چرا کشاورزی دقیق

بکارگیری سموم و کودهای شیمیایی در عرصه کشاورزی منجر به پیدایی اکوسیستم های زراعی ناپایدار، آلودگی محیط زیست، کاهش کمی و کیفی محصول و کارایی انرژی شده است.

---

چرا کشاورزی دقیق
مقدمه
بکارگیری سموم و کودهای شیمیایی در عرصه کشاورزی منجر به پیدایی اکوسیستم های زراعی ناپایدار، آلودگی محیط زیست، کاهش کمی و کیفی محصول و کارایی انرژی شده است. گذشته از صدمه های ناشی از تخریب محیط زیست بر حیات انسانی، از دیگر پیامدهای ناشی از تخریب منابع طبیعی در اثر بکارگیری الگوهای نامناسب تولیدی می توان به ناپایداری نظام های تولید و بهره برداری کشاورزی و از بین رفتن منابع پایه و در نتیجه تحدید امکانات تولیدی اشاره کرد (بردبار و همکاران، 1388).   
لذا متخصصین علوم ززراعی در سالهای اخیر به دنبال شیوه های نوینی در مدیریت مزرعه بوده اند که علاوه بر بهینه سازی مصرف نهاده ها، عملکرد را نیز افزایش داده و در نهایت بازده اقتصادی تولید را بالا ببرند؛ در جهت چنین هدفی بود که از اوایل دهه اخیر موضوع کشاورزی دقیق مطرح شده است. بدیهی است در سطح یک مزرعه هر چند کوچک با متغیرهای مختلفی مواجه هستیم. تفاوت ویژگیهای خاک قسمت های مختلف مزرعه از یک سو و نیازهای متفاوت گیاهان بخش های مختلف مزرعه از سوی دیگر و نیز سایر عوامل متغیر در سطح مزرعه نیازمند اعمال مدیریت متغیر و مناسب با هر قسمت مزرعه می باشد که نیاز به چنین مدیریت متغیری فلسفه اصلی پیدایش سیستم کشاورزی دقیق بوده است (شهرکی، 1386).
کشاورزی دقیق:
در تعریفی که توسط مجلس نمایندگان ایالات متحده (1997) ارائه گردیده کشاورزی دقیق را بعنوان  استراتژی مدیریتی کل مزرعه تعریف می نماید که تکنولوژی اطلاعات را بکار می گیرد و هدف، مدیریت بهبود تولید و کاهش اثرات زیست محیطی می باشد. عامل کلیدی در این تعریف آن است که کشاورزی دقیق را بعنوان استراتژی مدیریتی کل مزرعه می نگرد که تکنولوژی اطلاعات را با هدف بهبود تولید و حداقل سازی اثرات محیطی بکار می گیرد. هم چنین نظام زراعی ای را که در کشاورزی مدرن در بر می گیرد ممکن است شامل زنجیره غذایی از مزرعه تا مصرف کننده باشد. این تعریف هم چنین بین کشاورزی و زراعت تمایز قائل می شود. ضمن اینکه فلسفه کشاورزی دقیق در ابتدا در صنایع تولیدی تشریح شده است.
مهم است که بدانیم کشاورزی دقیق می تواند به هر نظام تولید کشاورزی مرتبط باشد و ممکن است شامل صنایع دامی، آبزیان و جنگلداری باشد. برای مثال سنجش نیازهای غذایی جانوران شیرده به مرحله شیردهی آنها در یک واحد دامپروری بستگی دارد.
تعریف دوم فلسفه مدیریت زمانبندی شده متغیرها در کشاورزی دقیق را به کاربرد آن در نظام محصولی محدود می نماید. مدیریت زراعی خاص-مکانی(SSCM) شکلی از کشاورزی دقیق می باشد که بموجب آن کاربرد منابع و عملیات زراعی برای تطبیق بهتر نیازمندیهای خاک و محصول بعلت تغییر پذیری آنها در مزرعه بهبود می یابد.
