الزراعة الدقيقة.. من الأردن إلى المغرب وكينيا.. نظام ري ذكي قليل التكلفة.. يوفر المياه والطاقة 40%

في الزراعة اليوم، يمكن للروبوتات والطائرات بدون طيار مراقبة الحقول، ويمكن تشغيل أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة لتلبية احتياجات المحاصيل، وهناك مجموعة من الأنظمة والأجهزة الأخرى تجعل المزارع أكثر كفاءة، وأكثر وعيًا بالموارد، وأكثر ربحية.

استخدام الزراعة الدقيقة، كما تُعرف هذه التقنيات مجتمعة، يوفر مزايا كبيرة، ومع ذلك، ونظراً لأن هذه التكنولوجيا يمكن أن تكون مكلفة، فإنها تظل بعيدة عن متناول غالبية المزارعين في العالم.

تقول سوزان أمروز، عالمة الأبحاث في مختبر الهندسة والأبحاث العالمية (GEAR) في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “إن العديد من الفقراء حول العالم هم من صغار مزارعي الكفاف”، “ومع تكثيف احتياجات الإنتاج الغذائي، وتدهور التربة، وندرة المياه، وصغر حجم الأراضي، لا يستطيع هؤلاء المزارعون الاستمرار في ممارساتهم الحالية”.

80% من مزارع العالم أصحاب حيازات صغيرة

وتشير بعض التقديرات إلى أن الطلب العالمي على المياه العذبة سوف يفوق العرض بنسبة تصل إلى 40% بحلول نهاية العقد.

يتم تصنيف ما يقرب من 80% من مزارع العالم البالغ عددها 570 مليون مزرعة على أنها مزارع لأصحاب الحيازات الصغيرة، ويقع العديد منها في مناطق تعاني من نقص الموارد والإجهاد المائي.

ومع النمو السكاني السريع وتغير المناخ الذي يؤدي إلى زيادة الطلب على الغذاء، ومع زيادة الضغط على الموارد الطبيعية، فإن زيادة اعتماد الممارسات الزراعية المستدامة بين المزارعين أصحاب الحيازات الصغيرة أمر بالغ الأهمية.

توضح أمروز، التي تساعد في قيادة مشاريع تحلية المياه والري بالتنقيط والمياه والصرف الصحي لصالح GEAR Lab، إن هؤلاء المزارعين الصغار بحاجة إلى الانتقال إلى ممارسات أكثر ميكانيكية.

وتقول: “نحن نحاول أن نجعل من السهل جدًا على المزارعين استخدام الري بالطاقة الشمسية، والحصول على الأدوات التي نفدت أسعارها في الوقت الحالي”، “المزيد من المحصول لكل قطرة، والمزيد من المحصول لكل مساحة، هذا هو هدفنا.”

الري بالتنقيط

تطلق أنظمة الري بالتنقيط المياه والمواد المغذية بكميات يمكن التحكم فيها مباشرة إلى منطقة جذر المحصول من خلال شبكة من الأنابيب والبواعث، يمكن لهذه الأنظمة تقليل استهلاك المياه بنسبة 20 إلى 60% مقارنة بطرق الري بالغمر التقليدية.

تقول: “تستخدم الزراعة 70% من المياه العذبة المستخدمة في جميع أنحاء العالم، ويمكن أن يساعد اعتماد نظام الري بالتنقيط على نطاق واسع وإدارته بشكل صحيح على تقليل استهلاك المياه العذبة، وهو أمر بالغ الأهمية بشكل خاص للمناطق التي تعاني من نقص المياه أو استنزاف المياه الجوفية”.

تخفيض التكلفة

كارولين شيلين، طالب وعضو في فريق الري بالتنقيط في GEAR Lab، تقول ” لقد تم تطوير الكثير من تقنيات الري للمزارع الكبيرة التي يمكنها استثمار المزيد من الأموال فيها- ولكن التكلفة المنخفضة لا تعني بالضرورة أنها “غير متقدمة تقنيًا”.

أنشأ GEAR Lab العديد من حلول تكنولوجيا الري بالتنقيط حتى الآن، بما في ذلك باعث التنقيط منخفض الضغط الذي ثبت أنه يقلل من طاقة الضخ بأكثر من 50% مقارنة بالبواعث الموجودة؛ نموذج تحسين على مستوى الأنظمة الذي يحلل عوامل مثل الظروف الجوية المحلية وتخطيطات المحاصيل، لخفض تكاليف تشغيل النظام الإجمالية بنسبة تصل إلى 30%؛ ووحدة تحكم دقيقة منخفضة التكلفة في الري تعمل على تحسين استخدام الطاقة والمياه في النظام، مما يمكّن المزارعين من تشغيل النظام وفقًا لجدول زمني مثالي بالنظر إلى مواردهم واحتياجاتهم وتفضيلاتهم المحددة.

لقد ثبت مؤخرًا أن وحدة التحكم تقلل من استهلاك المياه بنسبة تزيد عن 40% مقارنةً بالممارسات التقليدية.

ولبناء هذه التقنيات الجديدة ذات الأسعار المعقولة، استفاد الفريق من مصدر معرفي بالغ الأهمية، ألا وهو المزارعون أنفسهم.
يقول جي اموس وينتر أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية والباحث الرئيسي في مختبر MIT GEAR”لم نقم بإنشاء التكنولوجيا بمعزل عن غيرها فحسب، بل قمنا أيضًا بتطوير فهمنا لكيفية تفاعل الأشخاص مع هذه التكنولوجيا وتقديرهم لها، وقد فعلنا ذلك قبل أن تؤتي التكنولوجيا ثمارها، الحصول على تأكيدات بأن المزارعين سيقدرون ما ستفعله التكنولوجيا قبل أن ننتهي منها كان أمرًا في غاية الأهمية.”

