بخشی از مقاله
چکیده
کشاورزی به مفهوم راهها وروشهای بهره برداری از منابع آب وخاک و انرژی و ... در جهت تامین نیازهای غذایی و پوشاک انسانها همواره در طول تاریخ پایه و اساس بسیاری از تحولات اقتصادی، اجتماعی، سیاسی و فرهنگی در سرتاسر جهان بوده و هست. به طوری که امروزه کشاورزی و توسعه کشاورزی به عنوان موتور محرکه و نیروی پیش برنده توسعه به طور عام و توسعه روستایی به طور خاص میباشد، در حالیکه خود توسعه کشاورزی نیز به اهرم توانمندی به نام ترویج کشاورزی نیازمند است. در کشاورزی به دلیل ارتباط تنگاتنگی که با محیط زیست دارد، به منظور رسیدن به تولید بهینه محصولات و کارایی بالاتر نیازمند شناخت علمی اراضی کشاورزی میباشیم.
از این رو به منظور شناسایی و حل مشکلات موجود در بخش کشاورزی و تولید بهینه، تلفیق اطلاعات و بهره گیری از روشهای مدیریتی مناسب راهکاری موثر و قابل قبول میباشد. در این خصوص در جهت ایجاد کشاورزی پایدار، کم نهاده و با عملکرد بالا رویکردی جدید تحت عنوان کشاورزی دقیق یا مدیریت متناسب با مکان معرفی شده است. اساس مفهوم کشاورزی دقیق، فناوری اطلاعات است که امروزه در کشورهای پیشرفته از مقولهای به نام اینترنت اشیاء برای جمع آوری و ایجاد بانکهای اطلاعاتی در بخشهای کشاورزی، منابع طبیعی و محیط زیست فعالیتهای گستردهای صورت میپذیرد.
در سالهای اخیر استفاده نابخردانه از محیط زیست و بدون توجه به توان اکولوژیک سرزمین، منجر به بر هم خوردن توازن موجود در طبیعت گردیده که حاصل آن بروز زوال و تخریب قابل ملاحظه در محیط زیست است. محدودیت منابع از یکسو و رشد روزافزون جمعیت و تغییر الگوهای مصرف ماده و انرژی موجب شده است که فشار وارده به محیط زیست و منابع طبیعی هرروز افزایش یابد.
رصد و پایش مستمر وضعیت محیط زیست میتواند ضمن آگاهی بخشی به سیاست گذاران و تصمیم سازان، آنان را در راستای اخذ تصمیمات صحیح تر یاری رساند. در این مقاله سعی براین شد تا در ابتدا موارد تاثیرگذار و مشترک بین کشاورزی و محیط زیست مشخص گشته و سپس نتایج استفاده ازبکارگیری اینترنت اشیاء در افزایش کمی و کیفی محصولات کشاورزی و حفاظت و صیانت از منابع زیست محیطی اعلام گردد.
مقدمه و هدف
مهمترین مولفه تکنولوژیهای کشاورزی دقیق نظارت عملکرد میباشد که اغلب به عنوان یکی از شاخصهای پذیرش کشاورزی دقیق مورد بررسی قرار گرفته است زیرا در تمام نقاط جهان نظارت عملکرد عمومیترین تکنولوژی کشاورزی دقیق بوده که بیشترین پذیرشها را به خود اختصاص داده است. در واقع کشاورزی هوشمند یا دقیق با هدف مدیریت دقیق نهادهها، با بهره گیری از فناوری اطلاعات به شناسایی تمامی فاکتورهای موثر بر عملکرد مزرعه میپردازد. در واقع با نظارت دقیق بر تمامی مراحل عملیات زراعی از قبل کاشت تا پس از برداشت، اطلاعات جامع و دقیقی از شرایط محیطی و عوامل موثر بر محصول را ارائه میدهد.
در این رویکرد با تجزیه و تحلیل اطلاعات بدست آمده میتوان در جهت تولید بهینه محصولات سالیانه و کاهش هزینههای اقتصادی حرکت کرد. تحقیقات در ارتباط با کشاورزی دقیق از اواسط 1980 در ایالات متحده، کانادا، استرالیا، اروپای غربی آغاز شد. کشاورزی هوشمند یک استراتژی مدیریتی میباشد که با استفاده از فناوری اطلاعات به استخراج اطلاعات از منابع مختلف به منظور تصمیم گیری مناسب برای تولید محصول میپردازد. این روش شامل مطالعه و مدیریت تغییرات در زمینههای موثر بر محصول میباشد. هم چنین شامل نمونه برداری، نقشه برداری، تجزیه و تحلیل و مدیریت در نواحی خاص با تغییرات زمانی و مکانی با توجه به حاصلخیزی خاک، جمعیت آفت و ویژگیهای محصول است.
