الهندسة الزراعية وحلول Agtech

إن القرن الحادي والعشرين يمثل تحدياً للصناعات الزراعية والزراعية. بفضل مرافق الرعاية الصحية الأفضل والأفضل سهولة الوصول إليها، ارتفع عدد سكان العالم إلى 2,5 مليار نسمة في عام 1950 إلى 7,5 مليار نسمة في عام 2017 وفقًا لتقديرات الأمم المتحدة. ومن المتوقع أن ينمو إلى ما يقرب من 10 مليارات بحلول عام 2050. إن تغذية العديد من الأفواه يشكل احتمالاً مرعباً حتى قبل أن نضع في اعتبارنا أن العالم قادر حالياً على تلبية 70 في المائة فقط من طلبه على الغذاء تاركاً العديد من الناس يعانون من سوء التغذية أو يواجهون المجاعة.

التكنولوجيا في الزراعة

وتستخدم في الزراعة أحدث التكنولوجيات، بما في ذلك أجهزة الاستشعار، والذكاء الاصطناعي، وتحليلات البيانات الضخمة، لتحسين الكفاءة وتقليل استخدام الموارد. الصناعة الزراعية هي الصناعة الأكثر تقليدية وتشمل التكنولوجيا مجموعة واسعة من التحديات.

• الحاجة إلى التكنولوجيا الزراعية

  إن التحدي الكبير التالي الذي تواجهه الزراعة في القرن الحادي والعشرين يأتي من التوسع الحضري السريع. وفي عام 2008، وللمرة الأولى في تاريخ العالم، تجاوز عدد سكان الحضر عدد سكان الريف، ومن المرجح أن يستمر هذا الاتجاه في المستقبل المنظور مع توقع أن يكون 60 في المائة من سكان العالم من سكان الحضر بحلول عام 2025. وقد أدى ذلك إلى انخفاض حاد في المساحة المزروعة وكذلك في النسبة المئوية لقوة العمل العاملة العاملة في الانشطة الزراعية. ورغم أن هذه المشكلة قابلتها إلى حد كبير زيادة الإنتاجية عن كل هكتار وعن كل عامل بمساعدة التكنولوجيا الزراعية (أو التكنولوجيا الزراعية) واعتماد ممارسات زراعية تتسم بالكفاءة، وقد أدى الاتجاه المستمر للتوسع الحضري إلى زيادة كبيرة في الضغط على المهندسين الزراعيين للتوصل إلى حلول جديدة مبتكرة للتكنولوجيا الزراعية.

  ومع ذلك، فإن أكبر تهديد للزراعة وبالتالي للأمن الغذائي في القرن الحادي والعشرين هو خطر تغير المناخ. ومع تغير المناخ ونمط المناخ، أصبحت الممارسات الزراعية التقليدية بالية بسرعة في تلبية احتياجات الزراعة. فقد أصبح الأمطار الغزيرة والمطر غير الكافي من الأمور المعتادة في مختلف أنحاء العالم التي تدمر المحاصيل وتخفض الإنتاجية. وقد أصبحت حالات الجفاف جزءا من الحياة في كثير من المناطق، وفي حين ساعدت شبكات التجارة الحديثة على منع المجاعة إلى حد كبير، فإن التأجف أو التضخم الناجم عن ارتفاع تكاليف المنتجات الزراعية أصبح صداعا كبيرا لكثير من البلدان.

  وأخيرا، لا نستطيع أن نقول إن كل التحديات التي تواجهها الزراعة كانت مدفوعة بالعرض. ويدفع الطلب إلى البعض مثل زيادة الطلب على منتج زراعي غريب/غير محلي من جانب الطبقة المتوسطة الحضرية المتنامية. لقد أدت العولمة إلى جانب الصناعات الصحية والصحية السريعة النمو إلى تغيير الأنماط الغذائية التي صمدت أمام قرون من التغيير وأدت إلى ارتفاع الطلب على الأغذية والمنتجات الغذائية الغريبة. وقد أدى ذلك بدوره إلى خلق ضغوط على المزارعين لتعديل المحاصيل وأنماط المحاصيل لمنافسة السلع المستوردة في هذه السوق المربحة. وقد أدى ذلك بدوره إلى زيادة الطلب على حلول مبتكرة للتكنولوجيا الزراعية يمكن أن تمكن المزارعين المحليين من زراعة هذه المنتجات الغذائية الغريبة داخل المنطقة.

