من أجل زراعة مستدامة.. 10 أسلحة للحماية أولا

أدى تغير المناخ إلى تسريع مخاطر خسائر المحاصيل الناجمة عن الآفات الضارة؛ حيث يقوم المزارعون بحماية محاصيلهم من خلال المبيدات الحشرية.

 ولسوء الحظ، فإن المبيدات الحشرية 'سامة في جوهرها' لصحة الإنسان والبيئة وفقًا لمنظمة الصحة العالمية. وإذا امتنع المزارعون عن استخدام المبيدات الحشرية، فسوف ينخفض إنتاج المحاصيل ويزيد من تفاقم مشكلة الأمن الغذائي العالمي. ومن ثم، أصبحت الحماية المستدامة للمحاصيل محورًا رئيسًا للابتكار في القطاع الزراعي.

لقد اعتمد المزارعون على مجموعة من الأدوات لمحاربة هذه التهديدات الدائمة التي أهدرت ما يصل إلى 30% من المحاصيل السنوية أي 550 مليون طن، أو ما يعادل الغذاء لأكثر من ملياري شخص. وبدون استخدام حلول موثوقة لحماية المحاصيل، فإن هذه الخسائر يمكن أن تكون أعلى بكثير - وتهدد استقرار الإمدادات الغذائية في العالم.

والخبر السار هو أن العديد من الابتكارات تحدث بالفعل في هذا الاتجاه. دعونا نلقي نظرة على بعض الابتكارات التي تُمكّن المزارعين من مكافحة تهديدات المحاصيل مع تعزيز الإنتاجية وتقليل البصمة الكربونية.

• الذكاء الاصطناعي والزراعة.. غلال المستقبل واستدامة الغذاء
• المحاصيل المعدلة وراثياً.. معالجة مزدوجة لتحدي "الغذاء والمناخ" في أفريقيا

الابتكار الزراعي: 10 اتجاهات تقنية يجب مراقبتها في عام 2023

لا يوجد نهج واحد لحماية المحاصيل. ويستخدم المزارعون اليوم مجموعة متنوعة من التقنيات لحماية محاصيلهم، بما في ذلك أحدث المنتجات القائمة على الكيمياء -مبيدات الأعشاب ومبيدات الفطريات والمبيدات الحشرية- والبيولوجية، والبذور والسمات المتقدمة، والرؤى الميدانية المستندة إلى البيانات وتقنيات التطبيقات الدقيقة.

وفي حين أن هذه الأدوات قوية بشكل فردي، فإنها تصبح أكثر قوة عندما يتم دمجها بطرق تلبي الاحتياجات وتعزّز الإنتاجية من جهة، وتقلل البصمة الكربونية للزراعة من جهة أخرى.

وفي هذا الإطار، تجدر الإشارة إلى بعض التقديرات التي ألمحت إليها دراسة لمنظمة الأمم المتحدة، والتي تشير إلى أنه بحلول عام 2050، سيرتفع الطلب على الغذاء بنسبة 70%، تماشيًّا مع النمو السكاني السريع، ومن ثمَّ سيعاني نحو 9.9% من سكان العالم من الجوع. لذا فإن فكرة إطعام ما يقرب من 10 مليارات فرد تشكل احتمالًا مخيفًا. وفي ظل صعوبة التنبؤ بالتغيرات البيئية، يتعين الانتقال إلى الابتكار في تكنولوجيا الزراعة.

ولحسن الحظ، فإن العلامات حتى الآن توفر الأمل. ليس علينا أن ننتظر ثلاثة عقود لنرى كيف يمكن للحلول الزراعية المبتكرة أن تؤثر على حياة الإنسان في المستقبل؛ حيث هناك العديد من التقنيات التي تساعد المزارعون في حماية محاصيلهم، والتي تتمثل كما يلي:

1- تقنيات توجيه النحل

فعندما يتعلق الأمر بإنتاج المحاصيل في الولايات المتحدة، تبلغ قيمة إنتاج عسل النحل نحو 20 مليار دولار؛ حيث تعتبر هذه الحشرات ضرورية لبقاء الإنسان على قيد الحياة، لذلك هناك ابتكار متزايد في المعدات الزراعية للمساعدة في حماية النحل وزيادة قدراته على التلقيح والإنتاج. وفي هذا الصدّد، تستخدم شركة BVT النحل الذي يتم تربيته تجاريًا لتقديم ضوابط مستهدفة للمحاصيل من خلال التلقيح، واستبدال المبيدات الحشرية الكيميائية بنظام حماية المحاصيل الآمن بيئيًا.