جمع آوری اطلاعات، تجزیه و تحلیل اطلاعات حاصله، اتخاذ تصمیمات مدیریتی مناسب و در نهایت اعمال عملیات مدیریتی بر پایه اطلاعات بدست آمده از مراحل اساسی در کشاورزی دقیق میباشد. در این رویکرد با رعایت مسائل زیست محیطی و در نظر گرفتن تمامی جنبهها، تغییرات زمانی و مکانی را برای رسیدن به تولید مناسب و پایدار مدیریت میکند. نظر به اینکه عوامل موثر بر رشد گیاهان زراعی از جمله خصوصیات خاک، گیاه، علفهای هرز و... در هر بخش از مزرعه متفاوت است باید بهینه سازی مصرف نهادههای تولید برای هر قسمت از مزرعه به صورت جداگانه صورت گیرد. به این ترتیب این رویکرد منجر به افزایش پتانسیل کارایی مدیریت مزرعه از طریق شناخت کامل منطقه مورد بررسی توسط مدیران بخش کشاورزی میگردد.
این فناوری با برآوردن نیاز گیاه زراعی در هر نقطه، افزایش کارایی تولید و کاهش یا به حداقل رساندن اثرات محیطی ناشی از فعالیتهای کشاورزی باعث ارتقا سود اقتصادی، سلامت محیطی، پذیرش اجتماعی و فعالیتهای تولیدی کشاورزی میگردد. در بخش محیط زیست نیز امروز دستیابی به بانک اطلاعات در مورد آلایندههای هوا، منابع آلوده کننده و تاثیر گذار بر کیفیت هوا، آلایندههای آبها که به دوبخش آبهای داخلی و ساحلی تقسم میگردند و منابع آلوده کننده آنها بسیار حائز اهمیت میباشد و یکی از سیاستها و راهکارهای پیشنهادی سازمان محیط زیست در جهت جمع آوری اطلاعات و اتخاذ تصمیمات صحیح استفاده از سیستمهای پایش آنلاین منابع آلوده کننده هوا و آب میباشد.
اینترنتِ اشیاء - IoT - 1 مفهومی جدید در دنیای فناوری و ارتباطات است. به صورت خلاصه »اینترنت اشیاء« فناوری مدرنی است که در آن برای هر موجودی - انسان، حیوان و یا اشیاء - قابلیت ارسال داده از طریق شبکههای ارتباطی، اعم از اینترنت یا اینترانت، فراهم میگردد. فرآیند ارسال دادهها در فناوری اینترنت اشیاء بدین ترتیب است که به سوژهی مورد نظر یک شناسهی یکتا و یک پروتکل اینترنتی - IP - تعلق میگیرد که دادههای لازم را برای پایگاه دادهی مربوطه ارسال میکند. دادههایی که توسط ابزارهای مختلف از قبیل گوشیهای تلفن همراه و انواع رایانهها و تبلتها قابل مشاهده خواهند بود. مزایای استفاده از اینترنت اشیاء از سه جز اصلی تشکیل شده است که عبارتند از:
. ایجاد شبکههای یکپارچه و گسترده متشکل از سخت افزارها، نرم افزارها و تکنولوژیهای مختلف
. جمع آوری، ذخیره، پردازش و تبادل اطلاعات به صورت خودکار
. دستیابی به اطلاعات و دانش لازم جهت برنامه ریزی و مدیریت هرچه بهتر امور
هدف اصلی از این مقاله آشنایی اولیه با اینترنت اشیاء و اهمیت ضرورت استفاده از این فناوری در کشاورزی، منابع طبیعی و محیط زیست میباشد.
تئوری و پیشینه تحقیق
دنیای مدرن و فناوری ارتباطات نشان دادهاست که در دنیای کسب و کار آنهایی که به دادهها و اطلاعات بیشتر و بهتری دسترسی دارند آینده را کنترل خواهند کرد. داشتن اطلاعات در دنیای جدید حکم سقوط سیب در روزگار نیوتون را دارد. اطلاعات بهروز و مفید آنگاه که در زمان مناسب در اختیار اهل فن قرار گیرد، منجر به تولید محصولات و خدماتی میشود که زندگی بشر را هر روز بیش از پیش آسان و آسوده میکند. فناوری اینترنت اشیاء نیز با همین فلسفه توسعه یافتهاست.
