به‌گفته کارشناسان، تا سال ۲۰۵۰ جمعیت جهان با افزایش قابل‌توجهی روبه‌رو است و انسان‌ها به ۷۰ درصد غذای بیشتری احتیاج خواهند داشت. از طرفی هم، تغییرات اقلیمی و تاثیراتش موجب غیرقابل پیش‌بینی شدن وضعیت کشاورزی در جهان شده، بنابراین باید غذای بیشتری را با زیر کشت بردن زمین کمتری تولید کنیم. فناوری راه‌های میانبر زیادی را برای افزایش محصولات کشاورزی ارائه داده است. امروزه گلخانه‌های هیدروپونیک، کشاورزی عمودی و گلخانه‌های هوشمند نمونه‌های موفق کاربرد فناوری و اینترنت اشیا در کشاوزی است که بشر را به‌سمت تولیدات بیشتر با درجه سلامت بالاتر هدایت کرده است. صمت در این گزارش به شرح چند نمونه داخلی کاربرد فناوری در گلخانه‌ها از جمله گلخانه‌های هیدروپونیتیک، گلخانه‌های هوشمند و آبیاری برمبنای اینترنت اشیا پرداخته است.

کشاورزی بین زمین و آسمان

ورتیکال فارمینگ یا کشاورزی عمودی مفهوم بسیار نو و جدیدی است که مهم‌ترین مزیتش صرفه‌جویی در آب است. در مزارع و گلخانه‌ها، زمین‌های بزرگ با چاه‌های پر از آب نیاز است، اما در کارخانه گیاهی که کشت طبقاتی است، نیاز به آب به حداقل می‌رسد و با ایجاد طبقات بیشتر می‌توان در هر جایی با کمترین میزان مصرف آب کشاورزی کرد و برخلاف مزارع، بدون توجه به فصول سال دوره رشد گیاه را بیش از سه‌برابر کوتاه و بدون استفاده از سموم و آفت‌کش‌ها محصولی سلامت را روانه بازار کرد. برای مثال، در یک مترمربع ۶ عدد کاهو را می‌توان کشت کرد و اگر همین یک مترمربع طبقه‌بندی شود و در ۱۰طبقه ارائه شود، همین امر باعث ۱۰برابر شدن محصول نهایی می‌شود. تولید محصول در ورتیکال فارمینگ یا کشاورزی عمودی مستلزم این است که تکنولوژی‌های این حوزه از جمله نور لازم برای رشد گیاه، مدنظر قرار بگیرد.

کشاورزی بدون آب، بدون خاک

هیدروپونیک یا آب‌کشت، یکی از روش‌های خلاقانه تولید محصولات کشاورزی بدون خاک و سم و با کمترین نیاز به آب با استفاده از محلول مغذی است. در ایران، ده‌ها گلخانه به این روش راه‌اندازی شده‌اند و هزاران نفر به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم مشغول به‌کار هستند. کارشناسان معتقدند که این روش از کشت می‌تواند افزون بر تولید، بیشتر در مقایسه با کشت سنتی، اشتغالزا باشد و تا حد زیادی از رخداد وقایعی چون به‌خطر افتادن امنیت غذایی بکاهد. بهاره کاویانی از فعالان عرصه دانش‌بنیان در حوزه کشت گلخانه‌ای به‌روش هیدروپونیک در گفت‌وگو با صمت گفت: واضح است که کم‌آبی یکی از معضلات جهان امروز است. در واقع کم‌آبی و خشکسالی‌ها ناشی از گرمایش زمین و افزایش جمعیت جهان است که به‌طورمشخص زندگی انسان را دگرگون می‌کند. این تاثیرات در ایران به‌طورجدی ملموس است و سال به سال شاهد آثار زیانبار آن هستیم. یکی از موارد مهم در کشاورزی که منابع غذایی کشور را تامین می‌کند، هدر رفتن آب است، به‌همین‌دلیل بکارگیری روش‌های نوین فناوری که به کاهش مصرف آب بینجامد، می‌تواند تاثیر جدی بر کشاورزی بگذارد و مانع از به‌خطر افتادن امنیت غذایی شود. یکی از این روش‌ها، کشت هیدروپونیک است که مصرف آب را کاهش می‌دهد.