ولا يتطلب النظام رش الماء أو استخدام الجرارات. وبدلاً من ذلك، تسمح خلية النحل الطنان المصممة بشكل علمي للنحل بالتقاط كمية ضئيلة من مساحيق مكافحة الآفات على أرجله لتنتشر أثناء سفره داخل الحقل. ويدعم هذا الابتكار في تكنولوجيا الزراعة تحسين الزراعة المستدامة، وإنتاجية المحاصيل، وجودة التربة. ويناسب حل BVT العديد من المحاصيل، بما في ذلك التوت الأزرق وعباد الشمس والتفاح والطماطم، كما أنه يصلح للمزارع بجميع أحجامها.

2- الزراعة الدقيقة

الزراعة الدقيقة هي استراتيجية لإدارة الموارد الزراعية، تقوم بجمع البيانات ومعالجتها وتقييمها وتقديم رؤى لمساعدة المزارعين على تحسين جودة التربة وزيادة إنتاجيتها، تعتمد قرارات الإدارة على نقاط البيانات الزراعية الدقيقة لتحسين الأراضي الزراعية والمنتجات الزراعية في العديد من المجالات الرئيسية، بما في ذلك (كفاءة استخدام الموارد، الاستدامة، الربحية، الإنتاجية، الجودة).

ويستخدم هذا الابتكار في تكنولوجيا الزراعة البيانات الضخمة وأنظمة الاستشعار عن بعد، والطائرات بدون طيار، والروبوتات، والأتمتة للمساعدة في اتخاذ القرارات الإدارية، وتمكين المزارعين من التحكم في متغيرات إنتاجية المحاصيل مثل مستوى الرطوبة، وحالة التربة؛ لتحسين صحة المحاصيل والموارد الزراعية، مما يؤدي إلى زيادة الإنتاجية.

وفي هذا الصدّد، تتوقع شركة Grand View Research أن يصل حجم سوق الزراعة الدقيقة العالمية إلى 16.35 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2028، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 13.1%. وتعتقد الشركة أن الدعم الحكومي المتزايد والحاجة المتزايدة لمراقبة صحة المحاصيل بشكل فعال سيدفعان نمو السوق.

3- الزراعة العمودية الداخلية

تقوم هذه الزراعة العمودية الداخلية بزراعة المنتجات الزراعية مكدسة فوق بعضها البعض في بيئة مغلقة وخاضعة للرقابة. تستخدم هذه التقنية أرففًا متنامية مثبتة عموديًا لزيادة إنتاجية المحاصيل في مساحات محدودة. في كثير من الأحيان، لا تحتاج الأرفف إلى تربة، فهي إما مائية أو هوائية:

- الزراعة المائية: هي زراعة المحاصيل في محاليل المياه والمغذيات.

- الزراعة الهوائية: تعمل على تعليق جذور المحاصيل في الهواء، حيث تقوم أجهزة إرسال برشها بشكل متقطع بالمياه والمواد المغذية.

تتيح المزارع العمودية الداخلية للمزارعين التحكم في متغيرات مثل الضوء ودرجة الحرارة والماء وأحيانًا مستويات ثاني أكسيد الكربون، مما يسمح لهم بالحصول على عوائد أكثر صحة. وتشمل المزايا الأخرى لهذه التكنولوجيا استخدامًا أقل للمياه بنسبة 70%، مما يوفر الطاقة، وتقليل تكاليف العمالة بسبب استخدام الروبوتات في الحصاد والزراعة.