  والحل الوحيد لكل هذه المشاكل يتلخص في إنتاج حلول مبتكرة قادرة على زيادة الإنتاجية إلى حد كبير (سواء لكل هكتار أو لكل عامل). وتصميم سبل للسيطرة على البيئة حتى يتسنى السماح للمحاصيل بالنمو في المناطق الغريبة وحماية نفسها من متاعب تغير المناخ.

• الفرص في مجال التكنولوجيا الزراعية

  وعلى الرغم من التحديات العديدة والمتنوعة التي تواجهها الزراعة الحديثة، فإن الصورة بعيدة كل البعد عن قاتمة بالنسبة للمزارعين الحديثيين. والواقع أن الزراعة أصبحت على نحو متزايد سوقاً مربحة للغاية.

  وقد تم بالفعل معالجة السبب الرئيسي للتركيز المتزايد على الصناعات الزراعية. ولا ينتج العالم في الوقت الراهن سوى نحو 70 في المائة من احتياجاته مما يعني وجود فجوة في العرض يمكن سدها بسهولة عن طريق مشاريع جديدة يقوم بها علماء زراعيين طموحون. فضلاً عن ذلك فإن الصناعة الزراعية بالكامل تعاني حالياً من الافتقار المفرط إلى الكفاءة في السوق، والذي يتراوح من الإهدار إلى فرط تشغيل العمالة إلى انخفاض الإنتاجية. وهذا من شأنه أن يزود رجال الأعمال، بمساعدة حلول التكنولوجيا الزراعية ، بسهولة في اختراق الأسواق المربحة في مختلف أنحاء العالم وإعادة الأرباح.

  ومن بين النتائج الإيجابية الأخرى التي تحققت لأصحاب المشاريع الطامحين ارتفاع الطلب على المنتجات الزراعية المتنوعة، وخاصة تلك التي يدفعها قطاع الصحة والعافية. وغالبا ما تكون هذه المنتجات غريبة ويجب استيرادها من مناطق بعيدة من العالم تتكبد تكاليف شحن وتعريفات كبيرة. وتوفر حلول التكنولوجيا الزراعية للمزارعين الفرصة لتخريب هذه التكاليف من خلال تمكينهم من زراعة هذه المنتجات الغريبة محلياً والاستفادة من السوق التي كان من المتعذر الوصول إليها لولا ذلك. البيئة الخاضعة للرقابة الزراعة (CEA) هي واحدة من هذه التقنيات حيث يتم زراعة المحاصيل في إطار هيكل متنام مغلق ومتغيرات مثل درجة الحرارة والرطوبة والضوء والمواد المغذية وثاني أكسيد الكربون يتم التحكم فيها للحفاظ على ظروف النمو الأمثل حتى لأكثر المنتجات صعوبة.

  كما أن حلول التكنولوجيا الزراعية تدفع مشاريع الزراعة الحضرية التي تسعى إلى إنتاج المنتجات حيثما يوجد الطلب، للقضاء على الوسطاء وزيادة الأرباح إلى أقصى حد. فالزراعة الرأسية، وهي ممارسة إنتاج منتجات غذائية مثل الخضراوات في طبقات مكدسة رأسياً، يمكن أن تقلل إلى حد كبير من استخدام الاراضي، مما يمكنها من إنتاج كميات كبيرة من المنتجات في المناطق الحضرية التي يكون فيها الحيز عادة مكدساً. وعلى نحو مماثل، من الممكن أن تعمل حلول الزراعة والتكنولوجيا مثل الري بالتنقيط على الحد بشكل كبير من الاستخدام في المياه، وهو ما من شأنه أن يمكن المزارع من العمل بكفاءة وبطريقة صديقة للبيئة. والواقع أن التكنولوجيا مثل الهيدروفكس تمكن المزارعين حتى من زراعة المنتجات الغذائية من دون تربة باستخدام محاليل المغذيات المعدنية في مذيب للمياه لتوفير هذه المواد الغذائية الأساسية لنمو النباتات.