برداشت چندباره در یک سال

وی گفت: سیستم‌های نانوبابل یا افزایش‌دهنده اکسیژن آب در کشاورزی هیدروپونیک کاربردی اصلی و مهم دارد، به‌همین دلیل است که در کشت هیدروپونیک به‌طورمشخص میزان مصرف آب کاهش می‌یابد. در این روش، میزان اکسیژن محلول در آب تا ۳برابر افزایش داده می‌شود که بر راندمان تولید، تاثیر جدی خواهد داشت و باعث باروری زودتر محصول می‌شود. این در حالی است که خللی به کیفیت محصولات کشاورزی وارد نمی‌شود و محصول زودتر از کشت سنتی بارور می‌شود، همچنین با کوتاه‌تر شدن زمان کشت به‌لحاظ کمی، سود زیادتری برای صاحبان این نوع کشت دارد؛ در حقیقت چند بار در سال می‌توان برداشت داشت. کاویانی گفت: همان‌گونه که پیش‌تر اشاره شد، افزایش‌دهنده نانواکسیژن در آب، میزان پایداری اکسیژن در آب را بالا می‌برد و باعث می‌شود اکسیژن بیشتری به گیاه برسد. این امر تاثیر مستقیم در روند رشد و کوتاه شدن زمان آن خواهد داشت. هرچقدر که راندمان کشت را بالا ببریم، سرمایه‌گذاران تمایل بیشتری برای ورود به این حوزه خواهند داشت، چرا که سرمایه‌گذاری اولیه اهمیت زیادی در توسعه کشت هیدروپونیک نسبت به کشت سنتی دارد.

۴۵روزه یک کاهوی کامل پرورش دهید

وی افزود: در کشت هیدروپونیتیک عواملی مثل نداشتن نور کافی برای رسیدن به گیاهان یا نداشتن وقت کافی برای رسیدگی به گیاهان، اثرگذار نیست و با اینترنت اشیا همه آنها کنترل می‌شود؛ در این روش در عرض ۴۵ روز می‌توان یک دانه کاهو را به یک کاهوی کامل تبدیل کرد.

سنسورهای هوشمند آبیاری می‌کنند

اصغر امانی از دیگر فعالان دانش‌بنیان است که محصولاتی در زمینه مدیریت هوشمند آبیاری کشاورزی و ابزارهایی مبتنی بر اینترنت اشیا را برای توسعه کشاورزی و گلخانه‌های هوشمند تولید کرده است. وی در گفت‌وگو با صمت گفت: عملکرد دستگاه‌های هوشمند آبیاری این‌گونه است که سنسورهای هوشمند رطوبت خاک و میزان نم نسبی آن را اندازه‌گیری می‌کنند و با محاسبه مقدار آن در صورت نیاز به آبیاری، دستور آبیاری به سیستم مرکزی ارسال می‌شود و به‌صورت خودکار زمین بدون دخالت انسان آبیاری می‌شود و زمانی که زمین سیراب شد، دستور قطع آبیاری از سوی همان سنسورها ارسال می‌شود.

وی با اشاره به اهمیت میزان مصرف آب با استفاده از این سنسورها افزود: سنسورها به‌گونه‌ای تنظیم شده‌اند که زمین در زمان ساعات تابش نور خورشید آبیاری نمی‌شود، چرا که این نوع آبیاری موجب هدررفت آب می‌شود. همچنین، در زمان‌های بارندگی و وزش باد شدید زمین باز هم آبیاری نمی‌شود. در واقع، زمانی آبیاری انجام می‌شود که این عمل در بهینه‌ترین حالت خود باشد تا از مصرف بی‌رویه آب جلوگیری شود. میزان آب مصرفی در این روش هوشمند بیش از ۵۰ درصد نسبت به آبیاری سنتی کاهش می‌یابد. مهم‌ترین مزیتی که این روش دارد، علاوه بر مصرف بهینه آب، مدیریت از راه دور است، یعنی افراد می‌توانند بدون حضور در مکان، از طریق تلفن‌های هوشمند، نظارت کافی بر زمین کشاورزی خود داشته باشند.

