د. أحمد جلال يكتب: الابتكار الزراعي

بحلول عام 2050، سيرتفع الطلب على الغذاء بنسبة 70%، وذلك تماشياً مع النمو السكاني السريع. حيث وجدت دراسة أجرتها الأمم المتحدة أن نحو 9.9% من سكان العالم ما زالوا يعانون من الجوع، لذا فإن فكرة إطعام ما يقرب من 10 مليارات فم تشكل احتمالاً مخيفاً. وفي ظل صعوبة التنبؤ بالتغيرات البيئية، يتعين علينا أن ننتقل 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.

1- تقنيات توجيه النحل Bee Vectoring Technologies
عندما يتعلق الأمر بإنتاج المحاصيل في الولايات المتحدة، تبلغ قيمة نحل العسل 20 مليار دولار. تعتبر هذه الحشرات ضرورية لبقاء الإنسان على قيد الحياة، لذلك هناك ابتكار متزايد في المعدات الزراعية للمساعدة في حماية النحل وزيادة قدراته على التلقيح. 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 ودوار الشمس والتفاح والطماطم، كما أنه يصلح للمزارع بجميع أحجامها.

2- الزراعة الدقيقة Precision Agriculture
الزراعة الدقيقة هي استراتيجية لإدارة الموارد الزراعية تقوم بجمع البيانات ومعالجتها وتقييمها وتقديم رؤى لمساعدة المزارعين على تحسين جودة التربة وإنتاجيتها وزيادتها. تعتمد قرارات الإدارة على نقاط البيانات الزراعية الدقيقة لتحسين الأراضي الزراعية والمنتجات الزراعية في العديد من المجالات الرئيسية، بما في ذلك:
كفاءة استخدام الموارد Resource use efficiency الاستدامة Sustainability الربحية Profitability الإنتاجية Productivity، الجودة Quality.

ويستخدم هذا الابتكار في تكنولوجيا الزراعة البيانات الضخمة للمساعدة في اتخاذ القرارات الإدارية، وتمكين المزارعين من التحكم في متغيرات إنتاجية المحاصيل مثل مستوى الرطوبة، وحالة التربة، والمناخ المحلي لتعظيم الإنتاج. وهي تعتمد على أنظمة الاستشعار عن بعد، والطائرات بدون طيار، والروبوتات، والأتمتة لتحسين صحة المحاصيل وتحسين الموارد الزراعية، مما يؤدي إلى زيادة الإنتاجية.
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 المنظمة أن الدعم الحكومي المتزايد والحاجة المتزايدة لمراقبة صحة المحاصيل بشكل فعال سيدفعان نمو السوق.

3- الزراعة العمودية الداخلية Indoor Vertical Farming
ويتراوح متوسط إنتاج الهكتار الواحد من الأرز بين ثلاثة وستة أطنان. ومع ذلك، لا يتعين على المزارعين مواجهة هذا القيد عند استخدام 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 ممارسة البستنة التي تنمو النباتات في محاليل المياه والمغذيات. تعمل تقنية الزراعة بدون تربة 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 وأكبر. تشمل 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 Livestock Farming Technology
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 بدون مضادات حيوية 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 Laser Scarecrows
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. وجدت 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 Farm Automation
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. كما هو الحال مع أي مجال (لا أقصد التورية)، يمكن للأتمتة أن تساعد الموظفين على توفير الوقت، حيث تقلل التكنولوجيا من حاجة الأشخاص إلى المشاركة بنشاط في المهمة. بفضل الأتمتة، يقضي معظم المزارعين الآن وقتًا أطول مع أسرهم أكثر من ذي قبل.

7- التكنولوجيا الحركية في الوقت الحقيقي Real-Time Kinematic (RTK) Technology
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. “إن السماح للآلات بالسفر غير المقيد عبر الأرض يمكن أن يؤدي إلى دهس جميع الأراضي تقريبًا، مما يعرض الصرف والقابلية للتفتيت للخطر.” في 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. يتطلب تنفيذ نظام مروري متحكم فيه تقنيات دقيقة، وهو ما يكاد يكون مستحيلاً مع أنظمة تحديد المواقع التقليدية. يمكن أن توفر تقنية RTK دقة على مستوى السنتيمتر، مما يمكّن المزارعين من رسم خرائط حقولهم بدقة وتقييد المركبات بشكل دائم على نفس المسار. فهو ينقل معلومات تحديد الموقع الصحيحة إلى الجرارات عن طريق إشارة الراديو، مما يسمح لهم بالبقاء على المسار الصحيح أثناء التحرك. ويعزز هذا الابتكار صحة التربة وإنتاجيتها، مما يزيد الإنتاج بمدخلات أقل.

8- تكنولوجيا الكروموسوم الصغير Minichromosome Technology
ووفقا 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 معيشتنا الحالية. لذا، فإن فقدان المحاصيل بأكملها بسبب الآفات يمثل مشكلة كبيرة مع نمو سكان العالم.

وتعرضت الأغذية المعدلة وراثيا لبعض الانتقادات خلال السنوات الأخيرة، حيث تشير الدراسات إلى أنها قد تكون مرتبطة بتفاعلات الحساسية أو تحتوي على سموم ضارة يمكن أن تعرض البشر لمخاطر صحية.

قضية أخرى هي أن جي إم. يمكن أن يؤدي إنتاج الغذاء إلى تعطيل التنوع البيولوجي الطبيعي أو إطلاق السموم في التربة. 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 للمضيف. 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 Farm Management Software
يحرق العديد من المزارعين الفتيل من كلا الطرفين بينما يكافحون من أجل الاستمرار في تحمل عبء العمل الثقيل دون مساعدة تذكر. كلما كبرت المزرعة، كلما أصبح الإشراف على جميع العمليات أكثر صعوبة. ولكن في عصر SaaS، يوجد تطبيق لكل شيء تقريبًا، بما في ذلك إدارة المزرعة.

برنامج إدارة المزرعة عبارة عن منصة متكاملة توفر بيانات ومعلومات في الوقت الفعلي، مثل قائمة مرجعية رقمية، لمساعدة المزارعين في تتبع الأنشطة اليومية. ومن خلال برنامج المراقبة والإبلاغ هذا، يمكن للمزارعين تحسين عملية صنع القرار في جميع العمليات. 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 Water Management Technology
يعتبر الري وسيلة حيوية لتوفير المياه للأراضي الجافة التي عادة ما تكون الأمطار فيها غير كافية لجعلها صالحة للزراعة.

ومع ذلك، في حين أن هذا جانب حاسم من الزراعة اليوم، لا يزال العديد من المزارعين يروون حقولهم بكميات مهدرة من المياه بنفس الطريقة التي فعلها سكان بلاد ما بين النهرين منذ أكثر من 4000 عام.

إلى جانب إهدار أكثر من ثلثي المياه، يمكن أن يؤدي الري بالفيضانات إلى غمر النباتات بالمياه، مما يؤثر على نموها. كما يمكن أن يحمل الأسمدة الزائدة إلى الجداول والبحيرات، مما يؤدي إلى تلويث مصادر المياه العذبة. 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.