کشاورزی دقیق

[phyto 1264]

کشاورزی دقیق (Precision farming)

 

 

 

مقدمه

 

بی شک اهمیت غذا و امنیت غذایی به عنوان یکی از چالش های عصر حاضر و آینده از کسی پوشیده نیست. افزایش روزافزون جمعیت از یک سو و کمبود زمین های قابل کشت از سوی دیگر ، بشر را به سمت افزایش عملکرد در واحد سطح سوق داده است. از طرف دیگر کمبود آب و حساسیت دانشمندان در قبال حفظ محیط زیست و حفظ منابع انرژی ، متخصصین علوم کشاورزی را بر آن داشت تا با ایجاد شیوه های نوین در مدیریت مزرعه ،علاوه بر بهینه سازی مصرف نهاده ها، عملکرد را نیز افزایش داده و در نهایت بازده ی اقتصادی را بالا ببرند. درراستای چنین اهدافی بود که کشاورزی دقیق به عنوان یکی از نوین ترین راهکارها جهت کاربرد ابزار و ماشین در عملیات کشاورزی پا به عرصه ی دنیای تکنولوژی جدید نهاد.

 

کشاورزی دقیق، چشم اندازی از کشاورزی آینده است که ماهواره ها، حسگرها sensors))، نقشه ها و داده ها ی حاصل از دور سنجی(Remote sensing) را به کمک کشاورز آورده و دقت عمل او را بالا تر می برد. البته ایده اصلی کشاورزی دقیق در سال 1920 قوت گرفت ولی در حدود سال 1990 جنبه ی واقعی بیشتری پیدا کرد.

 

 

فرق اساسی بین کشاورزی مرسوم و کشاورزی دقیق، سوای بکارگیری تکنولوژی فضایی، سیستم های جانبی در کنار تجهیزات معمول در کشاورزی مرسوم در اندازه ی 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 دیگرسو 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 می نامند، بعد از برآورد مقدار اختلافات بین واحدهای مدیریتی مزرعه، میزان ورودی های(Inputs ) مختلف مانند بذر، سم، کود و عمق کاشت به تناسب اختلافات (نیازها) اعمال می شود . با این کار نهاده ها ی کشاورزی و مواد شیمیایی مصرفی همچون کود های شیمیایی، آفت کش ها و علف کشها دقیقاً به همان میزان مورد نیاز هر بخش کوچک از مزرعه، بکار برده می شود، نه بیشتر و نه کمتر.

 

یکی از موارد مهم در این تکنولوژی، نقشه های الکترونیکی (Electronic maps) هستند که توسط سیستم سنجش از راه دور (ماهواره ها و رادارها) از مزارع مختلف تهیه می شوند. این نقشه ها که مقدار اختلافات را در نقاط مختلف مزرعه نشان می دهند به حافظه ماشین های جدید که با تکنولوژی دقیق کار می کنند و تحت عنوان ماشین های پخش متغیر (Variable Rate Applications) می باشند سپرده می شوند تا این ماشین ها مقدار ورودی ها را براساس اطلاعات نقشه، به تناسب مقدار مورد نیاز اعمال کنند. علاوه بر نقشه های الکترونیکی، حسگرها نیز برای نشان دادن اختلافات درون مزرعه ای در نقاط مختلف آن، کاربرد بسزایی دارند.

 

علی رغم اینکه در نگاه اول کاربرد کشاورزی دقیق مدیریت پیچیده ای را می طلبد و از طرفی توجیه اقتصادی چنین سیستمی با تردید هایی مواجه است امّا بنظر می رسد با چالشهای موجود در جهان امروز، نسلهای آینده ناگزیر به روی آوردن، به چنین شیوه هایی خواهندبود. هرچند که در حال حاضر نیز این نوع سیستم مدیریت مزرعه درکشورهای پیشرفته بویژه امریکا در حال تبدیل به سیستم رایج کشاورزی می باشد. سهولت دسترسی به ابزارها و تکنولوژی پیشرفته در این کشورها و همچنین سطح وسیع اغلب مزارع، از دیگر عوامل روی آوردن این کشورها به این نوع سیستم کشاورزی است.

 

 

 

 

از جمله محدودیت های حاکم بر تکنولوژی دقیق در کشاورزی; هزینه ی نسبتاً بالای آن، لزوم تصحیح اولیه ی داده ها و نقشه های آن با واقعیت ها، عدم بیان علت ها (بلکه فقط معلولها و واقعیت های موجود را نشان می دهد) می باشد. بخاطر این محدودیت ها، کشاورز باید ابتدا به ارزیابی اقتصادی بکارگیری آن بپردازد و از همه مهمتر توصیه شده است که کشاورز باید به محاسبه و برآورد اختلاف داخل مزرعه ای خود اقدام کند و سپس اگر اختلاف درون مزرعه ای خود، از حدی بالاتر بود، از تکنولوژی دقیق استفاده کند. لازم است این نکته را متذکر شویم که اختلاف درون مزرعه ای می تواند اختلاف در پستی و بلندی، مقدار عنصر خاصی در خاک، حاصلخیزی خاک، عمق خاک زراعی و غیره باشد.

