بخشی از مقاله
چکیده
افزایش روزافزون جمعیت و در نتیجه افزایش نیاز به مواد غذایی موجب شده است که بشر بدون توجه به مسئله پایداري و حفظ منابع طبیعی اقدام به استفاده بیش از حد از نهادهها نموده و مشکلات زیستمحیطی مخربی را به بار آورد. یکی از راهکارهاي مناسب براي جلوگیري از این روند کشاورزي دقیق است. در این مقاله سعی شده است مفهوم کشاورزي دقیق و اهمیت آن و فناوريهاي مورد استفاده در این نوع کشاورزي شرح داده شود. جهت جمع آوري اطلاعات، از روش مطالعات کتابخانهاي و جستجوهاي اینترنتی استفاده شده است. نتایج نشان میدهد که با توجه به اینکه درکشاورزي دقیق با استفاده از فناوريهایی از قبیل GPS، GIS، فناوري نرخ متغیر، فناوري سنجش از راه دور و نمایشگر محصول روي زمین استفاده بیرویه از نهادهها کاهش مییابد، استفاده از این نوع کشاورزي منجر به بهینهسازي نهادهها، حداکثر نمودن عملکرد محصولات و کاهش تخریبهاي زیست محیطی و در نتیجه دستیابی به توسعه پایدار میگردد.
کلمات کلیدي: کشاورزي دقیق، توسعه پایدار، پایداري محیط زیست
1. مقدمه
از یک سو افزایش جمعیت جهان و در نتیجه افزایش نیاز به مواد غذایی و از سوي دیگر استفاده از حداکثر وسعت زمینهاي قابل کشت، موجب شده است که بشر تلاش خود را از افزایش سطح زیر کشت به افزایش عملکرد در واحد سطح سوق دهد. افزایش مسئله غذا و امنیت غذایی در سطح جهان، منجر به افزایش تولیدات غذایی بدون توجه به مسائل پایداري و حفظ منابع طبیعی شده و درنتیجه عواقبی از قبیل مدیریت نادرست منابع آبی، استفاده بیرویه از کودها، آفتکشها و علفکشهاي شیمیایی را به دنبال داشته است. حفاظت از محیط زیست و حفظ منابع انرژي یکی از رویکردهاي مهم در توسعه پایدار است. با توجه به این موضوع که سیستم کشاورزي سنتی با روشهاي غیردقیق و مصرف بیرویه کودها، علفکشها و آفتکشهاي شیمیایی از مهمترین منابع آلودگی محیط زیست محسوب میشوند، لذا متخصصین علوم زراعی در سالهاي اخیر به دنبال کشف شیوههاي جدید بودند که علاوه بر بهینهسازي مصرف نهادهها، عملکرد را نیز افزایش داده و در نهایت منجر به افزایش بازده اقتصادي تولید گردند .[1]
یکی از فناوريهاي جدید که جهت دستیابی به توسعه پایدار مورد استفاده قرار میگیرد، کشاورزي دقیق است که در مزارع بزرگ و نواحی که داراي فناوري سطح بالایی هستند، کاربرد دارد .[15] به دست آوردن اطلاعات دقیق در کشاورزي، رویکرد جدیدي است که براي اولین بار در دهه 1990 همزمان با توسعه فناوريهاي نوین و کاربرد الکترونیک در کشاورزي در ایالات متحده آمریکا و اروپاي شمالی مطرح شد .[22] در کشاورزي سنتی، هر مزرعه به عنوان یک واحد در نظر گرفته شده و مبناي مدیریتی، شرایط و خصوصیات متوسط مزرعه قرار میگیرد و نهادهها بر اساس این خصوصیات تعریف میشوند. اما در کشاورزي دقیق، با استفاده از فناوريهاي اطلاعاتی، مزرعه به واحدهاي کوچکتري تقسیمبندي شده و خصوصیات هریک از واحدهاي تقسیمبندي شده تعیین می-گردد. در نهایت، با استفاده از این فناوريها، تولیدکننده قادر خواهد بود نهادهها را در محل دقیق به کار برده و از بیماريها و تلفات در مزرعه بکاهد.
