با افزایش تأثیر تغییرات اقلیمی جهانی بر تولیدات کشاورزی، کشاورزان در آفریقای جنوبی به طور فعال به دنبال فناوری‌های نوآورانه برای مقابله با چالش‌ها هستند. پذیرش گسترده فناوری پیشرفته حسگر خاک در بسیاری از مناطق آفریقای جنوبی، گامی مهم به سوی کشاورزی دقیق در صنعت کشاورزی این کشور است.
ظهور کشاورزی دقیق
کشاورزی دقیق روشی است که از فناوری اطلاعات و تجزیه و تحلیل داده‌ها برای بهینه‌سازی تولید محصول استفاده می‌کند. با نظارت بر شرایط خاک در زمان واقعی، کشاورزان می‌توانند مزارع خود را علمی‌تر مدیریت کنند، بازده را افزایش دهند و هدررفت منابع را کاهش دهند. وزارت کشاورزی آفریقای جنوبی با تعدادی از شرکت‌های فناوری برای استقرار هزاران حسگر خاک در مزارع سراسر کشور همکاری کرده است.
نحوه عملکرد حسگرهای خاک
این حسگرها در خاک جاسازی می‌شوند و قادرند شاخص‌های کلیدی مانند رطوبت، دما، محتوای مواد مغذی و رسانایی الکتریکی را به صورت بلادرنگ رصد کنند. داده‌ها به صورت بی‌سیم به یک پلتفرم مبتنی بر ابر منتقل می‌شوند که در آن کشاورزان می‌توانند از طریق تلفن‌های هوشمند یا رایانه‌های خود به آن دسترسی داشته باشند و توصیه‌های کشاورزی شخصی‌سازی‌شده دریافت کنند.
برای مثال، وقتی حسگرها تشخیص می‌دهند که رطوبت خاک کمتر از یک آستانه مشخص است، سیستم به طور خودکار به کشاورزان هشدار می‌دهد که آبیاری کنند. به طور مشابه، اگر خاک مواد مغذی کافی مانند نیتروژن، فسفر و پتاسیم نداشته باشد، سیستم به کشاورزان توصیه می‌کند که مقدار مناسب کود را استفاده کنند. این روش مدیریتی دقیق نه تنها راندمان رشد محصول را بهبود می‌بخشد، بلکه هدر رفتن آب، کود و سایر منابع را نیز کاهش می‌دهد.
درآمد واقعی کشاورزان
جان امبلله، کشاورز، در مزرعه‌ای در استان کیپ شرقی آفریقای جنوبی، چندین ماه است که از حسگرهای خاک استفاده می‌کند. «پیش از این، ما مجبور بودیم برای تشخیص زمان آبیاری و کوددهی به تجربه و روش‌های سنتی تکیه کنیم. اکنون با این حسگرها، می‌توانم دقیقاً از وضعیت خاک مطلع شوم که به من اطمینان بیشتری در مورد رشد محصولاتم می‌دهد.»
امبل همچنین خاطرنشان کرد که با استفاده از این حسگرها، مزرعه‌اش حدود ۳۰ درصد آب و ۲۰ درصد کود کمتری مصرف می‌کند، در حالی که بازده محصول را ۱۵ درصد افزایش می‌دهد. این امر نه تنها هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد، بلکه تأثیرات زیست‌محیطی را نیز کاهش می‌دهد.
مورد کاربرد
مورد ۱: مزرعه اوسیس در کیپ شرقی
پیشینه:
مزرعه اوسیس (Oasis Farm) که در استان کیپ شرقی آفریقای جنوبی واقع شده است، مساحتی حدود ۵۰۰ هکتار را پوشش می‌دهد و عمدتاً ذرت و سویا کشت می‌کند. به دلیل بارندگی نامنظم منطقه در سال‌های اخیر، پیتر ون در مرو (Peter van der Merwe)، کشاورز، به دنبال راه‌هایی برای افزایش بهره‌وری مصرف آب بوده است.
کاربردهای حسگر:
در اوایل سال ۲۰۲۴، پیتر ۵۰ حسگر خاک را در مزرعه نصب کرد که در قطعات مختلف توزیع شده‌اند تا رطوبت، دما و محتوای مواد مغذی خاک را به صورت بلادرنگ رصد کنند. هر حسگر هر ۱۵ دقیقه یکبار داده‌ها را به پلتفرم ابری ارسال می‌کند که پیتر می‌تواند آنها را به صورت بلادرنگ از طریق یک برنامه تلفن همراه مشاهده کند.
نتایج خاص:
۱. آبیاری دقیق:
پیتر با استفاده از داده‌های حسگر دریافت که رطوبت خاک در برخی از قطعات زمین در یک دوره زمانی خاص به طور قابل توجهی کاهش یافته است، در حالی که در برخی دیگر ثابت مانده است. او برنامه آبیاری خود را بر اساس این داده‌ها تنظیم کرد و یک استراتژی آبیاری منطقه‌ای را اجرا کرد. در نتیجه، مصرف آب آبیاری حدود ۳۵ درصد کاهش یافت، در حالی که عملکرد ذرت و سویا به ترتیب ۱۰ درصد و ۸ درصد افزایش یافت.