 

 

 

اهمیت کشاورزی دقیق و تکنولوژی آن با توجه به محدودیت منابع و افزایش روزافزون جمعیت، بسیار روشن است امّا آنچه باید مورد بحث قرار گیرد و در مورد آن تحقیق و بررسی جدی صورت گیرد؛ سیاست های کلان و برنامه ریزی های بلند مدّت و کوتاه مدّت کشور در ارتباط با این تکنولوژی است. انتقال بطنی وتدریجی این تکنولوژی، تناسب سازی بکارگیری ‌آن با وضعیت خاص کشور ، اعمال برنامه هایی جهت بکارگیری ‌آن در مناطق خاص کشور به صورت ‌آزمایشی و احداث مراکز تحقیقاتی در کنار این مناطق، تلاش درجهت تطبیق تکنولوژی موجود در کشور چه داخلی و چه وارداتی با این تکنولوژی، شکل های مختلفی هستند که در این ارتباط می توانند مدنظر قرار گیرند، که برای این منظور داشتن برنامه مدون و سیاست مشخص با پشتوانه ی اجرائی بالا، لازم به نظر می رسد.

[phyto 1264]

تعریف کشاورزی دقیق

 

کشاورزی دقیق به روشی از مدیریت محصول اطلاق می گردد که بوسیله ی آن، واحدهای مختلف از یک زمین زراعی با سطوح مختلفی از نهاده ها مدیریت می شود که این مدیریت بستگی به پتانسیل عملکرد محصول در منطقه ی مورد نظر دارد. فواید انجام این روش از کشاورزی عبارت است از:

 

1- هزینه ی تولید محصول در منطقه ی مورد نظر کاهش یابد.

 

2- خطر آلودگی زیست محیطی به واسطه ی استفاده ی بهینه از کودها و مواد شیمیایی به حداقل می رسد.

 

کشاورزی دقیق یک سیستم مدیریت کشاورزی تکامل یافته است که شامل تعداد زیادی تکنولوژی می باشد. این ابزارهای تکنولوژی، اغلب شامل سیستم موقعیت یاب جهانی، سیستم اطلاعات جغرافیایی، سیستم سنجش و کنترل بازده، تکنولوژی پخش متغیر و سنجش از راه دور(دورسنجی) است.

 

کشاورزی دقیق ایده ای در سیستم زراعی می باشد که شامل توسعه‌ی سیستم فنی مدیریت با محوریت دانش و با هدف اصلی بهینه سازی سود می باشد. سیستم مدیریتی مذکور همان ایده ی 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 می باشد به شرطی که از نظر فنی و اقتصادی سودمند و با صرفه باشد. این سیستم شامل توانایی تغییر یا تعدیل در میزان بکاربردن نهاده ها و ورودی ها و عملیاتی چون عملیات شخم، مقدار بذر، مبارزه با علف هرز، کنترل آفات و بیماریها، عملیات کاشت و آبیاری می باشد.

 

کشاورزی دقیق را می توان در شکل های متفاوتی اجراکرد. یکی از گسترده ترین این شکل ها، مدیریت جزء به جزء هریک از پروسه های زراعی می باشد. این انتظار می رود که کاربرد مدیریت جزء به جزء به عوامل متعددی چون نوع خاک، نوع محصول، آب و هوای فصلی و سایر عوامل بستگی داشته باشد. به طور مثال در یک سال خشک، می توان آفات را فقط با سم پاشی در سطوح کوچک که آفات در آنجا وجود دارند کنترل کرد در حالی که در یک سال مرطوب بهتر است سم پاشی را بطور یکنواخت در کل مزرعه انجام داد.

 

از نظر فنی یکی از مهمترین جنبه های پیشرفت کشاورزی دقیق، پیشرفت در نرم افزارها و سخت افزارهای لازم جهت کاربرد نهاده های کشاورزی به صورت متغیر می باشد. تعداد قابل توجهی پروژه در این زمینه انجام شده و تعدادی شرکت نیز در سال های اخیر کاربرد تجهیزات پخش متغیر را توسعه داده اند. هدف اصلی این مقاله ارائه ی چشم اندازی از سیستم کشاورزی دقیق بوده که در ادامه مختصری از اجزای اصلی که در تجهیزات پخش متغیر کاربرد دارند آمده است.

 

 

 

 

هدف از کشاورزی دقیق

 

هدف کشاورزی دقیق، جمع آوری و پردازش داده های مرتبط با تنوع ویژگی های خاک و شرایط متغیر تولید محصول، جهت افزایش بهره وری از نهاده های 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 نهاده هایی همچون کودها و مواد شیمیایی است که البته کاهش مقدار ورودی ها به معنای استفاده ی بهینه از این مواد در مکان هایی که مورد نیاز است می باشد. مزایای چنین استفاده ی بهینه ای از دو جنبه ی اقتصادی و زیست محیطی قابل توجه می باشد. اندازه گیری هزینه های زیست محیطی در روش های تجاری بسیار سخت است. کاهش آلودگی خاک و آب های زیرزمینی حاصل از فعالیت های کشاورزی، می تواند فواید قابل توجهی برای کشاورز و جامعه داشته باشد.

