باغات و مزارع، در طول فصل با چالش‌های مختلفی از جمله تنش‌های محیطی، کمبود یا بیش‌بود عناصر غذایی، آفات، بیماری‌ها و خسارت علف‌های هرز مواجه می‌شوند که هر یک می‌توانند به کاهش عملکرد و کیفیت محصول منجر شوند. علاوه بر این، میزان رشد گیاه، سلامت عمومی آن، وضعیت خاک و نیازهای تغذیه‌ای در طول دوره رشد تغییر می‌کنند و برای تنظیم برنامه‌های کوددهی، آبیاری و سایر عملیات مدیریتی، پایش و بازدید منظم مزرعه ضروری است. این پایش مستمر به کشاورزان این امکان را می‌دهد که با آسیب شناسی دقیق، اقدامات لازم را در زمان مناسب انجام داده و با راندمان بالاتری کشاورزی کنند.
تعریف پایش و بازدید در کشاورزی
پایش و بازدید مزارع یک فرآیند آسیب شناسی است که در آن وضعیت مزرعه از جنبه‌های مختلفی مانند سلامت گیاهان، میزان رشد محصولات، مدیریت منابع آب و خاک، آفات، بیماری‌ها، علف‌های هرز و … مورد بررسی و ارزیابی قرار می‌گیرد. بازدید به عنوان راهکاری برای مدیریت بهتر باغات و مزارع جهت شناسایی و کنترل عوامل محدودکننده عملکرد است.
ضرورت پایش باغات و مزارع
پایش و بازدید منظم مزارع از چند جنبه ضروری است که در زیر به آنها می‌پردازیم.
شناسایی و مبارزه با آفات و بیماری‌ها : پایش منظم مزارع امکان تشخیص زودهنگام آفات و بیماری‌ها را فراهم کرده و با اقدامات کنترلی به‌موقع، از گسترش و خسارت آنها جلوگیری می‌شود.
مدیریت علف‌های هرز : بررسی دوره‌ای مزارع به شناسایی گونه‌های علف هرز، تعیین تراکم آنها و انتخاب بهترین روش‌های کنترل، از جمله مبارزه مکانیکی، شیمیایی یا زراعی کمک می‌کند.
مدیریت بهینه آبیاری : پایش مداوم مزرعه باعث شناسایی نیاز آبی گیاهان، جلوگیری از تنش‌های خشکی یا غرقابی و بهینه‌سازی زمان و مقدار آبیاری می‌شود.
مدیریت بهینه خاک : پایش و آنالیزهای دوره‌ای وضعیت خاک از نظر فشردگی، شوری، مواد آلی و عناصر غذایی، امکان بهبود ساختار و حاصلخیزی خاک را از طریق اقدامات مدیریتی فراهم می‌کند.
ارزیابی وضعیت رشد گیاهان : پایش برخی پارامترهای رشدی ازجمله تعداد جوانه‌ها، تراکم گیاهان، وضعیت گلدهی و تشکیل میوه، وزن دانه / میوه و … می‌توان وضعیت رشدی گیاهان را ارزیابی کرد. ازطرفی، برخی این پارامترها می‌توانند معیارهای مناسبی برای تخمین عملکرد نهایی باشند.
مدیریت بهینه کوددهی : بررسی وضعیت گیاهان و خاک باعث بهینه‌سازی مصرف کودها، جلوگیری از کمبود یا مسمومیت عناصر غذایی و افزایش کارایی کودهای مصرفی می‌شود.
کاهش هزینه‌های تولید : شناسایی و اصلاح مشکلات در مراحل اولیه، از خسارات و هزینه‌های اضافی ناشی از استفاده بیش از حد از نهاده‌ها یا کاهش عملکرد جلوگیری می‌کند.
بهبود عملکرد محصولات : مدیریت دقیق و به‌موقع عوامل زراعی از طریق پایش منظم، به رشد متوازن گیاهان، افزایش کیفیت و کمیت محصول و در نهایت بهبود سودآوری کمک می‌کند.
روش‌های پایش و بازدید مزارع
روش‌های مختلفی برای پایش مزارع وجود دارند که از روش‌های سنتی بازدید میدانی تا فناوری‌های نوین را شامل می‌شود. انتخاب مناسب‌ترین روش، به شرایط مزرعه، نوع محصول و امکانات موجود بستگی دارد.