در واقع کشاورزي دقیق، یک استراتژي مدیریتی است که اطلاعات دقیق مربوط به هر قسمت از مزرعه را مورد استفاده قرار داده و مدیریت دقیقی بر نهادهها اعمال میکند. این نوع از کشاورزي بر این مبحث استوار است که در نظر گرفتن مزارع به صورت یکنواخت، بیفایده بوده و نیاز به منابع هزینهبر بالایی از جمله کودها، علفکشها و آفتکشها دارد. مزارع بزرگ داراي تغییرات وسیعی در نوع خاك، در دسترس بودن مواد غذایی و سایر فاکتورهاي مهم جهت رشد محصول میباشند .[13] در طول دهههاي اخیر، کشاورزي دقیق در سطح جهان به ویژه در کشورهاي توسعهیافته گسترش یافته است. امروزه این علم در برخی از دانشگاههاي دنیا به صورت یک رشته تخصصی برگزار میشود و تجهیزات مرتبط با این علم در آمریکاي شمالی و برخی از کشورهاي اروپایی تولید میشود. همچنین، کشاورزي به عنوان یک راه حل امکان پذیر براي دستیابی به توسعه پایدار تلقی میشود .[11]
بنابراین، کشاورزي دقیق موجب کاهش مصرف نهادههایی چون کودهاي شیمیایی، آفتکشها و علفکشها میگردد که این امر خود منجر به کاهش آلودگیهاي زیستمحیطی از جمله آلودگی آبهاي زیرزمینی، آلودگیهاي خاك و آب و هوا میشود. پس می توان گفت هدف اساسی کشاورزي دقیق حفظ و توسعه پایداري در کشاورزي و منابع طبیعی است. همچنین، این نوع کشاورزي، مصرف بهینه نهادهها، کاهش هزینه و افزایش عملکرد و کارایی و در نتیجه افزایش بازه اقتصادي را به دنبال خواهد داشت .[9] به عقیده رمضانی بوکت و گل محمدي تکنیکها و روشهایی که در کشاورزي دقیق مورد استفاده قرار میگیرد، داراي سه جنبه جمعآوري اطلاعات، تحلیل یا فرآوري اطلاعات ثبت شده و ارائه راهکارها بر اساس اطلاعات موجود میباشد. تکنولوژيهایی که براي تحقق این امر مورد استفاده قرار میگیرد شامل تکنولوژيهاي مختلفی همچون سیستم موقعیتیاب جهانی 1 - GPS - ، سیستم اطلاعات جغرافیایی 2 - GIS - ، تکنولوژي نرخ متغیر 3 - VRT - و نقشه محصول4 است .[6] در این مقاله ابتدا به مفهوم کشاورزي دقیق پرداخته میشود، سپس اهمیت کشاورزي دقیق شرح داده شده و در ادامه به توضیح فناوريهاي مورد استفاده در کشاورزي دقیق پرداخته میشود.
