بخشی از مقاله
چکیده
پدافند غیرعامل مجموعه اقداماتی است که انجام میشود تا در صورت بروز حوادث ناخواسته، خسارات احتمالی به حداقل میزان خود برسد. کشاورزی دقیق کمک میکند که بتوان با کمترین ورودی، بیشترین خروجی از عملکرد محصولات را به دست آورد. در کشاورزی دقیق با استفاده از رایانهها، سیستمهای ماهوارهای مکانیاب جهانی و دستگاههای حسگر کنترل از راه دور، میتوان در مورد کیفیت رشد محصولات کشاورزی، تشخیص دقیق طبیعت منطقه و مشکلات آن، تصمیم صحیح گرفت. همچنین میتوان به گونهای عمل کرد که این کار علاوه بر کاهش هزینه، به کاهش ضایعات کشاورزی کمک کرده و آلودگی محیط زیست را به حداقل برساند.
کاهش ضایعات و افزایش ماندگاری محصولات کشاورزی و غذایی باعث میشود تا در زمان بروز حوادث امنیت غذایی را تا حد قابل قبولی حفظ نمود. حسگرهای کوچک و سیستمهای کنترل و پایش که با کمک فناوری نانو ساخته شدهاند، میتوانند تأثیر مهمی بر این شیوه جدید کشاورزی داشته باشند.
در کشورهای در حال توسعه تلاش میشود تا فرآوردههایی مقاوم در برابر آفات و خشکسالی پرورش داده شود تا برداشت محصول به بالاترین میزان خود برسد و صنایع غذایی در راستای ارائه مواد خوراکی تازهتر و سالمتر حرکت میکند. در این مقاله به برخی از کاربردهای فناوری نانو در علوم کشاورزی و کشاورزی دقیق اشاره شده است.
مقدمه و هدف
ورود نسل اول فناوری ها به عرصه ی کشاورزی، در چند دهه ی گذشته منجر به وقوع انقلاب سبز و گذر از کشاورزی سنتی به کشاورزی صنعتی گردید، در این دوره افزایش چشمگیری در کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی صورت گرفت که البته در کنار آن استفاده ی بی رویه از منابع مشکلاتی را نیز در پی داشت، اکنون با گذشت سالها از وقوع انقلاب سبز و کاهش مجدد نسبت رشد تولیدات کشاورزی به جمعیت جهان، لزوم به کارگیری فناوری های جدید در صنعت کشاورزی بیش از هر زمان دیگری آشکار است
امروزه توانایی فناوری نانو در دگرگونی بهداشت، نساجی، فناوری اطلاعات و ارتباطات، علم مواد و انرژی برای همگان واضح است. در حال حاضر بسیاری از محصولات تولید شده با فناوری نانو در بازار موجود است که پوششهای ضد باکتری، لوسیونهای شفاف ضد آفتاب، پارچههای ضد لک، رنگهای ضدخش برای خودرو و شیشههای خودپاککن از آن جملهاند. کاربرد فناورینانو در کشاورزی و صنایع غذایی، اولین بار در نقشه راه وزارت کشاورزی آمریکا مورد بحث قرار گرفت.