[phyto 1264]

اجزای تشکیل دهنده ی سیستم کشاورزی دقیق

 

1- سیستم موقعیت یاب جهانی: شامل شبکه ای از ماهواره ها می باشد که برای استفاده‌ی سازمان دفاع ایالات متحده توسعه یافته است و توسط این سازمان مدیریت می گردد. سیستم موقعیت یاب جهانی شامل 24 ماهواره است که به دور زمین در حال گردش هستند که اطلاعات زمانی و مکانی دقیق این ماهواره ها به سمت دریافت کننده های موجود در سطح زمین فرستاده می شود. دریافت کننده های زمینی می توانند این اطلاعات را همزمان از ماهواره های متعددی دریافت کنند که با این کار موقعیت مثلثی شکلی بوجود می آیدکه از طریق آن می توان مکان دقیق دریافت کننده را مشخص کرد.

 

2- سیستم اطلاعات جغرافیایی: یک نرم افزار کامپیوتری بر پایه ی داده ها است که وظیفه اش دریافت، ذخیره، بازیافت، بررسی و نمایش اطلاعات فضایی و جغرافیایی در غالب یک نقشه می باشد.

 

3- مانیتور های محصول: وسایل اندازه گیری عملکرد محصول هستند که بر روی تجهیزات برداشت نصب می گردند. داده های عملکرد بدست آمده از مانیتورها در فواصل زمانی منظم به همراه اطلاعات بدست آمده از موقعیت یاب جهانی ثبت و ضبط می گردد. نرم افزار GIS اطلاعات عملکرد را گرفته و نقشه ی عملکرد محصول را رسم می کند.

 

در حال حاضر وسایل سنجش عملکرد محصول جهت نصب روی مدل های جدید کمباین ها که توسط تولید کننده های مختلف به بازار آمده است مورد استفاده قرار می گیرد. این وسایل میزان عملکرد محصول را براساس زمان یا مسافت نشان می دهند(به طورمثال میزان عملکرد در هر ثانیه یا هر متر).

 

4- سیستم سنجش از راه دور: داده های تصویری سیستم سنجش از راه دور خاک و محصولات، مورد پردازش قرار گرفته و سپس به عنوان داده ی مبنا در سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) مورد استفاده قرار می گیرند.

 

5- تکنولوژی پخش متغیر (VRT): شامل تجهیزات زراعی است که می توانند میزان نهاده های مصرفی و عملیات کاشت مورد نیاز را دقیقاً کنترل کنند.

 

ادوات پخش متغیر عبارتند از:

 

کودپاش های پخش متغیر

 

کنترل کننده های پخش متغیر جهت پخش کود های جامد، مایع و یا گازی مورد استفاده قرار می گیرند. این دستگاه ها به وسیله‌ی کنترل کننده های دستی همچون راننده ی ماشینها و یا بطور خودکار توسط یک کامپیوتر مجهز به نقشه ی دقیق الکترونیکی کنترل می شوند.

 

سم پاش های پخش متغیر

 

با وجود اطلاع از موقعیت علف های هرز و با بکارگیری نقشه ی آنها، عملیات کنترل علف های هرز تکمیل می شود.کنترل کننده های در دسترس به صورت الکترونیکی و با تغییر در میزان مصرف علف کش مورد نیاز به مبارزه با علف های هرز مزرعه می پردازند .

 

6- نقشه های عملکرد محصول: دریافت کننده های GPS (Global Positioning System) به همراه کنترل کننده های عملکرد محصول وظیفه ی اعلام داده هایی همچون مختصات فضایی را به کنترل کننده های عملکرد محصول دارند. این داده ها به نقشه های عملکرد محصول مزرعه تبدیل می شوند. نقشه های عملکرد محصول دارای داده های مورد تأییدی هستند که نتایج حاصل از میزان اختلافات موجود در قسمت های مختلف مزرعه را بیان می کند.

 

7- نقشه های علف های هرز: یک کشاورز در هنگام دروکردن، انجام عملیات بذر پاشی و یا سم پاشی می تواند با استفاده از یک صفحه کلید و یا دکمه هایی که با گیرنده ی GPS تنظیم شده اند نقشه ی علف های هرز را رسم کند. سپس بایستی در مورد جزئیات این نقشه ها بر روی یک کامپیوتر مطالعه و نتیجه را با نقشه های عملکرد محصول، نقشه های کودپاشی و سم پاشی مقایسه کند و تصمیم های لازم و اساسی را جهت مبارزه با علف های هرز اتخاذ نماید.

 

8- نقشه برداری و مرزکشی: بدیهی است که با استفاده از سیستم DGPS با دقت بالا می توان نقشه های توپوگرافی دقیق هر مزرعه را تهیه نمود که این نقشه ها ما را در تفسیر هر چه بهتر نقشه ها ی عملکرد محصول و نقشه های علف های هرز وتصمیم گیری در خصوص تقسیم بندی مزرعه کمک می کند.