این تعریف ایده ای را در برمی گیرد که کشاورزی دقیق را یک استراتژی مدیریتی توسعه ای می داند و تمرکز آن بر تصمیم گیری، با توجه به کاربرد منابع و نه لزوماَ پذیرش تکنولوژی اطلاعات در مزرعه می باشد. تصمیمات می توانند با توجه به تغییرات در کل یک مزرعه ، در زمان مشخص و در یک فصل یا تغییرات کل فصل یا فصول باشند (Taylor & Whelan, n.d).
فناوری های مورد استفاده در کشاورزی دقیق:
از جمله فناوریهای مورد استفاده در کشاورزی دقیق می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1-سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS)
GPS برای تعیین موقعیت دقیق نقاط روی زمین بکار می رود. ارزش گفتن هر موقعیت در داخل یک مقیاس این است که 1- موقعیت نمونه های خاک و نتایج آزمایشگاهی می تواند با نقشه های خاک یا اطلاعات عملکرد قبلی مقایسه شود 2- کودها و آفت کش ها برای تکمیل خصوصیات خاک لا زم می شود. 3- تنظیمات شخم می تواند بر حسب یافته هایی از شرایط مختلف در عرض مزرعه ایجاد شود. 4- کشاورزی می تواند اطلاعات عملکرد را در جایی که مزرعه بازرسی می شود، نظارت و ثبت کند (خدائی، 1380).
2-سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) (Lee & Hughes, n.d)
فناوری GIS به مدیران اجازه می دهد که دروندادها و بروندادهای مزارع را ذخیره کنند و آنها را با ایجاد یک نقشه کامپیوتری اصلاح کرده و بکار بگیرند و در نهایت برای تخصیص نهاده ها مورد استفاده قرار دهند. از جمله در کاربرد کودها، بذر پاشی، انتخاب علف کشها و میزان کاربرد آنها که در نهایت برای فناوری کاربرد میزان متغیر مورد استفاده قرار می گیرند (بردبار، 1388).
3-فناوری میزان متغیر (VRT)
تکنولوژیهای میزان متغیر شامل تجهیزاتی می باشند که بصورت کامپیوتری کنترل شده و بطور مداوم مقدار استفاده را تعدیل می نمایند. داده های حاصل از نمونه برداری دستورالعملهایی را برای کودها (کودهای مایع و دانه ای)، آفت کشها، علف کشها، بذور و حتی آب آبیاری فراهم می نمایند تا برای هر ناحیه بطور مجزا بکار رود. دستگاه سمپاشی کامپیوتری با استفاده از گیرنده GPS نصب شده در آن قادر می باشد مکان خود را تشخیص داده و نازلهایی که توسط کامپیوتر کنترل می شوند نوع و مقدار نهاده ها را برحسب نقشه کاربرد میزان متغیر متفاوت می سازند (Mcloud et al., 2007).
4-سنجش از راه دور (RS)
سنجش ازدور محصولات زراعی به علت دارا بودن توانائی پوشش سطوح وسیع زراعی با سرعت و بطور مکرر می تواند جایگزینی جذاب برای روش های سنتی بازدید از کشتزارها باشد. سنجش از دور عموماً اطلاعات روز آمدتری را در مورد شرایط محصول زراعی فراهم می سازد. تشخیص ورسیدگی سریع به مسایل، در پیشگیری از وارد آمدن زیان های بالقوه به محصول کمک می نماید. سنجش ازدور، وسایل و امکانات تشخیص مسائل بالقوه را قبل از آنکه ایراد خسارت به عملکرد وکیفیت محصول غیر قابل بازگشت گردد را برای کشاورز فراهم می سازد ( لغوی،1382)
5-نمایشگر محصول (YMS) (Mcloud et al., 2007).
نمایشگر محصول با یک گیرنده GPS بازده یک محصول را در موقعیتهای متفاوت یک مزرعه بدست می دهد حتی بدون GPS نمایشگر محصول می تواند دانش کشاورز را بوسیله مشاهده تغییرات عملکرد مربوط به ویژگیهای جغرافیایی مشهود درون مزرعه در حین حرکت بهبود دهد. دانش بهبود یافته تغییر پذیری مکانی بازده می تواند به یک کشاورز برای شناسایی مناطقی که ممکن است کمبود فسفر یا پتاسیم ،نیاز به فسفر یا پتاسیم یا عدم نیاز به آن ها دارند را کمک نماید(Torbett et al., 2007).