بازدید سنتی
بازدید و پایش سنتی مزارع شامل روش‌هایی است که بدون استفاده از فناوری‌های پیشرفته و با تکیه بر مشاهده مستقیم، نمونه‌برداری و تجربه کشاورز یا کارشناس بصورت میدانی انجام می‌شود. این روش‌ها همچنان در بسیاری از مزارع، به‌ویژه مزارع کوچک و متوسط، کاربرد دارند و می‌توانند اطلاعاتی درباره وضعیت مزرعه ارائه دهند.
روش‌های سنتی پایش و بازدید مزارع، علیرغم سادگی و هزینه اولیه پایین، دارای معایب متعددی هستند که بهره‌وری و دقت در مدیریت مزرعه را کاهش می‌دهند. برخی از مهم‌ترین معایب این روش‌ها عبارتند از :
- زمان‌بر بودن
- دقت پایین در تشخیص درصورت مهارت پایین کارشناس
- نیازمند تجربه و دانش بالای فرد بازدید کننده
- توصیه با نظر شخصی کارشناس و نه بررسی ابعاد مختلف موضوع
- عدم ثبت و پردازش داده‌ها
- و …
پایش ماهواره‌ای
پایش مزارع با استفاده از ماهوارهها به کمک حسگرهایی که روی ماهوارهها نصب شده‌اند انجام می‌شود. این حسگرها داده‌هایی از سطح زمین جمع‌آوری کرده و اطلاعاتی مانند میزان بازتاب نور از پوشش گیاهی، دمای سطح زمین و رطوبت خاک را ثبت می‌کنند. تصاویر ماهواره‌ای در طول موج‌های مختلف گرفته می‌شوند و با پردازش آنها، شاخص‌های مختلفی مانند NDVI (شاخص پوشش گیاهی نرمال‌شده) محاسبه می‌شود.
این داده‌ها می‌توانند نشان‌دهنده سلامت گیاهان، تنش‌های محیطی و تغییرات رشد محصول باشند. اما بصورت مستقیم نمی‌توانند نوع عارضه را تشخیص دهند.
مزایای پایش مزارع با تصاویر ماهواره‌ای
برخی از مزایای استفاده از این روش بصورت زیر است:
- پوشش وسیع و امکان پایش مزارع بزرگ
- قابلیت مقایسه داده‌ها در طول زمان
- کاهش نیاز به بازدیدهای مکرر
- امکان تلفیق با سایر فناوری‌ها
معایب پایش مزارع با تصاویر ماهواره‌ای
پایش ماهواره‌ای علیرغم برخی مزایا، دارای معایبی نیز بصورت زیر است:
محدودیت در جزئیات : وضوح تصاویر ماهواره‌ای معمولاً در حد 10 تا 30 متر است، بنابراین برای بررسی جزئیات دقیق مانند تشخیص دقیق نوع بیماری‌های گیاهی چندان مناسب نیست.
تأخیر در دریافت داده‌ها : برخی ماهوارهها فقط در بازه‌های زمانی مشخصی از یک منطقه عبور می‌کنند، بنابراین امکان دریافت داده‌های لحظه‌ای همیشه وجود ندارد.
محدودیت در شرایط آب‌وهوایی : در مناطق ابری یا هنگام بارندگی، تصاویر ماهواره‌ای در طیف مرئی ممکن است بی‌کیفیت باشند، هرچند تصاویر مادون قرمز و راداری می‌توانند تا حدی این مشکل را برطرف کنند.
محدودیت در تفکیک عارضه‌ها : تصاویر ماهواره‌ای بر اساس بازتاب طیفی از سطح زمین در طول موج‌های مختلف ثبت می‌شوند، اما تفکیک دقیق نوع آفات و بیماری‌های گیاهی به دلیل شباهت طیفی بسیاری از آنها و همچنین ناچیز بودن تغییرات بازتابی در مراحل اولیه آلودگی، عملاً امکان‌پذیر نیست. درواقع، این تصاویر بیشتر برای شناسایی مناطق دچار مشکل (برخی مشکلات محدود) و هشدار اولیه به کار می‌روند تا کشاورزان بتوانند مناطق مشکوک را شناسایی کرده و بررسی‌های دقیق‌تری انجام دهند.