 

9- نقشه های شوری خاک مزرعه: این نوع نقشه ها نیز همانند نقشه های توپوگرافی در تفسیر نقشه های عملکرد و علف

 

های هرز مفید می باشند.

 

10- سیستم راهنما: در دنیای امروز تولید کننده های متعددی در حال تولید سیستم های راهنمای مجهز به سیستم DGPS با دقت بالا هستند که می توانند موقعیت دقیق ماشین ها ی در حال حرکت در مزرعه را حتی در حد یک فوت و یا کمتر شناسایی کنند.

 

11- داده ها وتجزیه و تحلیل آنها: به طور حتم حاصل بکارگیری کشاورزی دقیق در اداره ی مزرعه، استخراج توده ای از داده ها خواهد بود که توسط ابزارها و تجهیزاتی همچون حسگرها ی الکترونیکی در فواصل کوتاه زمانی جمع آوری می شوند. به همین منظور فضای زیادی جهت نگهداری این حجم وسیع از داده ها و نقشه های گرافیکی مورد نیاز است .

 

در ادامه به شرح قسمت های مختلف تکنولوژی پخش متغیر و سیستم سنجش از راه دور می پردازیم.

 

 

 

 

 

[phyto 1264]

کامپیوتر و کنترل کننده جزء مرکزی تجهیزات پخش متغیر می باشد. این وسیله اطلاعات را از منابع مختلفی دریافت کرده و به نوبت از آن ها جهت کنترل تجهیزات پخش متغیر استفاده می کند.

 

سیستم راهنما در کلیه فعالیت های کشاورزی دقیق سیستمی می باشد که موقعیت لحظه به لحظه ی تجهیزات را در حین کار در مزرعه مشخص می کند و داده را به شکل مناسبی در یک کامپیوتر ارائه می دهد. تکنولوژی که هم اکنون به عنوان یک سیستم مطلوب، مورد پذیرش واقع شده است سیستم موقعیت یاب جهانی می باشد. یک دریافت کننده GPS خطای لحظه ای به اندازه ای 100 متر دارد که چنین خطایی در سیستم کشاورزی دقیق مورد قبول نیست. خوشبختانه سیستم های متعددی جهت برآورد این خطا طراحی شده اند که این امکان را به سیستم GPS ماشین های زراعی می دهد تا موقعیت دقیق آن ها را بسته به تکنولوژی مورد استفاده در سه رنج اصلی ارائه دهد: (1) 2 تا 5 متر ، (2 )کمتر از 1 متر، (3) کمتر از 1 دسی متر. میزان این خطا به موقعیت افقی و عمودی (ارتفاع) بستگی دارد که خطای موقعیت عمودی معمولا 5 تا 15 برابر خطای موقعیت افقی می باشد. وجود اطلاعاتی پیرامون موقعیت عمودی در اکثر فعالیت های کشاورزی دقیق لازم نیست. تنها جهت توسعه ی نقشه های توپوگرافی است که به اطلاعات موقعیت عمودی به اندازه ی موقعیت افقی نیاز است. تعداد زیادی از فعالیت های کشاورزی دقیق است که به وجود سیستمی جهت تصحیح لحظه به لحظه متغیرها نیاز دارندتا بدین وسیله اطلاعات مکانی وسیله ی در حال کار در مزرعه درست و دقیق باشد. در کشاورزی دقیق تکنولوژی مکان یابی (GPS) بایستی به صورت RT-GPS به کار گرفته شود که این سیستم کشاورزی بایستی همیشه از سیستم تصحیح لحظه ای متغیرها به منظور کاهش خطای مکان یابی استفاده کند.

 

داده های سیستم اطلاعاتی جغرافیایی (GIS) که مربوط به عملیات زراعی ویژه ای می باشند پیش از آغاز عملیات زراعی بر روی سیستم کامپیوتر نصب می شوند. کامپیوتر و کنترل کننده میزان کاربرد پخش کننده های متغیر را که بر پایه ی دانش حاصل از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سنسورهای لحظه ای (Real Time) مداوماً کنترل می کند. به طور مثال میزان مطلوب پخش کود یکی از نتایج حاصل از آزمایش خاک، موقعیت مزرعه و محصول می باشد. نتایج حاصل از تفسیر آزمایش خاک که با دانستن موقعیت مزرعه پدید آمده است را بایستی در GIS وارد کرد و بر روی سیستم کامپیوتر و کنترل کننده ی کودپاش نصب کرد. چنانچه یک محصول کودپاشی شده در حال رشد باشد، اپراتور، محصول را از طریق صفحه کلید در کامپیوتر و کنترل کننده ثبت می کند و یا اگر دو محصول در نوارهای یکی در میان در حال رشد باشند این اطلاعات بایستی به عنوان دو موقعیت متفاوت در GIS ثبت گردیده و سپس بر روی سیستم کامپیوتر و کنترل کننده ی وسایل پخش متغیر نصب گردد. هنگامی که وسیله در حال کار در مزرعه می باشد، کامپیوتر وکنترل کننده ی وسیله پخش متغیر اطلاعات مکانی از RT-DGPSرا دریافت کرده و میزان پخش نهاده ی مورد نیاز و نوع محصول راکه تابعی از موقعیت مزرعه هستند جهت کنترل وسیله ی بکاربرده شده به هم مرتبط می سازند.گاهی نیز ممکن است یک حسگر لحظه ای در خاک موجود باشد که بتواند اطلاعات میزان پخش مورد نیاز کود را بدون نیاز به تکنیک های تفسیر نمونه ی خاک ارائه دهد.