6-سیستم های پشتیبانی تصمیم (DSS) (Taylor & Whelan, n.d).
DSS یا سیستم های پشتیبانی تصمیم دارای قدرت و حافظه کامپیوترهایی هستند که اطلاعات کاملی شامل نقشه های مدیریتی مزارع را در اختیار مهندسین کشاورزی ویا کشاورزان قرار می دهد. اولین خروجی سیستم های پشتیبانی دقیق، نقشه های مدیریتی مزرعه شامل نمونه برداری از خاک، خاک ورزی، کاشت، کوددهی، کنترل علف های هرز و برداشت گیاهان است.
ارکان کشاورزی دقیق:
1- در اختیار داشتن اطلاعات در مقیاسهای زمانی و مکانی
2- تفسیر و تحلیل داده ها برای حمایت از مجموعه ای از تصمیمات مدیریتی
3-  اجرا و بکارگیری مدیریت پاسخگو در یک مقیاس زمانی و مکانی مناسب (Lavergne, 2004).
اهداف کشاورزی دقیق
هدف از کشاورزی دقیق اندازه گیری متغیرهای زمانی و مکانی موجود در مزرعه (Cowan, 2000)  و جمع آوری و تجزیه و تحلیل اطلاعات، توانایی و قابلیت تغییر زمان و شرایط کاشت (شهرکی، 1386) به منظور موارد زیر می باشد:
1-افزایش بهره وری محصول و در نتیجه تولید بیشتر مواد غذایی با توجه به افزایش جمعیت
(Reichardt & Jurgens, 2009; Kutter, Tiemann, Siebert, & Fountas, 2009; Adrian, 2006; Lavergne, 2004; cowan, 2000; Precision agriculture in the 21st century, 1997;Swinton & Lowenberg-Deboer, 2001; Taylor & Whelant, n.d; Haverkort, 2007؛ بردبار، 1388؛ حسین آبادی، 1387؛ شهرکی، 1386)
در کل هدف از کشاورزی دقیق بهینه سازی بازده و افزایش عایدات در سرتاسر مزرعه می باشد. شناسایی تغییرات در پتانسیل عملکرد، احتمال بهینه سازی و افزایش کمیت تولیدات در هر منطقه یا درون هر ناحیه را با استفاده از مدیریت تشخیصی و متفاوت افزایش می دهد (Taylor & Whelant, n.d). به این ترتیب با کاهش هزینه ها و شناسایی و انتخاب مکان مناسب از لحاظ اقتصادی و محیطی برای کشاورزی، کشاورزان امکان انجام کشت در محدوده گسترده تری را می یابند (Fountas, 1998).
2-بهینه سازی کیفیت
 (Reichardt & Jurgens, 2009; Taylor & Whelant, n.d; Srinivasan, 2006؛ بردبار، 1388; نیوشا و ولی خانی، 1378).
بطور کلی بهره وری تولید بر حسب کمیت بازده یا عملکرد سنجیده می شود. قابلیت جمع آوری داده های کیفی از طریق سنجنده های کیفیت به کشاورزان اجازه می دهد تا بهره وری تولید را هم از جنبه کیفی و هم از جنبه کمی یا تعادل بازده و کیفیت در نظر بگیرند.
نهاده های بسیاری علاوه بر کمیت بر کیفیت نیز تاثیر می گذارند. دراین زمینه حتی می توان پالایش هایی را برای عملکردهای با کیفیت بیشتر در نظر گرفت که دراین صورت کشاورزان ترجیح می دهند نهاده ها را برای بدست آوردن تولیدات با کیفیت، مورد استفاده قرارر داده یا در صورت نیاز در آنها تغییراتی ایجاد کنند زیرا کیفیت برخی از محصولات با کاهش تغییر پذیری در تولید بطور عمده افزایش می یابد (Taylor & Whelan, 2007).