  وهذا يقودنا إلى نظام الأكوابونيك، وهو حل آخر من حلول إيه التكنولوجيا الزراعية ينمو بسرعة في شعبيته. أكوابونيك. تشير الأكوابونيك إلى نظام يتم فيه تغذية المياه من نظام تربية الأحياء المائية التقليدي (وهي ممارسة تقوم بها الأسماك والرخويات والمخلوقات المائية الأخرى) إلى نظام هيدروبوني حيث تقوم البكتيريا النتريدية بتقسيم المنتج الثانوي في البداية إلى نتريت ثم إلى النترات، التي تستخدمها النباتات كمغذيات. وبمجرد استهلاك المواد المغذية، يعاد تدوير المياه مرة أخرى إلى نظام تربية الأحياء المائية. فالعملية تقلل بشكل كبير من إهدار المياه وتخلق علاقة تكافلية، حيث تزدهر النباتات والمخلوقات المائية. والأهم من ذلك بالنسبة للمزارعين رغم ذلك أن نظام الأكوابونيك يتسم بالكفاءة العالية والإنتاجية العالية في نفس الوقت، الأمر الذي يضمن أرباحاً كبيرة من خلال تقليص التكاليف إلى أدنى حد ممكن.

  وهو لا يتوقف عند هذا الحد. وتسعى شركة الهندسة الزراعية جاهدة إلى توفير حلول جديدة تمكن المزارعين من إنتاج كميات متزايدة من المحاصيل مرة أخرى مما يجعل الزراعة فرصة مربحة جدا.

• الهندسة الزراعية

  تعد الهندسة الزراعية ميدانا معقدا، كما أنها تتعامل مع مجموعة كبيرة ومتنوعة من الوظائف التي تعتبر ضرورية لإنشاء مزرعة فعالة ومنتجة وموثوقة تمكن المزارع من الاستفادة إلى أقصى حد من جميع الموارد المتاحة. ومن أهم هذه العوامل ما يلي:

  تصميم الآلات الزراعية والهياكل الزراعية

  إن الزراعة الحديثة تكاد تكون مرادفاً للآلات التي تؤكد على قدرات المزارعين. وهي تساعد أيضا على استبدال العمالة التي فقدت بسبب التحضر السريع الذي شهدته جميع أنحاء العالم على مدى العقود الستة الماضية. تم تصميم الآلات الزراعية للمساعدة في جميع الوظائف المرتبطة بالزراعة من الحرث إلى الحصاد.

  ربما يكون من الأفضل وصف أهمية الآلات الزراعية باستخدام مثال الحصادة. حصادة الحصادة ثلاث وظائف منفصلة تشكل معًا عملية الحصاد وهي الحصاد والدرس والغربلة في عملية واحدة. وهذه العمليات الثلاث جميعها، إذا تم تنفيذها بدون المحصدة، فإنها تتطلب عمالة كثيفة ولذلك فإن استخدام حاصدة حصادة يقلل بشكل كبير من مقدار العمل المطلوب لإكمال عملية الحصاد.

  وتشمل بعض الآلات الزراعية الشائعة الاخرى الحراثة، وآلات نثر البذور، وآلات الافة، وحتى آلات شجر الاشجار التي يمكن أن تقلل بشكل كبير من الوقت والعمل اللذين يقضيان على الانشطة الزراعية.