 

تجهیزات بکار برده شده نیز ممکن است دارای حسگرهایی باشند که اطلاعات کمی از میزان واقعی پخش را در اختیار زارع قرار دهند. این اطلاعات به همراه موقعیت RT-DGPS می توانند به عنوان داده هایی از میزان پخش، ثبت گردند. چنین اطلاعات ثبت شده ای کشاورز را قادر می سازد تا بتواند علل وآثار را در سیستم کشاورزی دقیق تجزیه و تحلیل کرده و البته به طور حتم این بررسی در چگونگی اخذ تصمیمات آتی جهت اجرای پروسه کار با کامپیوتر و کنترل کننده موثر می باشد. برای مثال فرض کنید که اطلاعات کافی در طی چند سال جمع آوری شده و زارع نیز اطلاعات ثبت شده قبلی از اثرات تمامی نهاده ها بر سیستم اجرا شده در مکان مشخصی از مزرعه خود که محصولی را نیزدر بر داشته، دارد. در چنین شرایطی با استفاده ازسیستم GIS می توان علل و آثار را براساس فاکتورهای بسیاری تجزیه و تحلیل نموده و میزان پخش مواد شیمیایی را برای فصل های زراعی بعدی تنظیم نمود.

 

 

 

سرانجام از سیستم RT-DGPS می توان به عنوان راهنما در ماشین های زراعی استفاده کرد. دراغلب سیستم های راهنمای امروزی سیستم دیداری برای اپراتور در نظر گرفته شده است اما در آینده سیستم های راهنما به طور خودکار وسیله را راهنمایی خواهند کرد.

[phyto 1264]

پس بطور خلاصه می توان گفت:

 

یک روش کنترل اختلافات در داخل مزرعه vrt است. Vrt به کشاورز این امکان را می دهد تا نهاده های مصرفی را براساس خصوصیات واحدهای مختلف کشت استفاده نماید. نهاده هایی که میزان مصرف آنها می تواند متغیر باشد شامل شخم، کوددهی، کنترل علف هرز، کنترل آفات، تنوع کشت، تعداد گیاهان و آبیاری می شود.

 

اجزای یک سیستم vrt معمولی شامل کنترل کننده کامپیوتری، دریافت کننده ی gps و نقشه ی داده های gis می باشد. کنترل کننده کامپیوتری وظیفه ی تنظیم بکارگیری تجهیزات پخش نهاده را بر عهده دارد. کنترل کننده کامپیوتری با داده های gis تکامل پیدا کرده است که این داده ها شامل دستورالعمل استفاده از تجهیزات می باشد. دریافت کننده ی gps به یک کامپیوتر اتصال یافته است. کنترل کننده کامپیوتر از مختصات مکانی بدست آمده ازدستگاه gps استفاده می کند تا بوسیله ی آن موقعیت ادوات و تجهیزات را بر روی نقشه ی مزرعه رسم شده توسط gis تعیین نماید. کنترل کننده کامپیوتری دستورالعمل های سیستم gis را خوانده و نهاده ی مورد نیاز در داخل زمین را با حرکت ادوات در سطح مزرعه بصورت متغیر پخش می کند. کنترل کننده کامپیوتری میزان دقیق نهاده ی مصرفی در هر واحد مزرعه ثبت می کند در سیستم gis ذخیره می کند و به این ترتیب نقشه های نهاده ی بکار برده شده را تصحیح می کند.

اگرچه vrt میزان نهاده های مصرفی محصول را کنترل می کند، ولی فاکتورهایی همچون نوع خاک و درجه حرارت را نمی تواند کنترل کند.

[morvaridtalaee 2591]

بکارگيري سيستم سنجش از راه دور در كشاورزي دقيق

نقشه هاي خاك و زهكشي

مديريت منطقه اي و نقشه هاي خاك

نقشه هاي خاك همواره جهت تعيين مديريت منطقه اي مورد استفاده قرار مي گيرند. نقشه هاي خاك به عنوان اطلاعات پايه اي در سيستم اطلاعات جغرافيايي مورد استفاده قرار مي گيرند.

تكنيك كرت هاي نمونه گيري، نمونه هاي مجزايي از خاك را که از كرت هاي هم اندازه و يكسان در سطح مزرعه مي گيرد. مشكلي كه در اين سيستم نمونه گيري وجود دارد وجود تنوع بسيار زياد در نوع خاک هر کرت مي باشد. چنين اختلافاتي تعيين ويژگي هاي خاک هر کرت را جهت مديريت نهاده هاي مصرفي دشوار مي سازد. . جهت به حداقل رساندن اين مشكل، كرت هاي كوچكتر مورد استفاده قرار مي گيرد .بنابراين تعداد کرت ها افزايش يافته که در نتيجه ي آن بايستي نمونه هاي بيشتري تهيه کرد. نمونه گيري از خاك بيشرين بخش هزينه هاي كشاورزي دقيق را در بر مي گيرد.