طبق آخرین گزارش سازمان ملل متحد، حدود 800 میلیون نفر از جمعیت جهان دچار فقر غذایی هستند و شمار افراد قرار گرفته در زیر خط فقر از نظر تامین انرژی مورد نیاز روزانه بدن - روز به روز در حال افزایش است، جدیدترین پیش بینی ها حاکی از آن است که این آمار تا سال 2020 میلادی به رقمی بالغ بر یک میلیارد نفر خواهد رسید و این بدان معناست که حفظ نوع بشر در بلندمدت و نجات خیل عظیم انسان ها از خطر گرسنگی، نیازمند توجه ویژه ی متخصصان و سیاست مداران امروز جهان به توسعه ی پایدار و همه جانبه ی صنعت کشاورزی است
تئوری و بیشینه تحقیق
کشاورزی دقیق، چشم اندازی از کشاورزی آینده است که ماهواره ها، حسگرها1 نقشه ها و داده ها ی حاصل از دور سنجی2را به کمک کشاورز آورده و دقت عمل او را بالا تر میهبرد،البته ایده اصلی کشاورزی دقیق در سال 1920 قوت گرفت ولی در حدود سال 1990 جنبه ی واقعی بیشتری پیدا کرد
کشاورزی دقیق ایدهای در سیستم زراعی میباشد که شامل توسعهی سیستم فنی مدیریت با محوریت دانش و با هدف اصلی بهینه سازی سود میباشد، سیستم مدیریتی مذکور همان ایدهی مدیریت جزء به جزء مزرعه بوده و به بیان دیگر توانایی لازم جهت مدیریت هر یک از عملیات زراعی در مکان خاص خود در سطح مزرعه میباشد به شرطی که از نظر فنی و اقتصادی سودمند و با صرفه باشد،این سیستم شامل توانایی تغییر یا تعدیل در میزان بکاربردن نهادهها و ورودیها و عملیاتی چون عملیات شخم، مقدار بذر، مبارزه با علف هرز، کنترل آفات و بیماریها، عملیات کاشت و آبیاری میباشد
فرق اساسی بین کشاورزی مرسوم و کشاورزی دقیق، سوای بکارگیری تکنولوژی فضایی، سیستمهای جانبی در کنار تجهیزات معمول در کشاورزی مرسوم در اندازهی کوچکترین سطح ممکن به عنوان واحد مدیریتی است، بدیهی است که در سطح یک مزرعه هر چند کوچک، با متغیر های مختلفی روبرو هستیم .تفاوت ویژگی خاک قسمت های مختلف از یک سو و نیازهای گیاهان بخشهای مختلف از دیگر سو و نیز سایر عوامل متغیر در سطح مزرعه نیازمند اعمال مدیریت متغیر و متناسب با هر قسمت از مزرعه می باشد که نیاز به چنین مدیریت متغیری، فلسفه ی اصلی پیدایش سیستم کشاورزی دقیق بوده است، در این سیستم که گاهی آنرا کشاورزی "خاص مکانی " هم مینامند، بعد از برآورد مقدار اختلافات بین واحدهای مدیریتی مزرعه، میزان ورودیهای مختلف مانند بذر، سم، کود و عمق کاشت به تناسب اختلافات - نیازها - اعمال میشود، با این کار نهادههای کشاورزی و مواد شیمیایی مصرفی همچون کودهای شیمیایی، آفت کشها و علف کشها دقیقاً به همان میزان مورد نیاز هر بخش کوچک از مزرعه، بکار برده میشود، نه بیشتر و نه کمتر
یکی از موارد مهم در این تکنولوژی، نقشههای الکترونیکی3 هستند که توسط سیستم سنجش از راه دور - ماهواره ها و رادارها - از مزارع مختلف تهیه میشوند، این نقشهها که مقدار اختلافات را در نقاط مختلف مزرعه نشان میدهند به حافظه ماشینهای جدید که با تکنولوژی دقیق کار میکنند و تحت عنوان ماشینهای پخش متغیر4 سپرده میشوند تا این ماشینها مقدار ورودیها را براساس اطلاعات نقشه، به تناسب مقدار مورد نیاز اعمال کنند. علاوه بر نقشههای الکترونیکی، حسگرها نیز برای نشان دادن اختلافات درون مزرعهای در نقاط مختلف آن، کاربرد بسزایی دارند.
