ما هي الزراعة الدقيقة؟

الزراعة الدقيقة أسلوب في الزراعة يتعامل مع الحقل على أنه مساحات صغيرة كثيرة بدلًا من كتلة واحدة متجانسة. فهي تقيس كيف تتغير التربة والمياه ونمو المحصول والغلة من جزء من الحقل إلى آخر، ثم تعدّل البذور والأسمدة والري والرش بما يناسب كل جزء. والهدف سهل الصياغة: أن تضع كل مُدخل حيث يُحدث فائدة، وبالكمية التي تحتاجها تلك البقعة فعلًا.

وما يجعلها ممكنة اليوم مجموعة من التقنيات أضافها المزارعون قطعةً قطعة منذ تسعينيات القرن العشرين: تحديد المواقع بالأقمار الصناعية، وأجهزة مراقبة الغلة، والصور الجوية، والمستشعرات الحقلية، والبرمجيات التي تربط القراءات معًا. بعضها باهظ الثمن ومدمج في الآلات الكبيرة. وبعضها يكلف أقل من مجموعة إطارات جرار. وأي هذه القطع يؤتي ثماره يعتمد أساسًا على مدى تفاوت حقولك، وهذا ما يساعدك بقية هذا المقال على تقديره.

باختصار

• تدير الزراعة الدقيقة التفاوت داخل الحقل: تقيسه، وترسم خريطته، ثم تغيّر المدخلات لتتوافق معه.
• التقنية الأساسية هي تحديد المواقع بالأقمار الصناعية، والاستشعار (أجهزة مراقبة الغلة، والصور، ومستشعرات التربة والطقس)، والتحكم بالمعدل المتغير في الآلات.
• تستطيع المزارع الأصغر البدء بأدوات منخفضة التكلفة، مثل صور الأقمار الصناعية المجانية، وأخذ عينات التربة حسب المناطق، والمستشعرات الحقلية اللاسلكية.
• تحوّل البرمجيات القراءات إلى قرارات، وهي على ثلاثة أنواع: سجلات المزرعة، وأدوات خرائط الوصفات والصور، والمراقبة المباشرة.

ما التقنيات المستخدمة في الزراعة الدقيقة؟

من المفيد التفكير في ثلاث طبقات: أن تعرف أين أنت، وأن تعرف ما الموجود هناك، وأن تتصرف بشكل مختلف في الأماكن المختلفة.

يأتي تحديد المواقع أولًا. فمستقبل GNSS (النظام العالمي للملاحة بالأقمار الصناعية، وهو العائلة التي تضم GPS وGalileo) المثبت على الجرار يسجل مكان كل مرور. والمستقبل وحده دقيق في حدود بضعة أمتار، وهذا لا يكفي للقيادة بين صفوف المحصول. أما تصحيح RTK (الحركي في الزمن الحقيقي)، من محطة قاعدية في المزرعة أو من شبكة تصحيح، فيخفض ذلك إلى نحو سنتيمتر أو سنتيمترين. وهذا المستوى من الدقة هو ما يستخدمه التوجيه الآلي للقيادة في مسارات مستقيمة ومتوازية دون فجوات أو تداخلات. وتفيد دائرة البحوث الاقتصادية التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية (USDA) بأن التوجيه الآلي استُخدم في 70% من مزارع إنتاج المحاصيل الكبيرة في الولايات المتحدة عام 2023، بعد أن كانت نسبته لا تتجاوز رقمًا من خانة واحدة في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

والاستشعار هو الطبقة الثانية. فجهاز مراقبة الغلة في الحصادة يقيس تدفق الحبوب كل ثانية ويربط كل قراءة بموقع، فتحصل بعد الحصاد على خريطة غلة تُظهر أي أجزاء الحقل أنتجت جيدًا وأيها لم تفعل. وتضيف صور الأقمار الصناعية والطائرات المسيّرة رؤية خلال الموسم. وأشهر مؤشر هو NDVI (مؤشر الفرق المعياري للغطاء النباتي)، الذي يقارن الأشعة تحت الحمراء القريبة والضوء الأحمر اللذين يعكسهما المحصول. فالأوراق الكثيفة السليمة تعكس كثيرًا من الأشعة تحت الحمراء القريبة وتمتص الضوء الأحمر، لذلك تبرز البقع الضعيفة أو المجهدة على الخريطة، وكثيرًا ما يحدث ذلك قبل أن تصبح واضحة من حافة الحقل. ويكمل أخذ عينات التربة بالشبكة أو بالمناطق، ورسم خرائط الموصلية الكهربائية للتربة، والمستشعرات الحقلية للرطوبة والحرارة والأمطار، الصورةَ عما يجري تحت النباتات وحولها.