4- تكنولوجيا تربية الماشية

توفر تقنيات الثروة الحيوانية الناشئة للمزارعين رؤى تعتمد على البيانات، مما يسمح لهم بتبسيط إدارة المزارع، وتحسين رعاية الحيوانات، وتعزيز الإنتاجية. وفيما يلي بعض الابتكارات العديدة التي تعيد تعريف تربية الماشية:

- تعمل منشآت الألبان الآلية على حلب الأبقار تلقائيًا دون تدخل بشري، كما تساعد مستشعرات الحليب المزارعين على مراقبة جودة الحليب.

- تعمل أنظمة التنظيف الآلي على إزالة النفايات، مما يتيح بيئة أكثر نظافة وخالية من الأمراض.

- يستخدم العلاج من شركة أرمينتا تقنية النبض الصوتي (APT) لعلاج التهاب الضرع البقري، وهو مرض بقري مسؤول عن خسائر سنوية تزيد عن 6 مليارات دولار في الولايات المتحدة وأوروبا.

- توفر أنظمة التغذية الآلية للحيوانات خلطات تغذية مصممة خصيصًا لتلبية احتياجاتها الخاصة وبالكمية المناسبة.

- تستخدم شركة فاروماتيكش الروبوتات والذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة لزيادة رعاية الحيوانات وإنتاجية المزرعة.

5- فزاعات الليزر

يمكن أن تشكل الطيور أو القوارض المزعجة تهديدًا لزراعة المحاصيل في الحقول المفتوحة. في الماضي، اعتمد المزارعون على الفزاعات التقليدية لدرء الغزاة الجائعين. لكن اليوم، يلجأ أصحاب المزارع ومديروها إلى أجهزة عالية التقنية مزودة بأجهزة استشعار للحركة لمنع الطيور من نهب المحاصيل.

بعد اكتشاف أن الطيور حساسة للون الأخضر، ساعد باحث من جامعة رود آيلاند في تصميم فزاعة ليزر، والتي تصدر ضوء الليزر الأخضر. لا يمكن للبشر رؤية الضوء في ضوء الشمس، ولكن يمكنه إطلاق مسافة 600 قدم عبر الحقل لإخافة الطيور قبل تدمير المحاصيل.

هذا، ووجدت الاختبارات المبكرة باستخدام فزاعات الليزر أن الأجهزة يمكنها تقليل أضرار المحاصيل عن طريق تقليل أعداد الطيور حول الأراضي الزراعية بنسبة تصل إلى 70% إلى 90%.

6- أتمتة المزرعة

تجمع أتمتة المزرعة بين الآلات الزراعية وأنظمة الكمبيوتر والإلكترونيات وأجهزة الاستشعار الكيميائية وإدارة البيانات لتحسين تشغيل المعدات واتخاذ القرار، وفي النهاية تقليل المدخلات البشرية والأخطاء.

إن تقليل وقت العمل وزيادة الغلة والاستخدام الفعال للموارد يقود إلى اعتماد التكنولوجيا على نطاق واسع. ويستخدم المزارعون الآن الحصادات الآلية، والطائرات بدون طيار، والجرارات المستقلة، والبذر، وإزالة الأعشاب الضارة لتغيير طريقة زراعة محاصيلهم. تعتني التكنولوجيا بالمهام البسيطة والمتكررة، مما يسمح لهم بالتركيز على وظائف أكثر أهمية.

7- التكنولوجيا الحركية (RTK)

وجد روبرت سالمون، وهو مزارع زراعي مقيم في المملكة المتحدة، أن تقييد الآلات الزراعية في مسار دائم أدى إلى تقليل الأضرار التي لحقت بالتربة بشكل كبير. ففي عام 2016، خطط روبرت لتحويل مساحته البالغة 4800 فدان إلى نظام مرور خاضع للرقابة يبلغ طوله 12 مترًا، حيث ستستخدم جميع آلات المزرعة نفس حارة المرور الدائمة.

يمكن لتقنية RTK أن توفر دقة على مستوى السنتيمتر، مما يمكّن المزارعين من رسم خرائط دقيقة لحقولهم وتقييد المركبات بشكل دائم على نفس المسار. فهو ينقل معلومات تحديد الموقع الصحيحة إلى الجرارات عن طريق إشارات لاسلكية، مما يسمح لهم بالبقاء على المسار الصحيح أثناء التحرك. ويعزز هذا الابتكار صحة التربة وإنتاجيتها، مما يزيد الإنتاج بمدخلات أقل.