3-بهینه سازی مصرف منابع محدود مثل آب، بذر، کود و...
(Kutter et al., 2009; Mcloud et al, 2007; Srinivasan, 2006؛ حسین آبادی،1387)
در کشاورزی دقیق جهت کاشت محصول، مقدار نهاده (بذر، سموم، آب و...) با توجه به نوع خاک (از لحاظ بافت، ساختار و حاصلخیزی) و موقعیت توپو گرافی هر منطقه از مزرعه تعیین می شود که با کشاورزی متداول، که در آن مقدار نهاده در تمام نقاط مزرعه به یک میزان مورد استفاده قرار می گیرد، کاملا متفاوت است. به طور مثال، در مزرعه ای که ممکن است بافت خاک متغیر بوده و رسی، شنی یا لومی یا رسی-شنی باشد، مقدار بذر در بخشی رسی باید بیشتر در نظر گرفته شود و این زمین ها قابلیت نگهداری آب بیشتر در زمان رشد محصول را دارند و همچنین کودهای شیمیایی در زمین های شنی به سرعت از دسترس ریشه گیاه خارج میشود. بنابراین استفاده از کود مساوی برای زمین رسی و شنی موجب اتلاف کود مصرفی میگردد (حسین آبادی، 1387).
4-کاهش اثرات زیست محیطی و اکولوژیکی
 (Reichardt & Jurgens, 2009; Kutter et al., 2009; Mcloud et al, 2007; Adrian, 2006; Lavergne, 2004; Precision agriculture in the 21st century, 1997; Swinton & Lowenberg-Deboer, 2001; Taylor & Whelant, n.d; Srinivasan, 2006 ؛ بردبار، 1388؛ حسین آبادی، 1387).
اگر تصمیم های مدیریتی بهتری اتخاذ گردد تا کاربرد نهاده ها با نیاز های تولید متناسب باشد، با توجه به پیش فرض ها، کاهشی را در خسارات محیطی ناشی از کاربرد نهاده ها شاهد خواهیم بود (Taylor & Whelant, n.d). امروزه استفاده نامعقول و بی رویه کود، سموم وآفت کشهای شیمیایی به عنوان یکی از مهمترین علل آلودگی های زیست محیطی شناخته می شود و هزینه های زیادی را نیز لازم دارند. عدم استفاده صحیح و اصولی از مواد شیمیایی موجب می شود تا بقایای این مواد در خاک باقی مانده و با راهیابی به آب های سطحی و زیر زمینی منجر به جذب و افزایش فتوسنتز در رشد و نمو و افزایش بیش از حد انواع جلبک ها و گیاهان آبزی شده و تغییرات زیان آوری را در کیفیت منابع آبی- خاکی بوجود آورد (بردبار، 1388). هم چنین مصرف بی رویه کودهای شیمیایی یکی از دلایل تخریب و نابودی لایه ازن و در نتیجه تهدید سلامتی انسان و دیگر موجودات زنده می باشند (حکم علی پور،1387).
5- کاهش هزینه ها (Reichardt & Jurgens, 2009; Kutter et al., 2009; Mcloud et al, 2007; Adrian, 2006 ;Lavergne, 2004; Precision agriculture in the 21st century, 1997; Cowan, 2000; Srinivasan, 2006؛ شهرکی، 1386(
یکی از اهداف کشاورزی دقیق این است که محصول تولیدی زمانی برداشت یا به شکلی تولید شود که به صرفه جویی در هزینه ها و عوامل تولیدی منجر گردد (شهرکی، 1386) که این تغییر در هزینه ها می تواند شامل کاهش هزینه نیروی کار (Adrian, 2006)، هزینه نهاده ها (Kutter et al., 2009)و ...باشد. در کشاورزی سنتی آنچه مبنای مدیریت مزرعه قرار میگیرد بر اساس برآورد میانگینی از وضعیت شرایط زراعی در هر مزرعه می باشد، و قطعاَ مصرف نهاده های کشاورزی اعم از کودها، سموم، بذر، آب و.... که براین اساس اعمال شده هزینه ها را دو برابر نموده و خسارات مالی فراوانی را متوجه کشاورز و جامعه مصرف کننده خواهد نمود (احمدی، 1387).
