بررسی استفاده از فناوری های‌ نوین برای تحقق کشاورزی پایدار

به گزارش گروه اجتماعی خبرگزاری برنا، توسعه کشاورزی و گذار آن از روند سنتی به مدرن بدون ایجاد تحولاتی بنیادین در این حوزه ممکن نیست. گسترش زیرساخت های فناورانه در بطن کهن ‌ترین تمدن کشاورزی جهان یعنی ایران، یکی از مهمترین اولویت هایی است که در اکثر مواقع از سوی مسئولین کشور بدون توجه و برنامه ریزی باقی مانده است.

تجربیات کشورهای توسعه یافته نشان داده که کاربرد فناوری های نوین در عرصه کشاورزی نه تنها موجب افزایش عملکرد محصولات کشاورزی، تأمین نیاز و حفظ امنیت غذایی در آنها شده بلکه با افزایش راندمان نهاده ها و کاهش مصرف بی رویه سم و کود، کشاورزی را به صرفه تر و معیشت کشاورزان را بهبود بخشیده است.

پایداری در بهره ‌وری کشاورزی؛ اطمینان از ثبات منابع طبیعی؛ تغییرات آب ‌و هوایی و تشدید خطرهای طبیعی؛ فقر شدید و نابرابری؛ گرسنگی و انواع سوء تغذیه‌ ها؛ لزوم ایجاد نظام غذایی فراگیر، باثبات و کارآ؛ بهبود فرصت ‌های کسب درآمد در مناطق روستایی و رسیدگی به علل ریشه ‌ای مهاجرت؛ ایجاد شرایط مقاوم در مقابل بحران‌ ها، درگیری ‌ها و بلایای طبیعی؛ جلوگیری از تهدید‌های در حال رشد فرامرزی نظام غذایی و کشاورزی، و در نهایت دستیابی به مدیریت کارآی ملی و بین ‌المللی، 10 چالش عمده ای است که آینده کشاورزی جهان با آنها روبرو بوده و نیازمند راهکارهای فناورانه است.

فناوری های سنجش از دور، مهندسی ژنتیک، روبات، هواپیماهای بدون سرنشین و کشت عمودی بدون خاک از جمله مهمترین نوآوری هایی هستند که در کشاورزی مدرن امروز به عنوان راهکارهایی اساسی برای حفظ امنیت غذایی بشر مطرح بوده و ضرورت توسعه آنها در کشور با توجه به وضعیت موجود از لحاظ رشد جمعیت و کمبود دسترسی به منابع بیش از پیش احساس می شود.

سنجش از دور

به طور کلی سنجش از دور علم و هنر به دست آوردن اطلاعات درباره یک جسم، منطقه و یا یک پدیده از طریق تجزیه و تحلیل داده های حاصل از آن بدون تماس فیزیکی است. امروزه با پیشرفت فناوری ماهواره ها و توسعه استفاده از آنها در زندگی روزمره، طیف وسیعی از کاربردهای سنجش از دور در حوزه های مختلف شناسائی شده است.

سنجش از دور در بسیاری از زمینه های علمی و تحقیقاتی از جمله زمین شناسی، آب شناسی، معدن، شیلات، مطالعات زیست محیطی، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، هواشناسی، توسعه اراضی، کشاورزی و به طور کلی مدیریت منابع زمینی و ... به کار می رود.

فناوری سنجش از دور به کمک امواج الکترو مغناطیس طبیعی و مصنوعی در بررسی ها و برنامه ریزی های کشاورزی و منابع طبیعی کاربرد فراوان دارد. اساس برنامه ریزی و مدیریت صحیح در کشاورزی داشتن آمار و اطلاعات دقیق و به هنگام از ظرفیت های این بخش است. استفاده از داده های سنجش از دور به دلیل داشتن ویژگی هایی مانند چند زمانه بودن، چند طیفی بودن، قابلیت تفکیک مکانی و رادیو متریکی مناسب و متنوع، دید وسیع و یکپارچه، قادر به تفکیک عارضه ها و پدیده های مختلف کشاورزی از جمله سطح، نوع و الگوهای زمانی و مکانی کشت هستند.

امروزه در بسیاری از بخش ها کاربرد تصاویر ماهواره ای نه تنها هزینه چندانی ندارد، بلکه منافع آن، به حدی است که هزینه خرید داده ها در مقابل سرعت انجام کار، دقت و حجم اطلاعات به دست آمده ناچیز است. در حال حاضر منافع حاصل از سنجش از دور به واسطه به هنگام بودن و امکان آشکارسازی تغییرات سریع محیطی به خوبی در تکنیک هایی که در کشاورزی به کار می روند، نمایان شده است.

بیشترین تصاویری که در کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرند تصاویر بدست آمده از ماهواره های IKONOS، LANDSAT، SPOT و NOAAهستند.