والتصرف هو الطبقة الثالثة. فتقنية المعدل المتغير (VRT) تتيح لآلة البذر أو الموزّع أو الرشاش تغيير معدلها أثناء الحركة، متبعةً خريطة وصفة مبنية على الطبقتين الأوليين. أما التحكم في المقاطع فيوقف مقاطع منفردة من ذراع الرش أو صفوفًا منفردة من آلة الزراعة فوق أرض سبقت تغطيتها، مثل مناطق الدوران عند أطراف الحقل والصفوف المدببة في زوايا الحقل غير المنتظمة.

ولترى كيف تجتمع الطبقات، خذ حقل قمح مساحته 40 هكتارًا. الأرقام أدناه مثال، وليست توصية. تُظهر خرائط الغلة لخمس سنوات ربوة رملية مساحتها 10 هكتارات تعطي غلة ضعيفة دائمًا، وشريطًا منخفضًا أثقل تربةً مساحته 8 هكتارات يعطي أفضل غلة. ويقترح مهندس زراعي كمية أقل من النيتروجين على الربوة، حيث لا يستطيع المحصول الاستفادة منه، وزيادة طفيفة على الأرض القوية.

المنطقة	المساحة	المعدل الثابت	المعدل المتغير
الربوة الرملية	10 هكتارات	160 كغ نيتروجين/هكتار (1,600 كغ)	120 كغ نيتروجين/هكتار (1,200 كغ)
الحقل الرئيسي	22 هكتارًا	160 كغ نيتروجين/هكتار (3,520 كغ)	160 كغ نيتروجين/هكتار (3,520 كغ)
الأرض المنخفضة الثقيلة	8 هكتارات	160 كغ نيتروجين/هكتار (1,280 كغ)	180 كغ نيتروجين/هكتار (1,440 كغ)
الإجمالي	40 هكتارًا	6,400 كغ	6,160 كغ

والتوفير الإجمالي هنا 240 كغ فقط، أي نحو 4%. أما التغيير الأكبر فهو المكان الذي ينتهي إليه النيتروجين: 400 كغ أقل على أرض كانت ستفقده، و160 كغ أكثر حيث يستطيع المحصول تحويله إلى حبوب.

أدوات الزراعة الدقيقة للمزارع الصغيرة

الصورة المعتادة للزراعة الدقيقة هي حصادة كبيرة بشاشة في مقصورتها. لكن كثيرًا من الأدوات المفيدة أصغر وأرخص من ذلك، وبعضها مجاني. ويعرض الجدول أدناه نقاط البداية الشائعة، مرتبة تقريبًا بحسب التكلفة.

الأداة	ما الذي تخبرك به	الجهد اللازم للبدء
صور الأقمار الصناعية المجانية (مثل Sentinel-2 التابع للاتحاد الأوروبي)	قوة نمو المحصول في كل حقل، كل بضعة أيام عندما تكون السماء صافية	منخفض: عارض أو تطبيق مجاني
تطبيق استكشاف ميداني بنظام GPS على الهاتف	المواقع الدقيقة للأعشاب الضارة والآفات والبقع الرطبة والأضرار	منخفض
أخذ عينات التربة حسب المناطق	اختلافات المغذيات ودرجة الحموضة (pH) بين أجزاء الحقل	متوسط: رسوم مختبر لكل عينة
مستشعرات لاسلكية للتربة والطقس	الرطوبة وحرارة التربة والأمطار، مقيسة باستمرار	متوسط: مستشعرات وبوابة واحدة
عُدّة توجيه أو توجيه آلي تُركَّب لاحقًا على الجرار	مسارات مستقيمة، وتداخل أقل، وإرهاق أقل للسائق	أعلى، وأكثر مع RTK

تبلغ دقة صور Sentinel-2 10 أمتار لنطاقاتها المرئية ونطاقات الأشعة تحت الحمراء القريبة، فيغطي كل بكسل 100 متر مربع. وهذه دقة خشنة بالنسبة إلى مسكبة خضراوات، لكنها مناسبة لاكتشاف بقعة ضعيفة في حقل حبوب.

وأصبحت المستشعرات الحقلية اللاسلكية أكثر عملية بكثير في السنوات القليلة الماضية بفضل شبكات الراديو منخفضة الطاقة مثل LoRaWAN وmioty. فالمستشعر يرسل بضعة بايتات كل 15 دقيقة تقريبًا، ويعمل على بطارية لسنوات، ويصل إلى بوابة على بعد عدة كيلومترات. وكثيرًا ما تستطيع بوابة واحدة في فناء المزرعة تغطية الحقول المحيطة، فلا تحتاج إلى مد كابلات أو دفع ثمن باقة بيانات لكل مستشعر. والحقل الذي كان يُتفقد بالقيادة إليه يستطيع أن يرسل رطوبة تربته إلى هاتفك.