8- تكنولوجيا الكروموسومات (علم الوراثة)

وفقا لشركة Agritech Tomorrow ، فإن تزايد عدد السكان والطلب على الغذاء يعني أن المزارعين سيحتاجون إلى زيادة إنتاج المحاصيل بنسبة 23٪ على الأقل للحفاظ على مستويات المعيشة الحالية. لذا، فإن فقدان المحاصيل بأكملها بسبب الآفات يمثل مشكلة كبيرة مع نمو سكان العالم.

ولحسن الحظ، هناك أمل في الأفق. يمكن لعلماء الوراثة الزراعية تطبيق تكنولوجيا الكروموسوم الصغير لتعزيز سمات النبات دون تغيير الجينات بأي شكل من الأشكال. وبما أن الكروموسومات الصغيرة تحتوي على كميات صغيرة من المواد الوراثية، فمن الممكن استخدام هذه التكنولوجيا لجعل النباتات أكثر تحملاً للجفاف أو أكثر مقاومة للآفات دون التدخل في التطور الطبيعي للمحصول.

باختصار، تسمح تكنولوجيا الكروموسوم المصغر للمهندسين الوراثيين بإنشاء محاصيل تتطلب قدرا أقل من المبيدات الحشرية ومبيدات الفطريات والأسمدة، مما يقلل الاعتماد على المواد الكيميائية الضارة. كما أنها تتيح لهم تحقيق التحصين الحيوي وتعزيز المحتوى الغذائي للنبات.

9- برنامج إدارة المزرعة

كلما كبرت المزرعة، كلما أصبح الإشراف على جميع العمليات أكثر صعوبة. ولكن من خلال برنامج إدارة المزرعة، أصبح الأمر ميسورًا؛ فهو عبارة عن منصة متكاملة توفر بيانات ومعلومات في الوقت الفعلي، مثل قائمة مرجعية رقمية، لمساعدة المزارعين في تتبع الأنشطة اليومية، ومن ثمَّ إتاحة عمليات المراقبة والإبلاغ مما يُحسن من عمليات صنع القرار داخل المزرعة.

يسمح FarmERP، وهو أحد حلول تخطيط موارد المؤسسات، للمزارع بتبسيط عملياتها وتمكين التعاون السلس. فهو يتيح للمستخدمين إدارة المشتريات وسلسلة التوريد والشؤون المالية والمعالجة من مركز واحد.

وسيستمر هذا الابتكار في تكنولوجيا الزراعة في التقدم مع انتشار الأجهزة التي تدعم الإنترنت في كل مكان. وتتوقع شركة Mordor Intelligence أن يشهد سوق برمجيات إدارة المزارع معدل نمو سنوي مركب يبلغ 11.2% في السنوات العشر حتى عام 2026.

10- تكنولوجيا إدارة المياه

يوفر الابتكار والتكنولوجيا في مجال الزراعة للمزارعين طرقًا أكثر استدامة لتوفير كمية كافية من المياه للنباتات. على سبيل المثال، يسمح نظام N-Drip، وهو نظام للري بالتنقيط الدقيق، بتقطر الماء ببطء إلى جذور النباتات، مما يخلق البيئة المناسبة لنمو المحاصيل. تقلل هذه التقنية من استخدام المياه بنسبة تصل إلى 50% وتحسن جودة المحاصيل.

مستقبل حماية المحاصيل

في عصر بلغت فيه المخاوف البيئية والمخاوف من تغير المناخ أعلى مستوياتها على الإطلاق، أصبحت الزراعة المستدامة قضية حيوية؛ حيث إن التقارب بين التطورات في علوم الحياة والتقنيات الرقمية الجديدة وعلوم البيانات يمكّننا من إحداث تحول جذري في الابتكار في مجال حماية المحاصيل لضمان قدرة المزارعين على الاستمرار في الاستجابة بسرعة وأمان للتهديدات التي تتعرض لها محاصيلهم على المدى الطويل.