در سال های اخیر، استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در مطالعات کشاورزی و تهیه نقشه های موضوعی گسترش فراوانی پیدا کرده است. تهیه نقشه کاربری و پوشش اراضی از نیازهای اساسی برای مدیریت و نظارت زیست محیطی است. این نقشه ها در برنامه ریزی و تصمیم گیری ها در بخش های مختلف استفاده می شوند، مطالعه مکان های زیر کشت با استفاده از داده های ماهواره ای موجود و تهیه نقشه اراضی زیر کشت آن در هر سال می تواند دولت را در مدیریت بهینه این اراضی و برنامه ریزی برای توزیع محصولات یاری رساند.

مهندسی ژنتیک

هزاران سال است که انسان برای رفع نیازهای خود با استفاده از روش های سنتی اقدام به دستکاری و اصلاح اشکال مختلف حیاتی از گیاهان تا جانوران کرده است. اما پیشرفت های اخیر در زیست فناوری و به ویژه مهندسی ژنتیک امکانات جدیدی در اختیار بشر قرار داده است که او را قادر می سازد تا به دستکاری ژنتیکی هر شکلی از حیات و خلق موجوداتی با صفاتی کاملاً جدید بپردازد. این فناوری کاربردهای بسیار سودمندی در پزشکی، داروسازی، صنایع و کشاورزی پیدا کرده است.

ایجاد گیاهان مقاوم به حشرات و آفات؛ تحمل کننده علف کش ها؛ مقاوم به بیماری های ویروسی و قارچی؛ مقاوم به شرایط سخت مانند سرما، گرما و شوری؛ دارای ارزش های غذایی ویژه؛ برخوردار از خاصیت درمانی- پیشگیری، دارای خاصیت متابولیکی تغییر یافته مانند رشد سریع و راندمان محصول؛ ایجاد گیاهان و میوه های دارای زمان ماندگاری بیشتر؛ ایجاد دام های ترانسژنیک که دارای خصوصیات ویژه ای مانند تولید شیر زیاد یا گوشت کم چربی و ... هستند؛ جانورانی که به عنوان کارخانه تولید آنتی بادی و واکسن و دارو عمل کنند و ایجاد ماهی ها و سایر دام هایی که با سرعت زیاد رشد می کنند، از جمله کاربردهای زیست فناوری و مهندسی ژنتیک در حوزه کشاورزی است.

با استفاده از تکنیک های مهندسی ژنتیک، ژن های مفید زیادی به داخل گیاهان وارد شده و باعث توسعه گیاهان تغییر یافته ژنتیکی شده است. شناسایی و جدا کردن ژن های مطلوب برای انتقال، انتقال ژن مطلوب به داخل سلول های پذیرنده و در نهایت بیان اطلاعات ژنتیکی جدید در این سلول ها، سه مرحله اصلی در مهندسی ژنتیک را به خود اختصاص می دهد. پس از انتقال ژن به سلول میزبان باید با تکنیک های کشت بافت یک گیاه کامل تولید کرد. لذا به کارگیری تکنیک های کشت بافت در بسیاری از موارد، امری گریز ناپذیر در مهندسی ژنتیک گیاهی به شمار می رود.

دکتر ابراهیم آذرپور مسئول پژوهشکده تحقیقات گیاهان راهبردی گیلان  با اشاره به کاربرد دشمنان از دانش زیست فناوری به عنوان سلاحی علیه ایران، تصریح کرد: زیست فناوری نیز همانند دانش هسته ای دارای جنبه های کاربرد بشر دوستانه و همین طور غیر انسانی است.

وی ادامه داد: استقلال کشور در زمینه زیست فناوری و تربیت متخصصین متعهد در این حوزه منجر به کاربرد آن در چارچوب های شرعی، قانونی، بشر دوستانه و ایمن شده و همچنین اقتدار علمی و توسعه کشاورزی ایران اسلامی را رقم خواهد زد.

روبات های کشاورزی

کشاورزی، صنعتی است که در آن کارها مستقیماً در ارتباط با انسان ها قرار دارد. یک کشاورز به طور مستقیم با شرایط تکراری و سخت و بعضاً خطرناک مواجه است. به طور مثال هدایت ماشین های کشاورزی خصوصاً در مزارع بزرگ در طول ردیف ها و شیارهای محصول کاری خسته کننده است که این شرایط کاری در مواقع مواجهه با گرد و غبار، نور شدید و وزش باد بدتر هم می شود. همچنین اپراتور ماشین های کشاورزی به دلیل شرایط کاری ویژه در مزارع اغلب در معرض تنش هایی مانند آلودگی صوتی، لرزش، گرما، سرما، مواد شیمیایی، سموم هوای آلوده ناشی از گرد و غبار قرار دارد که سلامتی او را به خطر می اندازد. بنابراین لزوم استفاده از سیستم های خودکار و روباتیک در بخش کشاورزی غیرقابل چشم پوشی است. روبات ها بسته به کاربردشان می توانند جانشین چندین کاره کشاورزان در قسمت های مختلف کشاورزی شده و استفاده از آنها روشی بسیار امیدبخش برای افزایش قابل توجه منافع حاصله باشد.