والترتيب مهم أيضًا. فالمسار الشائع هو البدء بالصور وخرائط الغلة لتحديد المناطق، ثم تأكيدها بعينات التربة، ثم وضع المستشعرات في المناطق التي يختلف سلوكها، وعدم الدفع مقابل معدات المعدل المتغير إلا بعد أن تعرف أن التفاوت كبير بما يكفي لتبريرها.

ماذا تفعل برمجيات الزراعة الدقيقة؟

تنقسم برمجيات الزراعة الدقيقة إلى ثلاث مجموعات، وينتهي الأمر بمزارع كثيرة إلى استخدام برنامج من كل مجموعة.

تحتفظ أنظمة معلومات إدارة المزارع (FMIS) بالسجلات: الحقول وحدودها، والمحاصيل، والعمليات، والمدخلات المستخدمة، والأوراق التي تطلبها برامج الدعم والمشترون. أما أدوات الوصفات والصور فتأخذ خرائط الغلة وعينات التربة وبيانات الأقمار الصناعية وتحوّلها إلى خرائط للمعدل المتغير. وتنتقل هذه الخرائط إلى شاشة الجرار، وكثيرًا ما يكون ذلك في صورة بيانات مهام ISOBUS (ISO 11783)، وهو المعيار الذي يتيح للجرارات والمعدات الملحقة والشاشات من مصنّعين مختلفين تبادل البيانات.

والمجموعة الثالثة هي المراقبة المباشرة. فهي تجمع القراءات من المستشعرات والمعدات فور وصولها، وتنبّه شخصًا ما حين تحتاج قراءة إلى اهتمام، سواء كان ذلك جفاف التربة في منطقة ما، أو تكوّن الصقيع في زاوية منخفضة، أو انخفاض مستوى خزان وقود أثناء الليل. وKilo تتولى هذا الجزء للمزارع: إذ ترسل مستشعرات LoRaWAN من مصنّعين مختلفين قراءاتها إلى مكان واحد، وتظهر القراءات على لوحات معلومات يمكنك ترتيبها لكل حقل، وتستطيع قاعدة أن تطلق إنذارًا يتصاعد من الشخص المناوب إلى مدير المزرعة إذا لم يعالجه أحد. ويمتد الإعداد نفسه إلى ما بعد الحقول ليشمل خزانات الوقود وصوامع الحبوب، وهكذا تتوسع عادةً مراقبة إنترنت الأشياء في الزراعة في المزرعة.

وتتداخل المجموعات الثلاث أقل مما توحي به كتيبات المورّدين. فبرمجيات السجلات تنظر إلى ما أُنجز، وأدوات الوصفات تخطط للمرور التالي، والمراقبة تبلّغ عما يحدث في الحقل اليوم، لذلك عندما تقارن المنتجات، تحقق من المهمة التي صُمم كل منها فعلًا لأدائها.

كيف تساعد الزراعة الدقيقة صناعة الأغذية؟

تمر الصلة بين الزراعة الدقيقة وصناعة الأغذية عبر ثلاثة أمور يهتم بها المشترون: الإمداد المتسق، والسجلات التي يمكنهم الوثوق بها، والبصمة البيئية الأصغر.

يأتي الاتساق من إدارة الأجزاء الضعيفة في الحقل بدلًا من تذويبها في المتوسط. فالمصنّع الذي يشتري القمح لنوع معين من الدقيق، أو البطاطس بحجم معين للبطاطس المقلية، يريد تفاوتًا أقل في البروتين والحجم والمادة الجافة. وإدارة المناطق لا تزيل مخاطر الطقس، لكنها تقلص الفارق بين أفضل أجزاء الحقل وأسوئها.

وتأتي السجلات تقريبًا دون مقابل بمجرد أن تسجل الآلات المواقع والمعدلات. فعندما ترتبط كل عملية تطبيق بحقل وتاريخ وكمية، تستطيع المزرعة الإجابة عن أسئلة المشتري حول ما وُضع على المحصول دون أن تعيد بناءه من الذاكرة والإيصالات.