نقشه هاي زهكش

خطوط آجري زهكش زير سطحي كه از 50 سال قبل يا بيشتر درخاک زيرين نصب شده اند امروزه به صورت کامل يا جزيي از آن به خوبي كار مي كند. اغلب، خطوط آجري قديمي تر به واسطه ي مرگ صاحبان مزرعه يا فروش مزرعه از بين رفته است. در برخي از مناطق طرح تجهيز صاحبان مزرعه به صفحات زهكش آغاز گرديده است. اين زهكش هاي داراي ثبت كننده هاي استاني مي باشند. اين عمل براي بدست آوردن نقشه هاي زهكشي دقيق براي اهدافي چون تعمير و نگهداري و احداث سيستم هاي زهكش مفيد مي باشد. احداث زهكش هاي جديد ممكن است باعث قطع كردن و بريدن خطوط زهكش قبلي در مکان هاي نا شناخته گردد. ساخت كودده هاي دامي اي كه باعث قطع كردن و برش خطوط قديمي ناشناخته زهكش مي گردد، موجبات آلودگي هاي زيست محيطي بواسطه ي نشت كود از خطوط قديمي را فراهم مي آورد.

 

به نظر مي رسد عكس هاي رنگي مادون قرمز هوايي يك وسيله ي مؤثر جهت موقعيت يابي خطوط آجري زهكش هاي زير سطحي مي باشد. تصاوير هوايي مادون قرمز حالت هاي مختلفي از رنگ خاكستري را نشان مي دهند كه البته ميزان اين رنگ بستگي به نوع خاك و ميزان رطوبت آن دارد. براساس ميزان انعكاس از سطح خاك، ميزان رطوبت و نوع خاك تعيين مي گردد. در خاك هاي خشك ميزان انعكاس بيشتر و در خاكهاي مرطوب ميزان بازگشت و انعكاس كمترين مقدار است. نتيجه ي حاصل از اين تصاوير، تعيين محل دقيق خطوط زهكش و تعيين سلامت سيستم زهكش در مزرعه است.

عكس هاي رنگي هوايي معمولي جهت تعيين محل خطوط زهكش ها مورد استفاده قرار مي گيرند. اين عكس ها اطلاعاتي همانند اطلاعات عكس هاي رنگي مادون قرمز در اختيار كشاورز قرار مي دهد با اين تفاوت كه هزينه ي آن ها كمتر است. به عنوان نمونه اگر خاك كاملا خشك باشد، خطوط زهكش قابل رؤيت نمي باشد(همانند عكسa). عكس(b) موقعيت زمين را پس از يك بارندگي كافي نمايش مي دهد. جهت بدست آوردن عكس هاي با دقت بيشتر و با سرعت بيشتر، از تصاوير و عكس هاي هواپيما بهره مي گيرند.

[morvaridtalaee 2591]

كنترل و مديريت سلامت محصول

داده هاي حاصل از دورسنجي و عكس ها اين امكان را براي كشاورز فراهم مي آورد تا شرايط وسلامت محصولات را کنترل کند. دورسنجي چند طيفي(multispectral) ، نور منعكس شده اي را كه با چشم غير مسلح قابل رؤيت نمي باشد آشكار مي كند. كلروفيل برگ گياهان، رنگ سبز را منعكس مي كند و اين در حالي است كه طول موج هاي قرمز و آبي منتشر شده از خورشيد را جذب مي كند. گياهان تحت تنش، طول موج هاي متنوعي از نور را منعكس مي كنند كه اين طول موج ها با طول موج هايي كه از گياهان سالم منعكس مي شود تفاوت دارد. گياهان سالم ا نرژي مادون قرمز بيشتري را نسبت به گياهان ناسالم و با بافت اسفنجي منعكس مي كنند. امواج مادون قرمز منعكس شده از سطح گياهان، منطقه ي گياهان تحت تنش و استرس را قبل از آنکه نمايان شوند مشخص کرده و بدين وسيله كشاورز زمان کافي براي بررسي تنش و کاربرد تيمار مناسب براي رفع تنش دارد.

تنش آبي

استفاده از سيستم دورسنجي براي تخمين مستقيم ميزان رطوبت زمين موفق نبوده است. حسگرهاي SAR (Synthetic Aperture Radar)، به رطوبت خاك حساس هستند و جهت تخمين ميزان رطوبت به صورت مستقيم به كار مي روند. اطلاعات حاصل از SAR نيازمند پردازش هاي زيادي جهت حذف پارازيت هاي غالب بر سطح زمين همانند ناهمواري ها، پوشش گياهي و عوارض زمين مي باشد.