دریافت، ثبت و ارسال اطلاعاتِبهروز و لحظهای برای استفاده، تحلیل و بهبود محصولات و خدمات و البته در نهایت برای استفادهی مصرفکنندگان انجام میگیرد. فرآیند ارسال دادهها در فناوری اینترنت اشیاء نیازی به تعامل »انسان با انسان« یا »انسان با رایانه« نخواهد داشت و دادهها به صورت اتوماتیک و بر اساس تنظیمات انجام شده و در زمانهای مشخصمعمولاً - بهصورت دائم و لحظهای - ارسال میگردند. ظهور پدیدهی اینترنت اشیاء یکی از هزاران نتیجهی گسترش اینترنت و البته توسعهی فناوریهای بیسیم و سامانههای میکروالکترومکانیکی است. بهدلیل قابلیتهای فراوانی که در تعاملات »ماشین با ماشین« در فناوری اینترنت اشیاء موجود است، این پدیده تا به امروز در بخشهای صنعت - به خصوص در انواع کارخانجات تولیدی - ، انرژی و گاز کاربرد فراوانی داشتهاست.
کشاورزی هوشمند معمولا حوزهای است که نادیده گرفته میشود زیرا به خوبی در دسته بندیهای کلی مثل سلامت و صنعت و... قرار نمیگیرد. با این حال با توجه به دوری کارهای کشاورزی و دامپروری و تعداد زیاد حیوانات و احشامی که باید تحت مراقبت قرار بگیرند، اینترنت اشیاء میتواند این حوزه را متحول کند. با این حال این ایده هنوز آن چنان که باید فراگیر نشده است. زراعت هوشمند در آینده به یک حوزه کاربردی مهم و عمدتا در کشاورزی برای کشورهای صادر کننده تبدیل خواهد شد. دو بخش کشاورزی و محیط زیست دارای موارد تاثیر گذار مشترک بسیاری هستند که موضوعاتی همچون خاک و مشکلات آن، منابع آبی و کیفیت و کمیت آن، هواشناسی کشاورزی، سیل، و تاثیر آن بر محصولات کشاورزی از درجه اهمیت بالاتری برخوردار میباشند.
خاک به عنوان منبع طبیعی، سرمایه ملی و بستر حیات مهمترین خدمات اکوسیستمی را برای زندگی انسان و سایر موجودات زنده فراهم می نماید. پیشرفت در علوم آبخیزداری، محیط زیست و منابع طبیعی نشان داده است که خاک بنیاد و شالوده اصلی ترین عملکردهای اکوسیستم است. متأسفانه طی سالهای گذشته اراضی کشور و منابع خاک تحت تأثیر دو عامل بسیار مهم فرسایش و آلودگی دچار آسیبهای شدید شده اند. بروز رخدادها و پدیده هایی ناگوار ازجمله سیلابهای سهمگین، شور شدن وغیرقابل کشت شدن اراضی، آلودگی محصولات غذایی به سموم، ترکیبات آلی پایدار و فلزات سنگین از مهمترین آثار اقتصادی- اجتماعی - بهداشتی آلودگی و فرسایش است.
با توجه به بررسی منابع و گزارشهای موجود فرسایش خاک در ایران، از روند افزایشی برخوردار بوده است. فرسایش خاک یکی از جدی ترین مخاطرات و معضلات در بخش خاک کشور است. بر اساس تخمینهای پژوهشگران دانشگاهی و مدیران مربوطه در زمینه فرسایش خاک، سالانه میزان هدر رفت خاک 4/3 میلیارد تن از سطح اراضی کشور است.
این در حالی است که ایجاد هر سانتیمتر خاک طی واکنشهای طبیعی بسیار به کندی صورت میگیرد و به طور متوسط 700 سال زمان لازم است تا یک سانتیمتر خاک زراعی و یا خاکی که توانایی پرورش گیاهان را داشته باشد به وجود آید. بر اساس تحقیق متوسط خسارت هدر رفت خاک در هر سال به ازای هر نفر 70 دلار است.[5] فعالیتهای کشاورزی به دو دلیل عمده سبب آلودگی منابع خاک شده است که عبارتند از مصرف بیرویه کودهای شیمیایی و آفتکشهای غیر مجاز و آبیاری اراضی کشاورزی با آبهای ناسالم مانند فاضلاب خام. استفاده از کودهای شیمیایی طی سالهای 1383 تا 92 رشد فزایندهای داشته است.
در سال 1392 میزان مصرف کودهای شیمیایی ازته، فسفاته و پتاسه نسبت به سال 1383، به ترتیب 27، 92 و 64 درصد افزایش داشته است.[1] تبدیل خاکهای کشور به خاکهای شور - با درجات مختلف شوری - که در اثر بهره برداری نادرست از منابع خاک، آبیاری اراضی با استفاده از آبهای ناسالم، تبدیل کاربری اراضی، استفاده بیش ازحد از سموم و کودهای شیمیایی و فرسایش خاک ایجاد میشود یکی از مشکلات فراگیر و محدودکننده کشاورزی است.
هواشناسی کشاورزی یکی از علوم هواشناسی بوده که از تاثیر متقابل عوامل هواشناسی و کشاورزی اعم از باغبانی و دامپروری بحث مینماید. هدف این علم کشف و تعریف اثرها و لذا کاربرد و استفاده آن در کشاورزی عملی است.