وسؤال البصمة البيئية يزداد إلحاحًا. فبموجب بروتوكول غازات الاحتباس الحراري (GHG Protocol)، تُحتسب الانبعاثات الناتجة عن زراعة المواد الخام لشركة ما ضمن انبعاثات النطاق 3 الخاصة بها، وهي الانبعاثات غير المباشرة في سلسلة القيمة. وبالنسبة إلى معظم شركات الأغذية، تمثل الزراعة حصة كبيرة من هذا الإجمالي، لذلك باتت تسأل الموردين عن استخدام الأسمدة والممارسات الزراعية. فالنيتروجين الذي يبقى في التربة ويغذي المحصول لا يتحول إلى أكسيد النيتروز ولا يجرفه الجريان إلى المياه. والمياه مهمة أيضًا: فبحسب قاعدة بيانات AQUASTAT التابعة لمنظمة الأغذية والزراعة (FAO)، استحوذت الزراعة على نحو 72% من سحب المياه العذبة عالميًا في 2022، معظمها للري. والري بحسب رطوبة التربة المقيسة بدلًا من التقويم من أكثر الطرق المباشرة التي تؤثر بها الزراعة الدقيقة في هذا الرقم.

ولا يضمن أي من ذلك سعرًا أعلى لمحصول مزروع بأساليب الزراعة الدقيقة، لكن المشترين يطلبون بشكل متزايد البيانات التي تجمعها المزرعة أصلًا لقراراتها الخاصة.

أسئلة شائعة عن الزراعة الدقيقة

متى بدأت الزراعة الدقيقة؟

تعود الأفكار إلى عقود مضت، لكن الممارسة انطلقت في تسعينيات القرن العشرين حين أتاحت أجهزة مراقبة الغلة ومستقبلات GPS التجارية رسم خريطة الغلة داخل الحقل. ثم تبعها التطبيق بالمعدل المتغير والتوجيه الآلي مع ازدياد دقة تحديد المواقع وانخفاض أسعار المستقبلات. ونما الاعتماد عليها ببطء في البداية، ثم ارتفع بحدة منذ العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

هل تستحق الزراعة الدقيقة العناء في مزرعة صغيرة؟

قد تستحقه، لكن العائد يعتمد على مدى تفاوت حقولك ومقدار ما تنفقه على المدخلات. وتُظهر بيانات مسوح وزارة الزراعة الأمريكية (USDA) أن الاعتماد عليها يرتفع بحدة مع حجم المزرعة، ويعود ذلك أساسًا إلى أن المعدات الباهظة توزّع تكلفتها على هكتارات أكثر. أما الأدوات منخفضة التكلفة، مثل الصور وأخذ العينات حسب المناطق وبضعة مستشعرات، فتتجنب هذه المشكلة.

ما الفرق بين الزراعة الدقيقة والزراعة الذكية؟

الزراعة الدقيقة تتعلق تحديدًا بإدارة التفاوت داخل الحقول والقطعان من خلال القياس والمدخلات الموجهة. أما الزراعة الذكية فمصطلح أوسع للتقنيات المتصلة عبر المزرعة بأكملها، بما في ذلك التخزين والمباني والآلات والخدمات اللوجستية. ومعظم ممارسات الزراعة الدقيقة تُعد من الزراعة الذكية، لكن العكس غير صحيح.

هل تحتاج الزراعة الدقيقة إلى إنترنت في الحقل؟

ليس بالضرورة. فتصحيحات RTK يمكن أن تأتي من محطتك القاعدية الخاصة عبر الراديو، والشاشات تخزن الوصفات محليًا. وشبكات المستشعرات منخفضة الطاقة ترسل القراءات إلى بوابة في فناء المزرعة، وهي التي تحتاج إلى اتصال بالإنترنت من أجل البرمجيات السحابية، لذلك لا تحتاج إلى تغطية إلا تلك النقطة الواحدة.

ولتجربة ذلك على حقل واحد، اختر الحقل الذي تقول خرائط الغلة إنه الأكثر تفاوتًا، وضع مستشعرين لرطوبة التربة في أضعف مناطقه واثنين في أقواها، إضافة إلى مقياس للأمطار بالقرب منه. وهذه الأجهزة الخمسة تتسع لها الخطة المجانية في Kilo، مع لوحة معلومات واحدة تقارن بين المنطقتين، وتنبيه عندما تجف المنطقة الضعيفة إلى ما دون مستوى تختاره. وتحتفظ الخطة المجانية بقراءات اليوم الأخير، وهذا يكفي للتنبيه. ولكي ترى خلال فترة جفاف ما إذا كانت المنطقة الضعيفة تجف أسرع من القوية وبأي مقدار، فإن خطة Starter بسعر 25 يورو شهريًا تحتفظ بقراءات أسبوع. وتوفر Kilo Electronics مستشعرات رطوبة التربة لإعداد كهذا، مع أن العتاد من أي مورّد متوافق يعمل أيضًا.