کاهش ميزان تبخيروتعرق محصول شاخص تنش رطوبتي وساير مشکلات بوجود آمده براي گياه ،همانند بيماري گياه وهجوم حشرات مي باشد. تصاوير دورسنجي با مدل شاخص تنش رطوبتي يک محصول(" CWSI") تركيب مي شود و جهت تخمين ميزان تنوع رطوبتي درزمين زراعي مورد استفاده قرار مي گيرد.

تصاوير هوايي همه رنگ نمايانگر مشکلات استفاده از تجهيزات آبياري نقطه اي مي باشد. نوارها در تصاوير پوشش گياهي نقاطي هستند كه مشخص كننده ي وجود مشكل در نازل هاي(سر لوله هاي) وسايل پخش آب مي باشد.

مديريت علف هرز

يكي از اهداف كشاورزي دقيق کاهش نهاده هاي مصرفي است كه نتيجه ي آن صرفه جويي در هزينه ها و بهبود زيست محيطي مي باشد. در روش هاي سنتي كشت و كار، علف كش ها در كل سطح زمين مورد استفاده قرار مي گيرد، در حاليکه پخش متغير با تشخيص دقيق مکاني، از علف كش ها تنها در مناطقي كه علف هاي هرز وجود دارند استفاده مي كند. دور سنجي هوايي تا به حال كارايي بسيار خوبي براي مديريت و تعيين دقيق پراکندگي علف هاي هرز نداشته اند. برخي از مشكلاتي كه با آن مواجه شده اند اين است كه علف هاي هرزطوري درسطح مزرعه پراکنده مي شوند که از نظر طيف سنجي يکسانند و به تصاوير با دقت زياد و کيفيت بسيار بالا جهت شناسايي آنها نياز است.

استفاده از سيستم تكنولوژي ماشين بينايي بر روي سمپاش ها موجب تعيين مكان علف هرز به صورت مستقيم مي شود. نزديک شدن به محصولات موجب ايجاد کيفيت هاي بالاي فضايي مي شود. سيستم مشاهده ي ماشيني توانايي كار در زمين زراعي با قابليت تغييرات آني را دارا مي باشد كه جهت كنترل سمپاش ها مفيد مي باشد.

رديابي حشرات

دورسنجي هوايي يا فضايي جهت تعيين محل دقيق حشرات بطور مستقيم موفق نبوده است. رديابي غير مستقيم حشرات در يك منطقه كه بر اساس ظهور تنش در گياهان صورت مي گيرد در گياهان يكساله كاربرد ندارد.آسيب هاي اقتصادي حاصل از درمان باآشكار شدن تنش توسط سنجش از راه دورافزايش مي يابد. حشره شناسان ترجيح مي دهند كه به صورت مستقيم با ديده باني حشرات را در مزرعه رديابي کرده و با مبارزه ي شيميايي آن ها را از بين ببرند تا عمل آنها موثر و همچنين اقتصادي باشد.

تنش مواد غذايي

با بهره گيري از تصاوير هوايي رنگي مادون قرمز مي توان تنش نيتروژن را در يك مزرعه مشخص نمود. انعكاس طول موج هاي نزديك مادون قرمز بستگي بسيار زياد به مقدار نيتروژن موجود در زمين دارد. تخمين مقدار نور قرمز منعكس شده جهت تعيين واقعي بازده محصول مناسب است.

[morvaridtalaee 2591]

سيستم هاي پشتيباني ازتصميمات مديريتي

تنها بدست آوردن اطلاعات از اختلافات مزرعه مشكلي را رفع نمي كند ، بلكه چند نوع سيستم پشتيباني از تصميمات("DSS ") به منظور ارائه ي توصيه هاي VRT نياز است. Russoو Dantinneمراحل زير را براي يک DSSپيشنهاد کرده اند:

1- مناطق زيست محيطي و بيولوژيکي وپروسه هايي که قابل کنترل ويا قابل تبديل جهت هر چه بهتر شدن توليد هستند در داخل مزرعه مشخص شود .

2- حسگرها و تجهيزات پشتيباني براي ثبت و ضبط اطلاعات انتخاب شود.

3- انتخاب، ذخيره و تبادل اطلاعات بدست آمده از زمين صورت پذيرد.

4- داده ها با پردازش مناسب به اطلاعات و دانش مورد استفاده تبديل گردد.

5- اطلاعات به گونه اي در غالب يک فرم تهيه شوند كه قابل تفسير جهت اخذ تصميمات درست باشند.