1. مفهوم کشاورزي دقیق
به اعقاد لغوي کشاورزي دقیق نوعی کشاورزي است که در آن نهادههاي تولید محصولات زراعی مانند کود شیمیایی، علفکش، بذر و غیره بر اساس ویژگیهاي مکانی مزرعه مورد استفاده قرار میگیرند و هدف آن کاهش ضایعات، افزایش درآمد و حفظ کیفیت محیط زیست میباشد .[11] Searcy معتقد است که کشاورزي دقیق یک استراتژي مدیریتی است که جزئیات اطلاعات خاص مکانی را براي مدیریت دقیق نهادههاي تولید به کار میگیرد. کشاورزي دقیق گاهی اوقات با نامهاي دیگري از قبیل کشاورزي دستورالعملی یا مدیریت خاص مکانی شناخته میشود. فلسفه مدیریتی این نوع از کشاورزي این است که نهادههاي تولید از قبیل بذر، کود، مواد شیمیایی و غیره به میزان مورد نیاز و در محلی که نیاز به آن نهاده احساس می-شود، مورد استفاده قرار گیرد .[21]
Doede و همکاران نیز معتقدند که کشاورزي دقیق یک سیستم ترکیبی مدیریت کشاورزي است که بر پایه بهینهسازي نهادهها، حداکثرسازي تولیدات کشاورزي با کاربرد اطلاعات محصولات بوده و یک فناوري پیشرفته و اصل مدیریتی است که تغییرات را در مزرعه تشخیص داده و میزان صحیح نهادهها را در مکان درست و زمان مناسب به کار میبرد .[16] صداقت کار کشاورزي دقیق را این گونه تعریف کرده است: کشاورزي دقیق ، جدید ترین فناوري در عرصه کشاورزي است که بر پایه کشاوري پایدار و تولید غذاي سالم و پاك بنا نهاده شده است و بر اساس سه اصل افزایش عملکرد، افزایش بهره اقتصادي و کاهش اثرات سوء زیست محیطی استوار است و توانایی پایش آفتکشها ، سموم کشاورزي و کود شیمیایی در فعالیتهاي کشاورزي را امکانپذیر ساخته و علاوه بر آن موجب افزایش بهره وري منابع و کاهش ضایعات خواهد شد .[8]
.2 اهمیت کشاورزي دقیق
نگرانیهاي زیست محیطی همواره یک عامل مؤثر در به وجود آمدن کشاورزي دقیق محسوب میشود. این نوع از کشاورزي منجر به کاهش استفاده از مواد شیمیایی، سموم، آفتکشها، افزایش کارایی کودها و در نتیجه افزایش بازدهی نهادهها و جلوگیري از فرسایش خاك میگردد. بنابراین، کشاورزي دقیق راهی براي دستیابی به توسعه پایدار اقتصادي و محیطی محسوب میشود. در کشاورزي سنتی هر مزرعه به عنوان یک واحد در نظر گرفته میشود و نهادهها بر اساس شرایط و خصوصیات متوسط مزرعه مورد استفاده قرار میگیرند. اما در کشاورزي دقیق، مزرعه با استفاده از فناوري-هاي اطلاعاتی به واحدهاي کوچکتري تقسیمبندي شده و سپس خصوصیات هر واحد به صورت جداگانه تعیین میگردد. در نتیجه، نهادهها در محل مورد نیاز مورد استفاده قرار گرفته و از بیماريها و تلفات کاسته میشود .[13]
تکنیکهاي کشاورزي دقیق می تواند در تمام ابعاد و جوانب چرخه تولید محصولات از مرحله قبل از کاشت تا پس از برداشت مورد استفاده قرار گیرد که در این زمینه فناوريهاي مطلوب جهت ارتقاء سطح آزمون خاك، خاکورزي، کاشت، کوددهی، سمپاشی، نظارت بر محصول و برداشت در دسترس بوده و یا به زودي خواهد بود .[18] در کشاورزي دقیق میتوان با استفاده از رایانهها، سیستمهاي ماهوارهاي و دستگاههاي GPS مکانیاب جهانی و حسگر کنترل از راه دور، در مورد مواردي از قبیل کیفیت رشد محصولات کشاورزي، تشخیص دقیق طبیعت منطقه و مشکلات آن، تصمیم صحیح گرفت. این نوع از کشاورزي را میتوان به گونهاي به کار برد که علاوه بر کاهش هزینه، به کاهش ضایعات کشاورزي کمک کرده، آلودگی محیط زیست را به حداقل رساند. حسگرهاي کوچک و سیستمهاي کنترل و پایش، میتوانند تأثیر مهمی بر این شیوه جدید کشاورزي داشته باشند .[12]