اما بر خلاف آن در کشاورزی دقیق نهاده ها بر اساس پتانسیل خاک و فقط به میزان مورد نیاز بر اساس قابلیت و ظرفیت عملکرد محصول بکار میرود و نه بیشتر و نه کمتر (Fountas, 1998).
بعنوان مثال مصرف علف کش ها در کشاورزی دقیق، در محلی قرار میگیرد که علف هرز روئیده باشد (شهرکی، 1386).
6- کاهش فرسایش
 ( Adrian, 2006; Bongiovanni & Lowenberg, 2004; Hatfield, 2000).
در کشاورزی دقیق با انجام حداقل عملیات خاک ورزی، به کار گیری روش های کشت مستقیم ، کاهش دفعات شخم و تسطیح و جلوگیری از ترد بسیار ماشین آلات، جلوگیری از تخریب ساختمان خاکهای مرغوب و فشردگی خاک...... موجب حفظ و بهبود ساختمان خاک و عدم فرسایش آن میگردد (Adrian, 2006 ;احمدی، 1378).
7-بهبود عملکرد مدیریت مزرعه و اثر بخشی مدیریت کشاورزی
 ( ;Lavergne, 2004حسین آبادی، 1387).
بر اساس برخی از تعاریف موجود در رابطه با کشاورزی دقیق، آن را نوعی نگرش جدید در مدیریت مزرعه م یدانند که به عبارتی ساده تر، سیستمی است که تولید کنندگان کشاورزی میتوانند بوسیله آن تغییرات و غیر یکنواختی های داخل مزرعه را شناسایی نموده و با مدیریت این تغییرات در جهت افزایش محصولات زراعی و افزایش بهره وری گام بردارند (مافی، 1388). از سوی دیگر در کشاورزی دقیق به کشاورزان این امکان داده میشود که تمام فرایند های کشاورزی را در تمام نواحی و سطوح مختلف کشاورزی ارزیابی نموده و هزینه های مربوط به مزرعه را برآورد نموده و در نهایت امکان مدیریت بر مزارع بزرگتر را امکان پذیر نموده و محدوده اعمال زراعی را بدون افزایش نیروی کار افزایش میدهد. در سیستم با استفاده از امکانات مکانیزاسیون و با اعمال مدیریت یکسان بر مزارع بزرگ کشاورز زمان کمتری را در کشتزار بسر می برد و اراضی بیشتری را تحت نظر قرار می دهد (  ;Mcloud et al, 2007; Adrian, 20006 معصومی، 1387).
8-کاهش ریسک (; Taylor & Whelant, n.d; Swinton & Lowenberg-Deboer, ;2001; Robert,2002 بردبار، 1388).
مدیریت ریسک یک اقدام رایج برای کشاورزان بوده و می تواند از دو جنبه درآمد و محیط مورد توجه قرار گیرد. در یک نظام تولید کشاورزی، اغلب کشاورزان با خطا در استعمال نهاده های اضافی بعلت تصوری که از پائین بودن قیمت نهاده خاصی دارند به مدیریت ریسک می پردازند، بنابراین ممکن است سمپاشی یا کودپاشی اضافی انجام داده یا نیروی کار بیشتری بکار ببرند تا از تولید، برداشت و فروش به موقع اطمینان حاصل یابند، در نتیجه به موجب آن از برگشت سرمایه مطمئن گردند. به طور کلی کاهش ریسک درآمد، مهم تر از کاهش ریسک محیطی به نظر میرسد.  اما کشاورزی دقیق راه حلی را پیشنهاد می نماید که به هر دو جنبه (درآمد و محیط)  امکان می دهد تا در مدیریت ریسک در نظر گرفته شوند. این استراتژی مدیریتی از طریق درک بهتر تعامل محیط- محصول و استفاده دقیق تر از تکنولوژیهای اطلاعاتی موجود و جدید حاصل خواهد شد.