لا حاجة إلى قطرة احتياطية

يقوم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بإنشاء تكنولوجيا ري ذكية ميسورة التكلفة تعتمد على المستخدم.

وعقد الفريق “أيام المزارعين الحقلية” وأجرى مقابلات مع أكثر من 200 مزارع ومورد ومتخصص في الصناعة في كينيا والمغرب والأردن، وهي المناطق المختارة لاستضافة مواقع الاختبار التجريبي الميداني. تم اختيار هذه المواقع المحددة لعدة أسباب، بما في ذلك توفر الطاقة الشمسية وندرة المياه ، ولأنها جميعًا كانت أسواقًا مرشحة رائعة لاعتماد التكنولوجيا في نهاية المطاف.

تقول فيونا جرانت، وهي أيضًا حاصلة على درجة الدكتوراه: “عادةً ما يفهم الناس مشاكلهم الخاصة جيدًا، وهم جيدون جدًا في التوصل إلى حلول لها”، مرشح مع فريق الري بالتنقيط GEAR Lab كمصممين، يتمثل دورنا حقًا في توفير مجموعة مختلفة من الخبرات ووسيلة أخرى لهم للحصول على الأدوات أو الموارد التي يحتاجون إليها.”

على سبيل المثال، تأخذ وحدة التحكم معلومات الطقس، مثل الرطوبة النسبية ودرجة الحرارة وقيم سرعة الرياح وهطول الأمطار، ثم، باستخدام الذكاء الاصطناعي، يقوم بحساب وتوقع التعرض لأشعة الشمس في المنطقة لهذا اليوم واحتياجات الري الدقيقة للمزارع، ويرسل المعلومات إلى هواتفهم الذكية.

تجربة في المغرب

إن مقدار أو قلة التحول الرقمي التي يستخدمها موقع فردي يظل متروكًا للمزارع، في موسم عملها الأول في موقع اختبار مغربي، خفضت تقنية GEAR Lab استهلاك المياه بنسبة 44% والطاقة بنسبة 38% مقارنة بمزرعة مجاورة تستخدم ممارسات الري بالتنقيط التقليدية.

يقول جرانت: “الطريقة التي ستدير بها النظام سيكون لها تأثير كبير على طريقة تصميمه”، “لقد اكتسبنا فكرة عما سيكون المزارعون على استعداد لتغييره، أو لا يرغبون في تغييره، فيما يتعلق بالتفاعلات مع النظام.

ووجدنا أن ما يمكن أن نغيره، وما سيكون مقبولاً للتغيير، ليس بالضرورة نفس الشيء.”

خريجة GEAR Lab جورجيا فان دي زاندي، تقول “إن الأمر لا يتعلق فقط بتقديم نظام منخفض التكلفة، بل يتعلق أيضًا بإنشاء شيء سيرغبون في استخدامه ويثقون به.”

المزارعون في الأردن

وفي الأردن، يقوم الباحثون في مزرعة اختبار واسعة النطاق بتشغيل نظام تنقيط يعمل بالطاقة الشمسية مع نموذج أولي لوحدة التحكم، ويتلقون أوامر عبر الهاتف الذكي بشأن وقت فتح وإغلاق الصمامات اليدوية.

في المغرب، تعمل وحدة التحكم في مزرعة بحثية مزودة بنظام هيدروليكي مؤتمت بالكامل؛ يقوم الباحثون بمراقبة الري وإجراء مهام زراعية إضافية. في كينيا، حيث لم تشهد الزراعة الدقيقة والري الذكي اعتماداً كبيرًا حتى الآن، تعمل نسخة أبسط من وحدة التحكم على توفير المعلومات التعليمية والتدريبية بالإضافة إلى توفير إمكانيات الجدولة والتحكم.

المعرفة هي قوة للمزارعين، وللمصممين والمهندسين أيضًا، يقول وينتر، إنه إذا تمكن المهندس من معرفة متطلبات المستخدم، فمن المرجح أن يتمكن من إنشاء حل ناجح.

ويضيف “أقوى أداة يمكن أن يمتلكها المصمم هي المنظور. لدي منظور واحد – جانب الرياضيات والعلوم والابتكار التكنولوجي – لكنني لا أعرف شيئًا عما يعنيه العيش كل يوم كمزارع في الأردن أو المغرب”، “لا أعرف ما الذي يسد المرشحات، أو من الذي يغلق المياه، إذا كان بإمكانك رؤية العالم من خلال عيون أصحاب المصلحة، فسوف تكتشف المتطلبات والقيود التي لم تكن لتتعرف عليها بطريقة أخرى. ”

يقول وينتر، إن التكنولوجيا التي يبنيها فريقه مثيرة لأسباب عديدة، حيث “نكون في وضع يقول فيه العالم: “نحن بحاجة إلى التعامل مع الإجهاد المائي، ونحن بحاجة إلى التعامل مع التكيف مع المناخ، ويتعين علينا أن نفعل ذلك بشكل خاص في البلدان المحدودة الموارد”، “يمكننا أن نفعل شيئًا حيال ذلك وننتج شيئًا ذا قيمة هائلة وفعالية لا تصدق”.