مناطق الإدارة في الزراعة الدقيقة لتحسين المحصول

الزراعة الدقيقة هي أسلوب زراعي يستخدم التكنولوجيا لتحسين استخدام المدخلات. فمن خلال تطبيق المدخلات بالكمية والوقت والمكان المناسبين، يمكن تحسين إنتاجية المحاصيل وجودتها وربحيتها واستدامتها. ومن المفاهيم الأساسية في الزراعة الدقيقة مفهوم مناطق الإدارة.

ما هي مناطق الإدارة ولماذا يتم استخدامها؟

منطقة الإدارة هي منطقة فرعية من الحقل تتميز بخصائص متشابهة وتستجيب بشكل مماثل للمدخلات. ويمكن تحديدها بناءً على عوامل مثل نوع التربة، وقوامها، ومحتواها من المواد العضوية، وموصلية الكهرباء، والارتفاع، والانحدار، وصحة المحاصيل، وتاريخ الإنتاج، وغيرها.

تُستخدم مناطق الإدارة لتقسيم الحقل إلى وحدات أصغر يمكن إدارتها بشكل مختلف وفقًا لاحتياجاتها وإمكانياتها. على سبيل المثال، قد يحتوي الحقل على مناطق ذات قوام تربة مختلف، مثل الطين والطمي والرمل.

قد تختلف هذه المناطق في قدرتها على الاحتفاظ بالماء، وتوافر العناصر الغذائية فيها، وخصائص تصريفها. لذا، فإن تطبيق نفس الكمية من الماء أو السماد على الحقل بأكمله قد يؤدي إلى الإفراط في الري أو نقص التسميد في بعض المناطق، والعكس صحيح في مناطق أخرى.

قد يؤدي ذلك إلى هدر الموارد، وانخفاض إنتاجية المحاصيل، ومشاكل بيئية. من خلال إنشاء مناطق زراعية مُدارة بناءً على نسيج التربة، يستطيع المزارع تعديل معدلات الري والتسميد لكل منطقة بما يتناسب مع ظروف التربة واحتياجات المحاصيل. وهذا بدوره يزيد من كفاءة استخدام المياه والمغذيات، ويرفع من إنتاجية المحاصيل.

تحديد مناطق الإدارة في الزراعة الدقيقة

يُعدّ تحديد مناطق الإدارة في ولاية بنسلفانيا عمليةً لإنشاء مناطق مختلفة في الحقل بناءً على أوجه التشابه في تلك المنطقة. وتساعد هذه المناطق المزارعين على اتخاذ قرارات أكثر فعالية بشأن كيفية استخدام موارد مثل المياه والأسمدة والمبيدات.

لتحقيق ذلك، يجمع المزارعون بيانات عن التربة، وشكل الأرض، ومدى جودة نمو المحاصيل في مواقع مختلفة. ثم يستخدمون برامج حاسوبية لتصنيف المناطق المتشابهة. على سبيل المثال، تُصبح الأماكن ذات التربة المتشابهة أو الأماكن التي تنمو فيها المحاصيل بشكل جيد دائماً مناطق مستقلة.

بمجرد تحديد هذه المناطق، يستطيع المزارعون ترشيد استخدام الموارد. فقد يخصصون كميات أكبر من المياه للمناطق التي تحتاجها، أو يقللون من استخدام المواد الكيميائية في المناطق الأقل احتياجاً. وهذا بدوره يُسهم في توفير المال، وحماية البيئة، وتحسين جودة المحاصيل.

توجد طرق وأدوات مختلفة لتحديد المناطق المرجعية في علم النفس، ولكن من أكثرها شيوعًا وتوصيةً تحليل التجميع. تحليل التجميع هو أسلوب لاستخراج البيانات يقوم بتجميع نقاط البيانات في مجموعات بناءً على أوجه التشابه أو الاختلاف بينها.

يمكن تطبيق تحليل التجميع على البيانات المكانية، مثل عينات التربة أو خرائط المحاصيل أو صور الأقمار الصناعية، لتحديد المناطق المتجانسة داخل الحقل. ويتضمن ذلك الخطوات الرئيسية التالية:

• جمع البيانات: اجمع البيانات المتعلقة بالحقل، مثل معلومات التربة وسجلات المحاصيل وغيرها.
• تحليل البيانات: استخدم التكنولوجيا (مثل نظم المعلومات الجغرافية) لدراسة البيانات، وإيجاد الأنماط والاختلافات في المجال.
• التجميع: قم بتجميع المناطق المتشابهة معًا بناءً على البيانات. على سبيل المثال، تصبح المناطق ذات أنواع التربة المتشابهة مناطق.
• تعريف الحدود: ضع حدوداً واضحة بين هذه المناطق لتجنب اختلاط الموارد.
• توصيف المنطقةيتم وصف كل منطقة بخصائصها الفريدة، مثل نوع التربة أو مستويات العناصر الغذائية.
• تكامل البيانات: دمج البيانات من مصادر مختلفة، مثل مسوحات التربة وصور الأقمار الصناعية، لجعل المناطق أكثر دقة.