مثال: پیش بینی شرایط آب و هوایی در کوتاه مدت و بلند مدت و مدل سازی زراعی- اقتصادی Taylor & Whelant, n.d)).
9-کاهش ضایعات کشاورزی (;Srinivasan, 2006 رهبری، 1385).
با استفاده از تکنولوژی های پیشرفته مورد استفاده در کشاورزی دقیق امکان اعمال اقدامات زراعی دقیق و بهنگام و در مکان خاص خود فراهم می آید لذا از اتلاف نهاده ها و... جلوگیری نموده و رشد محصول یکنواخت و متعادل انجام می گیرد (Srinivasan, 2006).
بعنوان مثال با تجهیز کمباین ها به سیستم های کامپیوتری و فناوری های مورد استفاده دراین نوع کشاورزی، مقدار محصول برداشت شده برای هر موقعیت از طریق حسگرهای تعیین وزن به صورت آنی مشخص می شود و با توجه به این که محصولات برداشت شده کاملاَ خشک نیستند از حسگرهای تعیین رطوبت جهت تصحیح مقدار رطوبت، و برای تعیین وزن واقعی محصول از رطوبت سنج های ویژه استفاده می گردد و در نهایت باید اتلاف و ریزش محصول از پشت کمباین محاسبه شده و به مقدار عملکرد اضافه گردد که این حسگرها با خاصیت پیزو الکتریک کار میکنند و اپراتور را از ریزش محصول آگاه می سازند(حسین آبادی، 1387).
10-استفاده از قابلیت های ماشین های هوشمند (حسین آبادی، 1387).
درکشاورزی دقیق از دستگاه هایی که تکنولوژی سودمندی دارند استفاده می شود. مثل سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS)،سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS)، سیستم اطلاعات مدیریت (MIS)، مانند حسگرها و کنترل کننده ها در زمین که با ایجاد مدیریت مزرعه، زمین های تراز را جایگزین زمین های دست نخورده می کنند. عوارض ناشی از افزایش روند پوشاندن کامل زمین با یک نوع گیاه منحصر به فرد ، عملکرد های یکسان، نگهداری هایی با مداخله انسان، ما را متوجه مزایای بیشتر کنترل های مختلف، مخصوصا خودرو های خود کار نسبت به ماشین های متداول می کند .اخیرا ماشینی از این نوع ساخته شده که این خودرو ی خودکار در زراعت، بذرپاشی، وجین علف هرز، گشت زنی اکتشافی، کاربرد کود ها و مواد شیمیایی، آبیاری و برداشت محصول استفاده می شود. دو مثال خوب از این فرایند در زمینه اکتشاف و شناسایی زمین و ماشین های وجین علف هرز است (GPS در ماشین های کشاورزی، 1388)
نتیجه گیری:
کشاورزی دقیق نگرشی جدید در مدیریت مزرعه می باشد که با بکارگیری فناوری های اطلاعات و ارتباطات و تجهیزات سخت افزاری و نرم افزاری، اعمال مدیریت متغیر و مناسب با هر قسمت مزرعه را باتوجه به تغییرپذیری های زمانی و مکانی موجود در مزارع، فراهم می آورد. کشاورزی دقیق در راستای اهداف اقتصادی و زیست محیطی منجر به سوددهی، کاهش هزینه ها و ضایعات کشاورزی، کاهش آلودگی زیست محیطی و فرسایش خاک و اجرای مدیریت اثربخش در مزارع می گردد. لذا دستیابی به اهداف مذکور مستلزم وجود زیر ساخت های اقتصادی، فنی، اجتماعی و ... می باشد و به موازات آن، وجود کشاورزانی آموزش دیده و دارای تبحر در بکارگیری فناوری های کشاورزی دقیق و اطلاعات حاصله از آنها به منظور اتخاذ تصمیمات مدیریتی صحیح بسیار حائز اهمیت می باشد.

سمیه بهرام نژاد - دکتر مریم امیدی