کاهش هزینه ها، اتلاف وقت و نیروی انسانی؛ کاهش خستگی ناشی از کارهای متوالی و یکنواخت کشاورزی؛ افزایش ضریب ایمنی و کاهش خطرات زیست محیطی؛ افزایش دقت و کارایی ماشین آلات و در نتیجه افزایش عملکرد محصولات کشاورزی از جمله مزایای کاربرد روبات ها در عملیات مختلف کشاورزی است.

امروزه در اغلب کشورهای توسعه یافته جهان تمامی عملیات کشاورزی به روبات ها سپرده شده است. سیستم های خودکار و نیمه خودکاری که از شخم و آماده سازی خاک مزرعه گرفته تا برداشت و بسته بندی محصول را با دقت تمام بر عهده دارند.

پهبادها

هواپیماهای بدون سرنشین یا پهباد، هواپیمایی بدون احتیاج به خلبان بوده که پرواز خود را توسط کامپیوترهای موجود در وسیله به طور خودکار و مستقل، و یا توسط کنترل از راه دور یک خلبان بر روی زمین و یا در وسیله نقلیه دیگری انجام می دهد.

طی سال های اخیر استفاده از پهبادها در کشاورزی افزایش قابل توجهی یافته است. اتحادیه بین ‌المللی سیستم ‌های حمل‌ و نقلی بدون سرنشین پیش ‌بینی کرده که در سال 2025 میلادی 80 درصد استفاده از پهپادها در بازار تجاری دنیا به کاربرد آنها در صنعت کشاورزی اختصاص خواهد یافت.

فناوری پهباد از طریق تجزیه و تحلیل دقیق خاک و وضعیت مزارع، تأمین عناصر مغذی مورد نیاز برای رشد بهینه محصولات، محلول پاشی بر روی سطح سبز موثر مزرعه، نظارت بر رشد گیاهی، آبیاری و نیز ارزیابی وضعیت سلامت محصولات کشاورزی انقلابی در عرصه پرورش محصولات زراعی و باغی به پا کرده است.

کشت عمودی بدون خاک

افزایش روزافزون جمعیت دسترسی به سطح زیر کشت کافی را برای پرورش مواد غذایی با مشکلات فراوانی روبرو ساخته است. اراضی بسیاری در کشورهایی از قبیل ایران، آمریکا، کانادا و روسیه وجود دارد که به عللی همچون کیفیت پایین خاک، وجود عناصر سمی و فلزات سنگین برای کشاورزی مناسب نبوده و به حال خود رها شده اند.

در کشت بدون خاک محیط رشد گیاهان کاملاً تغییر کرده و تمامی وابستگی های گیاه به خاک حذف می شود. جانشین های خاک در این روش از کشت، مواد پلی اتیلنی، پرلیت، زئولیت، پلاستیک اسفنجی و ... هستند. این مواد مطابق با نوع گیاه، چگونگی تولید و شرایط اقلیمی محیط کشت مورد استفاده قرار می گیرند.

در این روش گیاهان توسط محلول های غذایی که متشکل از مواد مغذی و عناصر ضروری (از جمله نیتروژن، فسفر، پتاسیم و کلسیم) هستند، پرورش داده می شوند. گیاهان جوانه زده و ریشه دار شده بر روی لایه نازکی از محلول غذایی مستقر شده و محلول غذایی و اکسیژن به وسیله پمپ های جداگانه ای به طور پیوسته در دسترس ریشه آنها قرار می گیرد.

سیستم های کشت بدون خاک می تواند به شکل عمودی استقرار یابد. کشت عمودی به دلیل استفاده بهینه از فضا به ویژه در مناطقی با شدت نور کافی قادر است منجر به حصول عملکرد و سود آوری بیشتر شود. تراکم گیاهی در سیستم عمودی در مقایسه با سیستم افقی می تواند تا سه برابر افزایش یابد، که این امر منجر به افزایش عملکرد در واحد سطح می شود.

در حال حاضر از مزارع عمودی بدون خاک در کشورهایی مثل ژاپن که فضای کمی برای کشت و زرع دارند استفاده فراوانی می شود. گیاهان در داخل ساختمان های چند طبقه نظیر آسمان خراش ها و در اتاق هایی با نور مصنوعی یا گلخانه های عمودی پرورش داده می شوند.

توسعه پایدار کشاورزی در ایران نیازمند سیاستگذاری در حوزه فرهنگ سازی و ترویج کاربرد فناوری های نوین و پربازده است. عوامل مختلفی از جمله عدم آگاهی کشاورزان و ضعف اطلاع رسانی، منجر به عدم بکارگیری این گونه فناوری ها شده است. گسترش استفاده از فناوری های نوین در بخش کشاورزی ایران نیازمند برنامه ریزی های کلان جهت افزایش سطح سواد شاغلین این بخش؛ راه اندازی ایستگاه های ترویج و مشاوره در مراکز روستایی و تسهیل تأمین تسهیلات کم بهره، امکانات زیربنایی و خدماتی است.