كيف يتم إنشاء مناطق الإدارة؟

توجد طرق مختلفة لإنشاء مناطق إدارة في الزراعة الدقيقة. ومن الطرق الشائعة ما يلي:

• باستخدام خرائط التربة أو المسوحات الموجودة التي توفر معلومات عن خصائص التربة وحدودها.
• باستخدام أجهزة استشعار أو مجسات التربة التي تقيس خصائص التربة مثل التوصيل الكهربائي والرطوبة ودرجة الحموضة وغيرها.
• استخدام الاستشعار عن بعد أو الصور الجوية التي تلتقط مؤشرات صحة المحاصيل مثل مؤشرات الغطاء النباتي والكتلة الحيوية ومحتوى الكلوروفيل وغير ذلك.
• استخدام أجهزة مراقبة المحصول أو الخرائط التي تسجل بيانات إنتاجية المحاصيل وجودتها على مدى سنوات متعددة.
• استخدام أدوات تحليل البيانات أو النمذجة التي تدمج مصادر بيانات متعددة وتطبق تقنيات إحصائية أو مكانية لتحديد الأنماط والتجمعات.

1. خرائط أو مسوحات التربة

في الزراعة الدقيقة، يتم تصميم المناطق الدقيقة من خلال الاستفادة من خرائط التربة أو المسوحات الموجودة، والتي توفر بيانات أساسية عن خصائص التربة وحدودها.

تُستخدم طريقتان أساسيتان لأخذ عينات التربة: أخذ العينات الشبكي، حيث تُقسّم الأرض إلى مربعات لأخذ عينات التربة، وأخذ العينات المناطقي، حيث تُجمّع المناطق ذات الخصائص الترابية المتشابهة. يوفر أخذ العينات الشبكي معلومات تفصيلية عن تباين التربة في الأرض، ولكنه أكثر تكلفة نظرًا لزيادة عدد العينات المطلوبة.

تعتمد فعالية أخذ العينات من المناطق على الطريقة والحجم. ومن خلال دمج هذه البيانات مع أساليب أخذ العينات، تعمل الزراعة الدقيقة على تحسين تخصيص الموارد لظروف التربة المحددة داخل المناطق، مما يعزز الاستدامة وإنتاجية المحاصيل.

2. الموصلية الكهربائية للتربة

في الزراعة الدقيقة، تقيس أجهزة استشعار التربة والمجسات معايير التربة الأساسية مثل التوصيل الكهربائي (EC) والرطوبة ودرجة الحموضة. ويقيس التوصيل الكهربائي للتربة، الذي يُعبر عنه بوحدة ملي سيمنز/متر، قدرة التربة على التوصيل الكهربائي.

تساعد هذه الأدوات، من خلال إرسال تيارات مضبوطة إلى التربة وتحديد الموقع الجغرافي للقياسات باستخدام إحداثيات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، في تحديد تباينات نسيج التربة وإمكانية المحصول. كما أنها تُسهم في اتخاذ قرارات بشأن إدارة المغذيات، ومعدلات البذر، والأعماق، وجداول الري.

كما توفر بيانات التوصيل الكهربائي للتربة رؤى سريعة وفعالة من حيث التكلفة حول خصائص التربة مثل النسيج، وسعة التبادل الكاتيوني (CEC)، والصرف، والمواد العضوية، والملوحة، مما يتيح إنشاء مناطق إدارة دقيقة لتحسين ممارسات الزراعة.

3. الاستشعار عن بعد أو التصوير الجوي

يتضمن إنشاء مناطق الإدارة في الزراعة الدقيقة استخدام الاستشعار عن بعد أو الصور الجوية لالتقاط مؤشرات صحة المحاصيل الحاسمة مثل مؤشرات الغطاء النباتي والكتلة الحيوية ومحتوى الكلوروفيل وغير ذلك.

ويتحقق ذلك باستخدام طائرات أو طائرات بدون طيار مزودة بتقنية تصوير قادرة على توليد صور عالية الدقة. وباستخدام تقنيات تحليل الصور المتطورة، تتم معالجة هذه الصور لتحديد المناطق داخل الحقل.

4. أجهزة مراقبة المحصول

في الزراعة الدقيقة، يتم تحديد المناطق من خلال استخدام أجهزة مراقبة المحاصيل والخرائط التي تجمع بيانات حيوية عن إنتاجية المحاصيل وجودتها على مدى عدة سنوات.

تتضمن هذه العملية، المعروفة باسم رسم خرائط المحصول، مراقبة في الوقت الفعلي للحصادات، وجمع المعلومات حول كتلة المحصول ومستويات الرطوبة والمساحة المغطاة.

بعد ذلك، يتم تسخير هذه البيانات لإنشاء خرائط شاملة للإنتاجية، مما يؤدي إلى ممارسات زراعية أكثر دقة وكفاءة.