  ومن ناحية أخرى، فإن الهياكل الزراعية هي هياكل مصممة للممارسات الزراعية التي تشمل تخزين الحبوب وغيرها من المنتجات الغذائية والمعدات واللوازم الحيوانية أو العلف. فوجود مرافق تخزين جيدة قد يكون أمراً بالغ الأهمية بالنسبة للمزارعين، حيث أن أولئك الذين لا يملكون أي مرافق يمكن بسهولة أن يجبروا على البيع بأسعار تقل عن سعر السوق قبل أن يفسد المنتج.

  تزداد شعبية العواصف الباردة بشكل متزايد لأنها تشكل المرحلة الأولى من سلسلة إمداد باردة جيدة. تستخدم مناطق التخزين الباردة تقنيات التبريد لتخزين المنتجات في درجات الحرارة المنخفضة. هذا يرسل كلّ الجراثيم داخل حالة خامدة / يقلّل نشاطها ويرفع بشكل مثير العمر من الإنتاج ، بالتّالي يقلّل إهدار ويزيد كفاءة. بل إن سلسلة التبريد الجيدة الإدارة قد تسمح للمزارعين باستنتاج أسواق مربحة بعيداً عن مصدر الإنتاج.

  إدارة الموارد الزراعية

  وربما تكون إدارة الموارد الزراعية أهم عامل وحيد في بناء المزارع الحديثة والنظم الزراعية. وقد زاد التوسع الحضري السريع عدد سكان الحضر بطريقة هائلة أصبحت في البلدان المتقدمة النمو مناطق نادرة ويجري التخلي عن العديد من المدن الصغيرة. كما أن الوظائف أيضاً في تحول، حيث تتجاوز فرص العمل في قطاعي الصناعة والخدمات تلك التي يولدها القطاع الزراعي إلى حد كبير، الأمر الذي يؤدي إلى تفاقم الهجرة إلى المراكز الحضرية والصناعية. وأدى ذلك بدوره إلى زيادة المسؤولية عن المجتمعات الزراعية المكلفة بتغذية هذه المراكز الحضرية مع تناقص نسبة منتجي الأغذية إلى المستهلكين باستمرار. وهذا من شأنه أن يجعل إدارة المزرعة أكثر كفاءة وحتمية. إن العامل الأكثر أهمية في إدارة أي مزرعة على نحو فعّال يتلخص في إدارة الموارد مثل الأراضي، والعمالة، والطاقة، والمياه.

  فبداية من الأرض، حيث تقل الأرض تحت الأرض، حتى تقلّ، كان هناك قيادة أكبر للحصول على أقصى استفادة من كل هكتار من الأرض. فالأراضي، أو الإفراط في استخدامها أو إساءة استخدامها، على سبيل المثال، قد يكون لها تأثير سلبي على الإنتاجية ويخل بالتوازن الطبيعي. ومن ثم ليس من غير المعتاد أن تترك قطعة من الأرض وهي تسترد المواد المغذية التي فقدتها. ويمكن للمهندسين الزراعيين وحلول الزراعة والتكنولوجيا الزراعية أن يجدوا سبيلا لحل هذه المشكلة عن طريق تحليل محتويات المغذيات في التربة والتوصية بالمحاصيل التي لن تؤدي إلى استنزاف محتوى المغذيات بقدر أكبر، ولكنها لا تزال تسمح للمزارعين بالانتاج. تعرف هذه الطريقة بالمحصول – التدوير. وعلاوة على ذلك، فإن تقنيات مثل الزراعة الرأسية تسمح للمزارعين بزراعة المزيد من الهكتار الواحد وفي هذه العملية تزيد من غلة الهكتار الواحد زيادة كبيرة. ومن المتوقع أن تكون الزراعة الرأسية والتكنولوجيات المرتبطة بها حيوية في المستقبل مع تحول المزارع ذاتها إلى المناطق الحضرية حيث ستكون الأراضي ذات قيمة عالية.

  أما المورد التالي الذي يتعين معالجته فهو العمالة. ومع تناقص عدد الأشخاص المشاركين في الأنشطة الزراعية، أصبح من الضروري زيادة إنتاجية كل عامل. وكما ورد في الفرع أعلاه، يمكن تحقيق الكثير من ذلك باعتماد آلية زراعية يمكن أن تزيد أو تحل محل العمالة لضمان عدم انخفاض مستويات الانتاج. والواقع أن استخدام الآلات الزراعية الحديثة يميل في كثير من الحالات إلى زيادة مستويات الإنتاج مع انخفاض مستويات الهدر.