به دلیل هم‌پوشانی طیفی بسیاری از عوامل تنش‌زا و تغییرات فیزیولوژیکی مشابه در گیاهان، شناسایی مستقیم و دقیق نوع آفت یا بیماری تنها بر اساس داده‌های ماهواره‌ای امکان‌پذیر نبوده و نیازمند روش‌های مکمل مانند تصویربرداری با وضوح بالاتر، حسگرهای طیفی پیشرفته زمینی و تحلیل داده‌های میدانی است.
پایش باغات و مزارع با پهپادها
پهپادها نیز مانند ماهوارهها از طیف‌سنجی برای تجزیه و تحلیل وضعیت مزارع استفاده می‌کنند، اما تفاوت‌هایی در نحوه عملکرد آنها وجود دارد.
پهپادهای مجهز به دوربین‌های طیفی و حسگرهای پیشرفته برای بررسی وضعیت زمین‌های کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پهپادها بسته به نوع سنسورهای نصب شده می‌توانند تصاویر رنگی، مادون قرمز نزدیک (NIR)، چندطیفی (MSI) و فراطیفی (HSI) از مزارع ثبت کنند. با پرواز بر فراز زمین‌ها و اسکن مزرعه، داده‌هایی از رشد گیاهان، تنش‌های محیطی، میزان رطوبت خاک، تراکم پوشش گیاهی و علائم بیماری یا آفات جمع‌آوری می‌شود. این داده‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای تحلیل تصویر پردازش شده و شاخص‌های مختلفی مانند NDVI (شاخص نرمال‌شده پوشش گیاهی)، NDWI (شاخص رطوبت)، SAVI (شاخص پوشش گیاهی تعدیل‌شده برای خاک‌های خشک) و LST (دمای سطح زمین) استخراج می‌شوند.
تفاوت ماهوارهها و پهپادها در پایش مزارع
ماهوارهها و پهپادها هر دو بر پایه طیف‌سنجی کار می‌کنند، اما در نحوه جمع‌آوری داده‌ها تفاوت‌هایی دارند.
- ماهوارهها اطلاعات طیفی را از ارتفاع بالا، معمولاً صدها تا هزاران کیلومتر از سطح زمین، ثبت می‌کنند که امکان پایش مزارع در مقیاس وسیع را فراهم می‌آورد. در مقابل، پهپادها از ارتفاع پایین‌تر، معمولاً چند ده تا چند صد متر، داده‌برداری می‌کنند و به همین دلیل می‌توانند تصاویر با وضوح بسیار بالاتری ارائه دهند.
- از نظر وضوح مکانی، تصاویر ماهواره‌ای معمولاً وضوح پایین‌تری دارند (برای مثال، ۱۰ تا ۳۰ متر در هر پیکسل)، درحالی‌که پهپادها می‌توانند تصاویری با وضوح سانتی‌متری ثبت کنند که امکان مشاهده جزئیات دقیق‌تر از وضعیت گیاهان و زمین را فراهم می‌کند.
- تفاوت در وضوح و ارتفاع پرواز باعث می‌شود که ماهوارهها برای پایش کلی و ارزیابی روندهای طولانی‌مدت مناسب‌تر باشند، درحالی‌که پهپادها برای بررسی‌های جزئی، تشخیص مشکلات موضعی و تصمیم‌گیری‌های سریع‌تر کاربرد بیشتری دارند.
با توجه به فناوری‌ها و تجهیزات پیشرفته‌ای که در پهپادهای کشاورزی به کار رفته است، هزینه استفاده از این روش برای پایش باغات و مزارع نسبتاً بالا بوده و می‌تواند کاربرد گسترده آن را محدود کند.
با توجه به اینکه پهپادها و ماهوارهها هر دو از فناوری طیف‌سنجی برای پایش مزارع بهره می‌برند، این روش نیز با محدودیت‌هایی در تفکیک و تشخیص دقیق انواع آفات، بیماری‌ها و سایر عوارض زراعی مواجه است و امکان شناسایی دقیق نوع مشکل را فراهم نمی‌کند.