5. أدوات تحليل البيانات أو النمذجة

في الزراعة الدقيقة، نُنشئ مناطق إدارة دقيقة باستخدام أدوات متطورة لتحليل البيانات. تجمع هذه الأدوات معلومات متنوعة وتساعدنا على رصد الأنماط في المزرعة. تستخدم هذه الأدوات الرياضيات والخرائط لتحديد المناطق التي يجب التركيز عليها. وهذا يُساعد المزارعين على اتخاذ قرارات ذكية بشأن استخدام الموارد كالماء والأسمدة، مما يُحسّن الزراعة ويُعزز نمو المحاصيل.

ومع ذلك، يعتمد اختيار الطريقة على مدى توافر البيانات، ونوع المدخلات المراد تغييرها، ومساحة الحقل، وتكلفة التقنية، وتفضيلات المزارع. والهدف هو إنشاء مناطق ذات معنى، ومتسقة، وعملية.

كيف تُستخدم أجهزة MZ؟ فوائدها

بمجرد إنشاء المناطق، يمكن استخدامها لتوجيه عمليات تطبيق المدخلات بمعدلات متغيرة (VRA) مثل البذور والأسمدة والمياه والمبيدات. وتُعدّ VRA تقنية تسمح بتغيير معدل تطبيق المدخلات داخل الحقل بناءً على معلومات منطقة الإدارة.

لتنفيذ برنامج تقييم الموارد الطوعية، يحتاج المزارع إلى:

• جهاز تحكم بمعدل متغير يمكنه ضبط معدل التطبيق وفقًا لخريطة وصفة طبية أو بيانات من مستشعر.
• نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الذي يمكنه تحديد موقع جهاز التطبيق داخل الحقل.
• نظام معلومات جغرافية (GIS) يمكنه تخزين وعرض وتحليل البيانات المكانية مثل خرائط المناطق الطبية وخرائط الوصفات الطبية.

يمكن أن يساعد استخدام VRA القائم على MZ المزارع على ما يلي:

• استخدم المدخلات حيث تكون أكثر فعالية وتجنب الإفراط في استخدامها أو التقليل منها.
• تحسين إنتاجية التربة التي تعاني من نقص الخصوبة أو نقص المياه.

علاوة على ذلك، من خلال تعديل معدلات استخدام المدخلات الزراعية، يستطيع المزارعون خفض تكاليفها في الأراضي غير المستجيبة أو ذات الإنتاجية المنخفضة. ويضمن هذا النهج الفعال من حيث التكلفة استثمار الموارد بحكمة.

ومن الجدير بالذكر أيضاً أن الزراعة الدقيقة، مع استخدام تقنيات MZ وتطبيقات المعدل المتغير (VRA)، تفيد البيئة من خلال تقليل تسرب المغذيات، والحد من جريان المواد الكيميائية إلى المسطحات المائية، ومنع تآكل التربة.

حسّن مناطق الإدارة باستخدام GeoPard

تُبسط شركة GeoPard Agriculture الزراعة الدقيقة من خلال ميزات مناطق الإدارة وخرائط VRA, ، مما يسمح للمستخدمين بإنشاء مناطق مخصصة وخرائط وصفات طبية بناءً على طبقات بيانات متنوعة مثل صور الأقمار الصناعية وتحليل التربة وغير ذلك.

تتوافق هذه الخرائط مع المعدات والآلات الزراعية. كما يمكن للمستخدمين إجراء تحليلات متعددة الطبقات، وتحديد المناطق ذات إمكانات إنتاجية أعلى أو أقل، ورصد اتجاهات استقرار الحقول. توفر المنصة خرائط متعددة الطبقات للكشف عن العلاقات بين خرائط المناطق المختلفة، وتسهل تعديل المناطق بسهولة.

بالإضافة إلى ذلك، يدعم برنامج GeoPard رسم خرائط تطبيق المعدل المتغير (VRA) لعمليات زراعية دقيقة، ويوفر إحصاءات حول دقة البيانات على مستوى المناطق. كما يوفر توافقًا مع البيانات للتصدير، ويتيح تخصيص المناطق يدويًا، ووصفات قائمة على المعادلات لحساب التكاليف.

الخاتمة

الزراعة الدقيقة هي نهج ثوري في الزراعة، يستغل التكنولوجيا والبيانات لتعزيز إنتاج المحاصيل. سواءً باستخدام بيانات من أجهزة استشعار التربة، أو الاستشعار عن بُعد، أو أجهزة مراقبة المحاصيل، أو أدوات تحليل البيانات، فإنها تُمكّن المزارعين من إنشاء مناطق إدارة مُصممة خصيصًا لحقولهم. تُحسّن هذه المناطق من تخصيص الموارد، مما يؤدي إلى زيادة غلة المحاصيل، وخفض التكاليف، وتطبيق ممارسات زراعية مستدامة.