  غير أن هذا الاعتماد على الآلات الزراعية قد خلق مشكلة جديدة. وفي الزراعة الحديثة أصبح الحصول على الكهرباء والوقود الرخيص أمراً بالغ الأهمية. وتعمل معظم الآليات الزراعية على الديزل بينما تشكل الكهرباء أهمية لعمل مخازن التبريد، والمطاحن، ونظام الري، وما إلى ذلك. وتقدم الهندسة الزراعية حلين صلبين لهذه المشاكل. أولا، فيما يتعلق بالكهرباء، يدمج مزيج من مصادر الطاقة البديلة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح في الغرف والمطاحن لتوفير نسبة مئوية على الاقل من الكهرباء اللازمة لتشغيل المزرعة. ثانيا، تحول العفة البيولوجية، المتاحة بكميات كبيرة في أي مزرعة، إلى وقود حيوي وتستخدم كبدائل للديزل في الآلات الزراعية. وبإمكانهم معاً أن يقللوا من الاعتماد على الطاقة بشكل فعّال وأن يقللوا من التكاليف في حين يقللون من النفايات في نفس الوقت.

  وأخيراً، فإن إدارة المياه تشكل التحدي الأعظم الذي يواجه المزارع الحديثة. فقد أصبحت المياه العذبة سلعة مكلفة في الآونة الأخيرة، الأمر الذي أدى إلى ارتفاع التكاليف. وعلاوة على ذلك، إذا استمرت الاتجاهات وأصبحت الزراعة الحضرية سائدة كما هو متوقع، فإن المزارع سوف تكون أكثر صعوبة في تلبية الطلب عليها من المياه. وعلى هذا فقد أصبحت إدارة المياه تشكل أهمية قصوى بالنسبة للمزارع الحديثة. ومن حسن الحظ أن هناك العديد من حلول تقنية Ag المصممة بشكل جيد لهذه المشاكل. وبعض هذه النظم، مثل نظم الري جيدة التصميم، موجودة منذ عقود. ويعتبر نظام الري بالرشاشات معيارا من المعايير السائدة اليوم. وهي مبرمجة لتوفير المياه للمحاصيل بشكل دوري مع الحد الأدنى من النفايات. ومع ذلك، فإن نظم الري هذه تحل محلها بسرعة شبكة ري جديدة، بل وبخيلة، تعرف باسم نظام الري بالتنقيط. وتستخدم أنظمة الري بالتنقيط شبكة من الصمامات والأنابيب والمواسير للسماح بتسرب الماء والأسمدة ببطء إلى المناطق الجذرية من النباتات المختلفة لتوفير الأسمدة والمياه في هذه العملية. وتتزايد هذه التكنولوجيات، مثل الهيدروبانيات، من خلال السماح باستخدام المياه مرة أخرى مع تكوين علاقات تكافلية مع تربية الأحياء المائية حتى يتم الحد من هدر المياه.

  مهما كانت الوسائل ومهما كانت الغاية، فإن أكبر نطاق لحلول علم أمراض الزراعة هو مجال إدارة الموارد. ومع تبني المزيد والمزيد من المزارعين لهذه التقنيات والممارسات الجديدة فقد يكون بوسعنا أن نتأكد من أن مزارع المستقبل سوف تكون أكثر رحمة بالبيئة، وأكثر إنتاجية، وأكثر جدوى من حيث التكاليف، وأجل، وأكثر ربحية من أي وقت مضى.

