يواجه العالم تحديات متزايدة في مجال الأمن الغذائي وتغير المناخ، مما يدفع إلى ابتكار حلول ذكية لتأمين الغذاء بشكل مستدام.
وتبرز “الزراعة الذكية” كمنقذ محتمل، حيث تعتمد على تقنيات متقدمة وعمليات زراعية تعتمد على البيانات لتحسين الإنتاجية والاستدامة.
تعد تقنيات مثل الذكاء الاصطناعي (AI) والأتمتة وإنترنت الأشياء (IoT) أدوات رئيسية في ثورة الزراعة الذكية.
كما تتيح هذه التقنيات للمزارعين جمع وتحليل البيانات من مزارعهم بشكل دقيق، مما يمكنهم من اتخاذ قرارات زراعية أكثر ذكاءً وكفاءة.
زيادة الإنتاج الزراعي
وبحلول عام 2050، يتطلب إطعام سكان العالم المتزايدين زيادة الإنتاج الزراعي بنسبة 70٪، وفقًا لصندوق النقد الدولي.
وتقدم الزراعة الذكية حلولًا لتحقيق هذا الهدف من خلال تحسين الإنتاجية وكفاءة استخدام الموارد.
كما يشكل تغير المناخ تهديدًا خطيرًا للإنتاج الزراعي، حيث يقلل من غلة المحاصيل ويعرض توافر الموارد الطبيعية مثل المياه للخطر.
وتساعد تقنيات الزراعة الذكية المزارعين على التكيف مع ظروف المناخ المتغيرة وتحسين قدرتهم على الصمود.
كما يواجه القطاع الزراعي تحديات تتعلق بالربحية وسط ارتفاع تكاليف المدخلات مثل الأسمدة وأسعار السلع الأساسية المتقلبة وزيادة المتطلبات التنظيمية. وتساعد تقنيات الزراعة الذكية المزارعين على خفض التكاليف وتحسين الربحية من خلال زيادة الإنتاجية وتحسين جودة المنتجات.
تطور تقنيات الزراعة الذكية
كان العمل الزراعي في الماضي يعتمد بشكل أساسي على الجهد البشري والحيوانات، مع استخدام أدوات بسيطة.
وشهدت الزراعة تطورات تكنولوجية هائلة على مر السنين، بدءًا من اختراع آلة حفر البذور في عام 1701 لزيادة كفاءة الزراعة، إلى محركات الجر البخارية التي ساهمت في درس الحبوب في القرن التاسع عشر، وصولًا إلى الجرارات التي تعمل بالغاز في أوائل القرن العشرين.
أدى استخدام الآلات الزراعية إلى تقليل الاعتماد على العمل اليدوي بشكل كبير.
بينما سمح جمع وتحليل البيانات للمزارعين بتحسين إنتاجية محاصيلهم وثروتهم الحيوانية.
وتعرف هذه الطريقة باسم “الزراعة الدقيقة”، وقد نشأت في أوائل الثمانينيات مع الدكتور بيير روبرت، “أبو الزراعة الدقيقة”.
تطوير تكنولوجيا الزراعة
في تسعينيات القرن الماضي، شهدت تكنولوجيا الزراعة تقدمًا هائلًا آخر مع اختراع جهاز رقمي لرصد إنتاجية المحاصيل، وازداد استخدام أنظمة تحديد المواقع العالمية (GPS) المعتمدة على الأقمار الصناعية.
ويمكن للمزارعين، من خلال ربط بيانات الإنتاجية بنظام تحديد المواقع العالمي، رسم خريطة لإنتاجهم، مما يمنحهم معلومات قيّمة حول خصائص المحاصيل وجودتها في الوقت الفعلي أثناء الحصاد.
ومع ذلك، لم تتوقف ثورة الميكانيكية في الزراعة عند هذا الحد، فقد أدت تقنية نظام تحديد المواقع العالمي إلى إنجاز هائل آخر: الأتمتة.