پایش مزارع با حسگرها (اینترنت اشیاء)
در این روش، حسگرهای مختلفی در مزرعه نصب می‌شوند تا داده‌های لحظه‌ای در مورد شرایط محیطی و وضعیت گیاهان جمع‌آوری کنند. این حسگرها می‌توانند اطلاعات مختلفی از جمله رطوبت خاک، دما، pH خاک، میزان نور، گازهای محلول در هوا (مانند دی‌اکسیدکربن)، سطح اکسیژن و حتی تغییرات شیمیایی در گیاهان را اندازه‌گیری کنند. حسگرهای زمینی معمولاً به‌صورت مستقیم در خاک یا نزدیک به گیاهان نصب می‌شوند. این حسگرها می‌توانند به طور دائم و در زمان واقعی داده‌ها را ثبت کرده و به یک سیستم مرکزی ارسال کنند.
حسگرهای زمینی علیرغم دقت بالا و توانایی در اندازه‌گیری پارامترهای مختلف، محدودیت‌هایی دارند که می‌تواند کاربرد آنها را در برخی موارد محدود کند.
یکی از مهم‌ترین معایب حسگرها این است که نمی‌توانند تمامی پارامترهای مورد نیاز برای پایش مزرعه را ارزیابی و تشخیص دهند. به‌عنوان مثال، حسگرهای زمینی نمی‌توانند به‌طور مستقیم انواع بیماری‌ها، آفات یا سایر مشکلات فیزیولوژیکی گیاهان را شناسایی کنند.
همچنین، این حسگرها ممکن است تحت تاثیر شرایط جوی و محیطی سخت (مثل باران، گرد و خاک یا سرما) قرار گیرند و عملکردشان دچار اختلال شود. علاوه بر این، حسگرها معمولاً برای پایش بخش کوچکی از مزرعه یا باغ مناسب هستند و به همین دلیل قادر به پوشش‌دهی تمامی نواحی زمین به‌صورت هم‌زمان نیستند، که این خود می‌تواند باعث کاهش کارایی در محیط‌های بزرگ شود.
پایش و بازدید مدرن مزارع
همانطور که در بالا مطالعه کردید، استفاده هر یک از روش‌های پایش و بازدید ذکر شده، دارای مزایا و معایبی هستند که به تنهایی نمی‌توانند به عنوان یک روش جامع برای آسیب شناسی مزارع استفاده شوند. با کنار هم گذاشتن مزایای هرکدام از روش‌ها و استفاده تلفیقی از آنها می‌توان بصورت دقیق و اصولی، باغات و مزارع را پایش و بازدید کرد.
در روش مدرن پایش می‌توان از تلفیق بازدید میدانی و تحلیل و ارزیابی داده‌های دریافتی از مزرعه و درصورت نیاز از داده‌های ماهواره‌ای و سنسورها استفاده کرد.
نقشه بالا با استفاده از داده‌های ارسالی از بازدید میدانی و بوسیله نرم‌افزارهای تخصصی درون‌یابی و ترسیم شده است.
در این روش بازدید، الزامی ندارد که کارشناس بازدیدکننده مهارت تحلیلی بالایی داشته باشد، بلکه با استفاده از چک‌لیست‌ها و راهنماهایی که در اختیار دارد، مشکلات و عارضه‌ها را بصورت میدانی عین سنجی کرده و میزان آنها را بصورت کمی گزارش می‌کند. این داده‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی، درون‌یابی شده و نقشه پراکنش آفات، بیماری‌ها و عارضه‌های دیگر رسم می‌شود. از طریق این نقشه‌ها می‌توان بصورت دقیق و نقطه‌ای مشکلات مزرعه را مدیریت کرد که تاثیر زیادی در کاهش هزینه‌ها و افزایش راندمان تولید دارد.
مزایای بازدید مدرن برای کشاورز
برخی از مزایای بازدید مدرن باغات و مزارع بصورت زیر است:
- بازدید مستقیم و توجه به تمام جزئیات توسط کارشناس
- قابلیت بازدید و شناسایی تمام مشکلات موجود حتی آفات و بیماری‌ها
- تهیه گزارش کامل از وضعیت موجود برای هر بازدید
- توصیه فنی توسط کارشناس متخصص و با بررسی تمام جنبه‌ها
- ثبت کامل اطلاعات و تحلیل در انتهای هر فصل رشد
- مدیریت نقطه‌ای براساس نقشه‌های ارزیابی
از معایب این مدل بازدید می‌توان به هزینه نسبتاً بیشتر نسبت به تصاویر ماهواره‌ای اشاره کرد. ازطرفی نسبت به پهپادها و سنسورها هزینه کمتری دارد.
بخش نظرات
دیدگاهتان را در ارتباط با این مطلب آموزشی بنویسید!