به طور کلی از مهمترین مزایاي اجراي کشاورزي دقیق می توان به بهبود کیفی و کمی عملکرد گیاهی زراعی، امکان اندازه گیري کمی و کیفی عملکرد گیاه زراعی در زمان برداشت با استفاده از دستگاههاي مورد استفاده، تعدیل و تصحیح مصرف نهاده ها و منطقی کردن هزینه ها، توسعه و بهبود کشاورزي پایدار، استفاده بهره برداران از داده ها براي اخذ تصمیمات اقتصادي، حفظ محیط زیست با کاهش بکارگیري سموم و کودهاي شیمیایی، جلوگیري از فرسایش خاك با انجام حداقل عملیات خاکورزي، به کارگیري روش هاي کشت مستقیم و کاهش دفعات شخم و تسطیح و جلوگیري از تخریب ساختمان خاکهاي مرغوب و زراعی و کاهش هزینه ها و ارتقاء درآمد خالص با نگرش کارشناسانه در طولانی مدت اشاره نمود .[8]
.3 مؤلفههاي کشاورزي دقیق
.1-4 سیستم تعیین موقعیت جهانی - GPS -
دریافتکننده GPS وسیلهاي است که موقعیت خود را در روي زمین از طریق چهار سیگنال ماهوارهاي و محاسبات مثلثاتی مشخص میکند. در واقع این دستگاه، سیگنالهاي ارسال شده از چهار ماهواره را دریافت کرده و سپس، از مقایسه محل محاسبه شده با محل دقیق خود، مقدار خطا را محاسبه مینماید و موقعیت دقیق را به واحدهاي سیار در سطح مزرعه، ارسال میکند. از آن جایی که کشاورزانی که از سیستم کشاورزي دقیق استفاده می-کنند، به سطح بالایی از دانش پردازش اطلاعات نیاز دارند، نرمافزارهایی لازم است تا این کشاورزان بتوانند با استفاده از مقادیر اندازه گیري شده و موقعیت مکانی، اطلاعات مفید را کنترل یا تحلیل کنند. سیستم GPS همین نقش را ایفا می کند و قادر است با استفاده از خصوصیاتی مثل بافت خاك، نوع محصول و وضعیت مواد معدنی خاك، لایههاي مختلفی از اطلاعات را به صورت نقشه ترسیم نمایدGPS .[10] به بهرهبرداران کمک میکند که با اطمینان نسبتاً بالایی موقعیتهاي مزارع را تعیین کرده و بتوانند نهادهها را به درستی در بخشهاي مختلف مزرعه بر اساس میزان عملکرد و کاربرد صحیح استفاده کنند .[14]
سیستم GPS کشاورز را قادر میسازد که با هر یک از اجزاي مزرعه از جمله خاك، گیاه و غیره بر طبق پتانسیل آنها رفتار نماید. کشاورزي دقیق بر پایه تهیه نقشه عملکردي کمباین برداشت میباشد. با استفاده از این نقشه میتوان از وضعیت قسمتهاي مختلف از نظر موقعیت و عملکرد محصول در آن بخش مطلع شد و دادههاي حاصل از آن را توسط یک کامپیوتر ذخیره نموده و در عملیاتی از قبیل خاکورزي، بذرپاشی و سم پاشی مورد استفاده قرار داد و کمترین هزینه و بیشترین عملکرد را به دست آورد. همچنین، این روش موجب به حداقل رسیدن فشردگی خاك به علت کاهش تردد میشود. تهیه نقشه عملکردي و آگاهی از قسمتهاي مختلف مزرعه به صورت دستی یا توسط ماشین هنگام حرکت انجام میشود. براي مثال کمباین مجهز به سیستم GPS و سیستم اندازهگیري دبی در حین حرکت در مزرعه و برداشت محصول، مقدار عملکرد هر قسمت از مزرعه را با توجه به موقعیت مکانی آن در حافظه کامپیوتر ذخیره نموده و این دادهها براي عملیات بعدي مورد استفاده قرار خواهند گرفت .[7]