وجد ناتجًا عن شراكة بين شركة المعدات الزراعية John Deere ووكالة ناسا في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، الجرار الذاتي القيادة، ليصبح رمزًا للتطور التكنولوجي الهائل الذي شهدته الزراعة على مر العصور.
تحدث التقنيات المتقدمة ثورةً حقيقية في مختلف الأعمال الزراعية، معززةً مفهوم الزراعة الحديثة وداعمةً لزيادة الإنتاج وتحسين جودة المحاصيل.
كما يعرف المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا التابع لوزارة التجارة الأمريكية تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (ICT) بأنها “العمليات والتقنيات المستخدمة في إنشاء المعلومات ونقلها ومعالجتها وتخزينها”.
بينما تلعب هذه التكنولوجيا دورًا محوريًا في الزراعة الذكية، حيث تمكن المزارعين من جمع البيانات وتحليلها بكفاءة عالية، بدءًا من محتوى التربة وظروفها إلى حالة المحاصيل والماشية، مما يساعدهم على اتخاذ قراراتٍ زراعيةٍ تعزز الإنتاجية وتقلل من الهدر.
في حين يعد إنترنت الأشياء (IoT) من أهم تقنيات الزراعة الذكية، حيث يتيح ربط مختلف الأجهزة والمعدات الزراعية بشبكة الإنترنت، مما يمكن من جمع البيانات بشكلٍ مستمرٍ وتحليلها في الوقت الفعلي.
كما تشمل أجهزة إنترنت الأشياء المستخدمة في الزراعة:
أجهزة استشعار لمراقبة صحة المحاصيل، تراقب هذه الأجهزة مستويات الرطوبة والمغذيات في التربة، بالإضافة إلى درجات الحرارة والإضاءة.
وأجهزة تتبع الماشية، والتي تستخدم لتحديد موقع الماشية وتتبع حالتها الصحية، مما يساعد على منع انتشار الأمراض وتحسين صحة الحيوانات.
بالإضافة إلى أجهزة مراقبة المعدات الزراعية، التي ترصد المعدات الزراعية وتُحدد أي أعطالٍ محتملة.
الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي
بينما تتيح مبادرات إنترنت الأشياء (IoT) للمزارعين جمع كميات هائلة من البيانات حول مختلف جوانب العمليات الزراعية، مثل حالة التربة والمناخ وصحة المحاصيل واستهلاك المياه.
وبدوره، يأتي الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي كأدوات فعالة لتحليل هذه البيانات الضخمة واستخلاص رؤى ثاقبة منها.
وتشمل فوائد استخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في الزراعة ما يلي:
تحسين عملية صنع القرار، وتطوير تقنيات زراعية ذكية.
كما يمكن للتحليلات وتنبؤات الطقس ونماذج التنبؤ الزراعي المدعومة بالتعلم الآلي مساعدة المزارعين في التخطيط لعمليات الإنتاج بشكل أفضل.
يمكن استخدام الذكاء الاصطناعي لمراقبة صحة المحاصيل واكتشاف الأمراض والآفات في مراحلها المبكرة، مما يسمح باتخاذ إجراءات وقائية سريعة.
الأتمتة والروبوتات
أحدثت الأتمتة والروبوتات ثورة حقيقية في مجال الزراعة، إذ باتت تستخدم تقنيات ذكية حديثة تساهم في تحسين كفاءة الإنتاجية وخفض التكاليف، مع الحفاظ على البيئة.
بينما لم تقتصر مهام الروبوتات في الزراعة على الحرث فقط، بل امتدت لتشمل مهام أخرى متنوعة مثل: قيام الروبوتات ببذر البذور بدقة عالية.
كما تستخدم روبوتات متخصصة لجمع المحاصيل بسرعة وكفاءة، مع تقليل الفقد والتلف.
بينما تعمل الروبوتات في تقليم الأشجار والنباتات بشكل دقيق، مما يعزز نموها ويحسن جودة الإنتاج.
وتستخدم أيضًا طائرات دون طيار لرش الأسمدة والمبيدات الحشرية والمدخلات الزراعية الأخرى بدقة متناهية.