کشاورزی دقیق که همواره آرزویی دیرینه بوده است، کمک میکند که بتوان با کمترین ورودی - کودها، آفتکشها، علفکشها و... - بیشترین خروجی - عملکرد محصولات - را به دست آورد. این هدف با بررسی متغیرهای محیطی و عملکردهای هدفمند قابل دستیابی است. در کشاورزی دقیق با استفاده از رایانهها، سیستمهای ماهوارهای مکانیاب جهانی1 و دستگاههای حسگر کنترل از راه دور، میتوان در مورد کیفیت رشد محصولات کشاورزی، تشخیص دقیق طبیعت منطقه و مشکلات آن، تصمیم صحیح گرفت. میتوان به گونهای تنظیم کرد که این کار علاوه بر کاهش هزینه، به کاهش ضایعات کشاورزی کمک کرده و آلودگی محیط زیست را به حداقل برساند. حسگرهای کوچک و سیستمهای کنترل و پایش که با کمک فناوری نانوساخته شدهاند، میتوانند تأثیر مهمی بر این شیوه جدید کشاورزی داشته باشند
هدف کشاورزی دقیق، جمعآوری و پردازش دادههای مرتبط با تنوع ویژگیهای خاک و شرایط متغیر تولید محصول، جهت افزایش بهرهوری از نهادههای مصرفی در واحدهای کوچکی از زمین زراعی است، جهت دستیابی به حداکثر راندمان، اختلافات موجود در زمین زراعی بایستی مورد توجه قرار گیرند. افزایش بازده درمصرف نهاده های تولید محصول، به معنای استفاده ی کمتر از نهادههایی همچون کودها و مواد شیمیایی است که البته کاهش مقدار ورودی ها به معنای استفادهی بهینه از این مواد در مکانهایی که مورد نیاز است می باشد، مزایای چنین استفاده ی بهینه ای از دو جنبهی اقتصادی و زیست محیطی قابل توجه می باشد،اندازهگیری هزینههای زیست محیطی در روشهای تجاری بسیار سخت است،کاهش آلودگی خاک و آبهای زیرزمینی حاصل از فعالیتهای کشاورزی، میتواند فواید قابل توجهی برای کشاورز و جامعه داشته باشد
یکی از نقشهای اصلی ابزارهای مبتنی بر فناورینانو، افزایش استفاده از حسگرهای خودکاری است که برای کنترل بلادرنگ به دستگاههای GPS متصل میشوند. این نانوحسگرها میتوانند در سراسر کشتزار پخش شده و شرایط خاک و رویش محصول را کنترل و تنظیم کنند. در حال حاضر از حسگرهای بیسیم در بخشهای خاصی از آمریکا و استرالیا استفاده میشود. استفاده از این نوع شبکههای بی سیم تنها به مزارع مربوط نمیشود، به عنوان مثال شرکتHoneywell - شرکت تحقیق و توسعه فناوری - برای کنترل فروشگاههای مواد خوراکی در مینسوتا نانوحسگرهایی را به کار گرفته است.
استفاده از این فناوری، مغازهداران را قادر به تشخیص مواد غذایی تاریخ گذشته میکند. پیشبینی میشود اجتماع فناوریهای نانو و بیو در حسگرها، ابزاری را خواهد ساخت که قادر به عکسالعمل سریع در مقابل تغییرات محیطی باشد. به عنوان مثال، با بهکارگیری نانولولهها یا نانوحاملها میتوان نانوحسگرهایی ساخت که آنقدر کوچک هستند که میتوانند اندازه یک پروتئین و یا حتی مولکولهای کوچکتر را محاسبه کنند یا میتوان نانو سطوح یا نانو ذرههایی ساخت که قادرند در مقابل آلودهکنندههایی مثل باکتریها، سیگنال الکتریکی و شیمیایی تولید کنند. دیگر نانوحسگرها با واکنشهای آنزیمی یا به کمک درختسانهایی که به مواد شیمیایی و پروتئینهای هدف متصل میشوند، کار میکنند. با بهکارگیری حسگرهای هوشمند در این شیوه کشاوزی، میتوان میزان تولید را بالا برده، به کشاورزان در تصمیمگیری بهتر کمک کرد
فناوری نانو به عنوان یک فناوری بین رشتهای و پیشتاز، رفع مشکلات و کمبودها در بسیاری از عرصههای علمی و صنعتی، به خوبی جایگاه خود را در علوم کشاورزی و صنایع وابسته آن به اثبات رسانیده است، فناوری نانو کاربردهای وسیعی در همه مراحل تولید، فرآوری، نگهداری، بستهبندی و انتقال تولیدات کشاورزی دارد