  إدارة المخلفات

  وكما ذكر من قبل، فإن المزارع وصناعة الاغذية، بصفة عامة، تعاني من الهدر. وهذا يؤثر على استدامة المزارع. إن النسبة المئوية من المنتجات المهدرة قد تخلف تأثيراً اقتصادياً كبيرا. وتتطلب إدارة النفايات ثلاثة أجزاء. أولاً، يتم توحيد جميع الأنظمة والعمليات ومراقبتها بشكل مستمر لمنع وتقليل الفاقد إلى أدنى حد. وثانيا، يجري فرز المنتجات الثانوية والنفايات من أجل إعادة استخدامها. وهذا أمر ذو أهمية خاصة بالنسبة للمزارع حيث أن نسبة كبيرة من النفايات التي تنتجها المزارع ذات طبيعة عضوية. وهذا يعني أنه يمكن إعادة معالجتها بيولوجياً من خلال سماد السماد أو وسائل أخرى تستخدم كبغل للأغراض الزراعية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن غازات النفايات التي تنتج أثناء عملية تكوين السماد، مثل ما يمكن التقاطه واستخدامه في توليد الكهرباء والحرارة، عن طريق عملية تعرف باسم التوليد المشترك، والتي يمكن أن تحول النفايات إلى طاقة على نحو فعال. بل إن بعض المنتجات الثانوية الحيوانية والنباتية يمكن تحويلها إلى وقود حيوي يمكن أن يكون بمثابة وقود بديل لتغذية الآلات الزراعية الجائعة. ويستلزم الجزء الأخير من إدارة النفايات معالجة أي نفايات متبقية حتى يمكن التخلص منها بأمان دون أن يؤثر ذلك على البيئة، ولا سيما موارد الأراضي والمياه التي تعتبر حيوية لصيانة الزراعة.

  وتقطع الإدارة الفعّالة للنفايات شوطاً طويلاً في ضمان بقاء المزارع مستدامة وفعّالة من خلال سد الثغرات وتعزيز الإنتاجية.

  متنوع

  وفي حين أن أكبر مجال لحلول التكنولوجيا الزراعية هو تصميم الآلات/الهياكل الزراعية المبتكرة وإدارة الموارد، فإن المهندسين الزراعيين يفعلون المزيد. المسح وتحديد ملامح الأراضي، والتحكم في التعرية وإدارة التربة، وعلم المناخ وعلم الغلاف الجوي، وهندسة الأغذية، وما إلى ذلك. ويمكن أن تجد جميعها استخدامات هامة في المزرعة الحديثة وتساعد على إنشاء مزارع أكثر كفاءة وإنتاجية واستدامة.

• استنتاج

  وفي مختلف أنحاء العالم، تسمح شركة ايه جي–التكنولوجيا للمزارع بتحديث وتلبية المطالب المتزايدة باستمرار من جانب الطبقة الحضرية المتنامية. ومع تفشي نقص التغذية والجوع حتى الآن، فإن التكنولوجيا الزراعية قد تشكل حلاً لسد الفجوة المتزايدة الاتساع في المعروض.

وأياً كانت الوسائل ومهما كانت الغاية فإن نطاق الحلول الزراعية يتزايد باستمرار. ومع تبني المزيد والمزيد من المزارعين لهذه التقنيات والممارسات الجديدة فقد يكون بوسعنا أن نتأكد من أن مزارع المستقبل سوف تكون أكثر رحمة بالبيئة، وأكثر إنتاجية، وأكثر جدوى من حيث التكاليف، وأجل، وأكثر ربحية من أي وقت مضى.

في الشرق الأوسط، نحن نخدم الإمارات العربية المتحدة، المملكة العربية السعودية، عمان، قطر، البحرين، العراق، لبنان، سوريا، مصر، الأردن، ليبيا، تونس، إلخ
وفي أفريقيا، نقدم الخدمات لبلدان من بينها كينيا والجزائر وتنزانيا وجيبوتي وتشاد وغانا ورواندا وأوغندا ونيجيريا وإثيوبيا والمغرب وأنغولا وجنوب أفريقيا، إلخ.

أيضًا، نمد الهند وبنغلاديش وباكستان وأفغانستان وكازاخستان وسريلانكا وملديف وقبرص.