۲. بهینه سازی کوددهی:
این حسگرها همچنین محتوای مواد مغذی مانند نیتروژن، فسفر و پتاسیم را در خاک رصد می‌کنند. پیتر برنامه کوددهی خود را بر اساس این داده‌ها تنظیم کرد تا از کوددهی بیش از حد جلوگیری کند. در نتیجه، مصرف کود حدود ۲۵ درصد کاهش یافت، در حالی که وضعیت تغذیه‌ای محصولات بهبود یافت.
۳. هشدار آفات:
این حسگرها همچنین به پیتر کمک کردند تا آفات و بیماری‌های موجود در خاک را تشخیص دهد. او با تجزیه و تحلیل داده‌های دما و رطوبت خاک، توانست وقوع آفات و بیماری‌ها را پیش‌بینی کند و اقدامات پیشگیرانه‌ای را برای کاهش استفاده از آفت‌کش‌ها انجام دهد.
بازخورد پیتر ون در میوه:
«با استفاده از حسگر خاک، توانستم مزرعه‌ام را علمی‌تر مدیریت کنم. پیش از این، همیشه نگران آبیاری بیش از حد یا کوددهی بودم، اما اکنون می‌توانم بر اساس داده‌های واقعی تصمیم بگیرم. این نه تنها تولید را افزایش می‌دهد، بلکه تأثیرات زیست‌محیطی را نیز کاهش می‌دهد.»
مورد ۲: «تاکستان‌های آفتابی» در کیپ غربی
پیشینه:
تاکستان سان‌شاین که در استان کیپ غربی آفریقای جنوبی واقع شده است، به خاطر تولید شراب‌های باکیفیت شناخته می‌شود. آنا دو پلسیس، صاحب تاکستان، به دلیل اثرات تغییرات اقلیمی بر تولید انگور، با چالش کاهش عملکرد و کیفیت انگور مواجه است.
کاربردهای حسگر:
در اواسط سال ۲۰۲۴، آنا ۳۰ حسگر خاک را در تاکستان‌ها نصب کرد که زیر انواع مختلف تاک‌ها توزیع شده‌اند تا رطوبت، دما و محتوای مواد مغذی خاک را به صورت بلادرنگ رصد کنند. آنا همچنین از حسگرهای آب و هوا برای نظارت بر داده‌هایی مانند دمای هوا، رطوبت و سرعت باد استفاده می‌کند.
نتایج خاص:
۱. مدیریت دقیق:
آنا با استفاده از داده‌های حسگرها قادر است شرایط خاک زیر هر تاک را به طور دقیق درک کند. بر اساس این داده‌ها، او برنامه‌های آبیاری و کوددهی را تنظیم کرده و مدیریت اصلاح‌شده‌ای را اجرا می‌کند. در نتیجه، عملکرد و کیفیت انگورها و همچنین کیفیت شراب‌ها به طور قابل توجهی بهبود یافته است.
۲. مدیریت منابع آب:
حسگرها به آنا کمک کردند تا مصرف آب خود را بهینه کند. او متوجه شد که رطوبت خاک در برخی از قطعات زمین در دوره‌های زمانی خاص بسیار زیاد است و منجر به کمبود اکسیژن در ریشه‌های تاک می‌شود. با تنظیم برنامه آبیاری خود، از آبیاری بیش از حد جلوگیری کرد و در مصرف آب صرفه‌جویی نمود.
۳. سازگاری با آب و هوا:
حسگرهای آب و هوا به آنا کمک می‌کنند تا از اثرات تغییرات اقلیمی بر تاکستان‌هایش مطلع باشد. او بر اساس داده‌های دما و رطوبت هوا، اقدامات هرس و سایه‌اندازی تاک‌ها را تنظیم کرد تا تاب‌آوری اقلیمی تاک‌ها را بهبود بخشد.
بازخورد از آنا دو پلسیس:
«با استفاده از حسگرهای خاک و حسگرهای آب و هوا، توانستم تاکستانم را بهتر مدیریت کنم. این نه تنها عملکرد و کیفیت انگور را بهبود می‌بخشد، بلکه درک بهتری از اثرات تغییرات اقلیمی به من می‌دهد. این برای برنامه‌های کاشت آینده من بسیار مفید خواهد بود.»
مورد ۳: مزرعه برداشت محصول در کوازولو-ناتال
پیشینه:
مزرعه هاروست در استان کوازولو-ناتال واقع شده و عمدتاً نیشکر پرورش می‌دهد. با توجه به بارندگی نامنظم در منطقه، رشید پاتل، کشاورز، به دنبال راه‌هایی برای افزایش تولید نیشکر بوده است.
