقية؛ التقزم، وهو تأخر نمو كل من الأجزاء الفردية والنبات بأكمله؛ وتغير اللون، مثل الاصفرار وتلاشي العروق.

تُعدّ أمراض المحاصيل الجذرية، التي تتجلى في التعفن، علامةً واضحةً على وجود فيروس. مع ذلك، قد لا تظهر أعراض على بعض النباتات، وقد تكون حاملةً للمرض بشكلٍ كامن. لذا، يتطلب الأمر يقظةً شديدةً في مكافحة هذا النوع من العدوى.

توقف نمو النبات

كما ترون، هناك تداخل كبير في أعراض الأمراض الفيروسية والبكتيرية والفطرية. عند ظهور مشكلة غير معروفة في النبات، يجب أخذ أضرار مبيدات الأعشاب والأمراض غير الحيوية ومشاكل النيماتودا في الاعتبار.

كيف يمكن الحفاظ على المحاصيل والتنبؤ بأمراضها باستخدام الزراعة الذكية؟

الادخار يُحقق عوائد وتُعد حماية المحاصيل من الأمراض هاجسًا ملحًا لأي مزارع يسعى لتحقيق أفضل النتائج. والخطوة الأولى والأهم في حماية المحاصيل هي المعرفة. ينبغي على كل مزارع أن يكون على دراية بمدى قابلية المحصول للإصابة بأمراض معينة، فضلًا عن العوامل غير الحيوية التي تُسهم في حدوثها.

والأهم من ذلك، أن من أكثر الممارسات فعالية هي استخدام التدابير الوقائية، مثل:

• زراعة الأصناف المقاومة أو المتسامحة.
• إدارة أوقات الزراعة والحصاد المثلى.
• جودة النباتات وموادها الصحية.
• تطهير المعدات.
• تناوب المحاصيل.
• إدارة العناصر الغذائية للنباتات بناءً على احتياجات المحاصيل.

هناك عوامل أخرى قد تؤثر بشكل كبير على أمراض المحاصيل الحقلية وإدارتها. يُعدّ الرصد المنتظم للمحاصيل والحقول، إلى جانب الاستجابة السريعة، عاملاً حاسماً في إنقاذ أي إنتاج زراعي. إليكم ثلاث طرق يمكن للزراعة الذكية من خلالها المساعدة في مكافحة أمراض المحاصيل.

مراقبة المحاصيل على مدار الساعة

يعاني المزارعون في جميع أنحاء العالم من خسائر غذائية كبيرة نتيجة إصابة المحاصيل بمسببات الأمراض مثل الفطريات والفيروسات والبكتيريا وغيرها.

يستطيع المزارعون استخدام حلول متطورة للكشف عن الأمراض وتحديدها للحد من تلف المحاصيل. إذ يمكنهم فحص رطوبة الأوراق ودرجة حرارتها ونسبة الرطوبة فيها للكشف عن نقص العناصر الغذائية والإصابات المرضية التي قد تنتشر في المحاصيل وتقلل من إنتاجيتها.

حاسبة متقدمة للأسمدة

يُمكن لحل ذكي يتضمن حاسبة للأسمدة أن يساعد في حساب الكمية المناسبة من السماد المستخدم. وهذا يوفر المال المُنفَق على المبيدات الحشرية، ويحمي البيئة في الوقت نفسه من التلوث الناتج عن المواد الكيميائية الزراعية.

يمكن للمزارعين أيضاً اتخاذ تدابير وقائية مسبقاً لتجنب خسائر الحصاد من خلال تحديد منطقة المزرعة المعرضة لخطر كبير لتفشي الأمراض.

مراقبة فعالة لصحة النبات

في المزارع الكبيرة، قد يؤدي تحديد الإصابات المرضية في النباتات من خلال الفحص البصري إلى تشخيص خاطئ. وهنا تبرز أهمية الحلول الزراعية الذكية المدعومة بالذكاء الاصطناعي.

انطلاقاً من صورة ملتقطة لورقة نبات، يُمكن لهذا الحل الزراعي الذكي مساعدة المزارعين في تحديد ما إذا كان المرض لا يزال يُصيب النباتات أم لا. تُستخدم هذه التقنية للتنبؤ بأمراض المحاصيل، كما يُمكنها التوصية بعلاجات مُخصصة بناءً على الأسمدة، والمُسببات، والأعراض، وذلك باستخدام الصور الملتقطة.

لتلخيص

تُشكل أمراض النباتات تهديدًا خطيرًا للمحصول بأكمله. لذا، من الضروري للمزارعين التعامل معها بفعالية والسيطرة عليها من خلال الوقاية في الوقت المناسب. قد تكون هذه المهمة صعبة تبعًا لحجم المساحة الزراعية، خاصةً مع كثرة الأمراض الضارة التي تُصيب المحاصيل. مع ذلك، يُمكن للمزارعين الاستفادة من التقنيات الحديثة. فمراقبة المحاصيل تُتيح تحديد المناطق المُعرّضة للخطر ومعالجة كل محصول على حدة، مما يزيد بشكل كبير من فعالية مكافحة الأمراض.