[morvaridtalaee 2591]

چشم اندازي به آينده و توسعه

ماهواره هاي نسل آينده تصاوير با دقت بيشتر در اختيار ما قرار مي دهند و همچنين پرتاب ماهواره هاي بيشترموجب افزايش دقت تصاوير مي گردد.همچنين زمان رسيدن داده هاي حاصل از دورسنجي به پايگاه هاي زميني توسعه داده خواهد شد. روزي ماهواره هايي خواهيم داشت که داده هاي دورسنجي را در آن واحد در اختيار ما مي گذارند. علاوه بر اين تحقيقات دانشگاهي بيشتر از پيش روي دلايل تنوع منظم خاک و محصول تمرکز مي کند تا بتواند اين تغييرپذيري را اندازه بگيرد. همچنين تاکيد بيشتري بر روي تكنولوژي انتقال اطلاعات از دانشگاه به مراكز كشاورزي خواهد شد. علاوه بر اين، بهاي داده هاي دورسنجي و سايرتجهيزات مرتبط باكشاورزي دقيق در آينده كاهش مي يابد تا جايي که هم اندازه ي سود حاصل از آن باشد.اين کاهش جز با ورود شرکت هاي بيشتر دربخش تکنولوژي اطلاعات کشاورزي به بازار ميسر نخواهد شد.

[morvaridtalaee 2591]

كشاورزي دقيق را بايد از كجا آغاز كرد؟

كشاورزي دقيق را نمي توان تنها با يك دستگاهgpsيا يك کنترل کننده ی عملكرد محصول در مزرعه اجرا كرد.اين سيستم را زماني مي توان در مزرعه به طور كامل پياده كرد كه كشاورز يك سيستم مديريتي جديد را در مزرعه خود بكارگيرد.بدون شك مهم ترين وابتدايي ترين عامل پيشرفت و مؤفقيت در اعمال كشاورزي دقيق، افزايش معلومات و اطلاعات كشاورز در خصوص منابع طبيعي مزرعه مي باشدكه اين خود موجب ايجاد درك بهتري از نوع خاك، هيدرولوژي،ميكرواقليم ها وعكس هاي هوايي مي شود. يك كشاورز بايستي اين توانايي را داشته باشدتا قبل از آنكه نقشه ي عملكرد محصول بدست وي برسد بتواند عوامل مختلف موجود در مزرعه را كه در ميزان عملكرد محصول مؤثر هستند شناسايي كند. نقشه هاي عملكرد محصول نيز فقط به عنوان يك داده ي مورد تاييد كه نتايج حاصل از ميزان اختلافات موجود درقسمت هاي مختلف مزرعه رانشان مي دهد براي كشاورز مفيد است.

يكي از مهم ترين منابع اطلاعاتي عكس هوايي تهيه شده توسط ماهواره ها از مزرعه مي باشد كه بدون وجود آن كشاورز نبايد سيستم كشاورزي دقيق را در مزرعه ي خود اعمال كند.

طبق نظر دكتر بهروزي لار ، استاد بازنشسته ي دانشگاه تهران، براي شروع كشاورزي ماهواره اي مي توانيم از مزارع بزرگ مانند دشت مغان با 48هزار هكتار مساحت ،آستان قدس با صنايع جانبي نيشكر با 80 هزار هكتار زمين به طور آزمايشي شروع كنيم و اگر نتيجه رضايت بخش بود كه قطعا چنين است اين شيوه را به كل كشور تعميم دهيم.

[morvaridtalaee 2591]

مزیتهای کشاورزی دقیق

کاهش مصرف

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

شیمیایی به علت وجود نقشه‌های بیشینه و کمینه مواد مغذی خاک و کمک به کاهش آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف بیش از حد مواد شیمیایی و همچنین افزایش عملکرد در صورت عمل کردن به موقع و به میزان لازم در موارد مدیریتی است.

کشاورزی دقیق

 

 

 

امروزه موضوعات قابل بررسی در کشاورزی دقیق به شرح زیر است :

1- سیستم های مکان یابی

2- سنجش و آشکارسازی و پهنه بندی عملکرد محصول

3- آزمون خاک

4- سیستم های پهنه بندی اطلاعات جغرافیایی

5- تکنولوژی مقدار متغیر نهاده

6- سنجش از راه دور (Remote sensing)

7- پیامدها و اثرات کشاورزی دقیق

اگرچه کشاورزی دقیق هزینه سرمایه گذاری اولیه بالایی میخواهد اما بهینه سازی تولید محصول بر مبنای تغییرات درون کشتزار آنچنان اساسی و بنیادین است که این فناوری را در آینده ای نزدیک فراگیر و پایدار می سازد.

کشاورزی دقیق نگاهی است اجمالی به آینده کشاورزی ، آینده ای که در آن مدیریت نهاده های تولید محصولات زراعی ، نظیر کود شیمیایی ، آهک ، علف کش ، بذر و غیره بر اساس ویژگی های مکانی مزرعه با هدف کاهش ضایعات و افزایش درآمد و حفظ محیط زیست اجرا می گردد.

تغییر پذیری مکانی( :(spatial variability عبارت است از تغییر در ویژگی های اندازه گیری شده محصول و خاک ،در سطح و عمق می باشد . تغییر پذیری را می توان در حاصلخیزی خاک ،محتوای رطوبت ، بافت خاک ،مکان نگاری (Topography) و قدرت رشد گیاه (plant vigor) و جمعیت آفات مشاهده نمود .

تغییر پذیری زمان : ویژگیهای محصول و خاک علاوه بر سطح و عمق در طول زمان نیز تغییر می کند . برای مثال محتوای رطوبت و سطح نیترات خاک به سرعت تغییر می کنند