کاربردهای حسگر:
در نیمه دوم سال ۲۰۲۴، رشید ۴۰ حسگر خاک را در مزرعه نصب کرد که در قطعات مختلف توزیع شده‌اند تا رطوبت، دما و محتوای مواد مغذی خاک را به صورت بلادرنگ رصد کنند. او همچنین از پهپادها برای گرفتن عکس‌های هوایی و نظارت بر رشد نیشکر استفاده کرد.
نتایج خاص:
۱. افزایش تولید:
با استفاده از داده‌های حسگر، رشید توانست وضعیت خاک هر قطعه زمین را به طور دقیق درک کند. او برنامه‌های آبیاری و کوددهی را بر اساس این داده‌ها تنظیم کرد و استراتژی‌های کشاورزی دقیق را اجرا نمود. در نتیجه، عملکرد نیشکر حدود ۱۵ درصد افزایش یافت.
۲. در منابع صرفه‌جویی کنید:
این حسگرها به رشید کمک کردند تا استفاده از آب و کود را بهینه کند. او بر اساس داده‌های رطوبت خاک و محتوای مواد مغذی، برنامه‌های آبیاری و کوددهی را تنظیم کرد تا از آبیاری و کوددهی بیش از حد جلوگیری شود و در منابع صرفه‌جویی شود.
۳. مدیریت آفات:
این حسگرها همچنین به رشید کمک کردند تا آفات و بیماری‌ها را در خاک تشخیص دهد. او بر اساس داده‌های دما و رطوبت خاک، اقدامات احتیاطی را برای کاهش استفاده از آفت‌کش‌ها انجام داد.
بازخورد از رشید پاتل:
«با استفاده از حسگر خاک، توانستم مزرعه‌ام را علمی‌تر مدیریت کنم. این نه تنها عملکرد نیشکر را افزایش می‌دهد، بلکه اثرات زیست‌محیطی را نیز کاهش می‌دهد. من قصد دارم در آینده استفاده از حسگرها را برای دستیابی به بهره‌وری بالاتر در تولید محصولات کشاورزی بیشتر گسترش دهم.»
پشتیبانی دولت و شرکت‌های فناوری
دولت آفریقای جنوبی اهمیت زیادی برای توسعه کشاورزی دقیق قائل است و تعدادی از حمایت‌های سیاسی و یارانه‌های مالی را ارائه می‌دهد. این مقام دولتی گفت: «با ترویج فناوری کشاورزی دقیق، ما امیدواریم که بهره‌وری تولید کشاورزی را بهبود بخشیم، امنیت غذایی ملی را حفظ کنیم و توسعه پایدار را ارتقا بخشیم.»
چندین شرکت فناوری نیز به طور فعال درگیر هستند و انواع مختلفی از حسگرهای خاک و پلتفرم‌های تجزیه و تحلیل داده‌ها را ارائه می‌دهند. این شرکت‌ها نه تنها تجهیزات سخت‌افزاری ارائه می‌دهند، بلکه آموزش فنی و خدمات پشتیبانی را نیز به کشاورزان ارائه می‌دهند تا به آنها در استفاده بهتر از این فناوری‌های جدید کمک کنند.
چشم‌انداز آینده
با پیشرفت و محبوبیت مداوم فناوری حسگر خاک، کشاورزی در آفریقای جنوبی به دورانی از کشاورزی هوشمندتر و کارآمدتر منجر خواهد شد. در آینده، این حسگرها ممکن است با پهپادها، ماشین‌آلات کشاورزی خودکار و سایر دستگاه‌ها ترکیب شوند تا یک اکوسیستم کشاورزی هوشمند کامل تشکیل دهند.
دکتر جان اسمیت، متخصص کشاورزی آفریقای جنوبی، گفت: «حسگرهای خاک بخش مهمی از کشاورزی دقیق هستند. با این حسگرها، می‌توانیم نیازهای خاک و محصولات را بهتر درک کنیم و تولید کشاورزی کارآمدتری را امکان‌پذیر سازیم. این امر نه تنها به افزایش تولید مواد غذایی کمک می‌کند، بلکه تأثیرات زیست‌محیطی را نیز کاهش داده و به توسعه پایدار کمک می‌کند.»
نتیجه‌گیری
کشاورزی آفریقای جنوبی در حال گذار از یک تحول مبتنی بر فناوری است. کاربرد گسترده حسگرهای خاک نه تنها کارایی تولید محصولات کشاورزی را بهبود می‌بخشد، بلکه مزایای اقتصادی واقعی را نیز برای کشاورزان به ارمغان می‌آورد. با پیشرفت مداوم فناوری و حمایت سیاستی، کشاورزی دقیق نقش مهم‌تری را در آفریقای جنوبی و جهان ایفا خواهد کرد و سهم مثبتی در دستیابی به اهداف توسعه پایدار خواهد داشت.
زمان ارسال: 20 ژانویه 2025