امانی درباره نحوه کار سنسورهای هوشمند آبیاری گفت: سنسورها به‌صورت وایرلس (بدون سیم) به دستگاه پردازنده متصل و در جایی نزدیک منبع آب نصب می‌شوند. این سیستم علاوه بر انرژی برق از انرژی تولیدشده توسط پنل‌های خورشیدی هم استفاده می‌کند و دستگاه پردازنده می‌تواند به‌صورت خودکار بدون دخالت انسان عملیات آبیاری را انجام دهد.

امانی افزود: دستگاه‌ها متنوع هستند و کاربردشان براساس اراضی موجود تعیین و مشخص می‌شود. این سیستم برای گلخانه‌های هوشمند کارآیی بسیاری دارد. همچنین، در باغات کوچک و ویلاها هم می‌توان استفاده کرد و زمین‌های عریض را هم با ایستگاه‌های زیاد پوشش داد. در واقع زمین و گلخانه‌ای وجود ندارد که نتوان از سنسورهای هوشمند بهره‌برداری کرد.

ارزان‌تر به نسبت نمونه خارجی

امانی بااشاره به هزینه نصب این سیستم در گلخانه‌ها گفت: از آنجایی که این دستگاه‌ها در داخل تولید می‌شوند، نسبت به نمونه خارجی ارزان‌تر هستند و نرخ آن نصف نمونه وارداتی آن است و بستگی به متراژ گلخانه دارد. در کل، نسبت به کارکرد و صرفه‌جویی آب، صرفه اقتصادی بالایی دارد و این روش موجب افزایش کیفیت محصولات نیز می‌شود. وی بااشاره به اندازه‌گیری پارامترهای دیگر زمین نظیر میزان سموم شیمیایی گفت: در آینده‌ای نزدیک قصد داریم چنین مکانیزمی را برای اندازه‌گیری میزان کود موجود زمین به کار بیندازیم. وی بااشاره به اهمیت کاربرد ابزارهای مبتنی بر اینترنت اشیا در صرفه‌جویی مصرف آب گفت: متاسفانه درصد زیادی از منابع آبی سرزمین‌مان به‌دلیل استفاده ناصحیح و عدم به کار بردن فناوری از بین رفته است و اکنون در گام‌های نخست هوشمندسازی هستیم. طبق آمارها اگر روش‌های درست‌تری را در بهره‌گیری از آبیاری به کار می‌گرفتیم تا ۹۰ درصد صرفه‌جویی می‌شد و تنها ۱۰ درصد آب مورداستفاده قرار می‌گرفت که با این روش با آب بسیار کم می‌توان آبیاری کرد. امانی ارزان بودن آب در کشور را دلیل بی‌توجهی کشاورزان نسبت به کاربرد سیستم‌های مبتنی بر فناوری و اینترنت اشیا دانست و گفت: از آنجایی که تاکنون آب به‌عنوان کالایی ارزان در اختیار کشاورزان قرار گرفته، هنوز کاربرد چنین سیستم‌هایی تبدیل به نیاز نشده است و اصلا جا نیفتاده و تبلیغات گسترده‌ای هم صورت نگرفته است. به‌همین‌دلیل بیشتر کشاورزان ترجیح می‌دهند از روش‌های سنتی بهره بگیرند. به‌گفته وی، هزینه راه‌اندازی این سیستم در یک زمین یک هکتاری، ۲۰ میلیون تومان خواهد بود. یعنی با این میزان هزینه‌کرد، می‌توان یک زمین یک هکتاری را برای همیشه به‌صورت هوشمند آبیاری کرد. ناگفته نماند که ۲۰ میلیون تنها برای نصب سنسورها است و هزینه لوله‌ها و اتصالات در این نرخ لحاظ نشده، البته هزینه زیادی هم ندارد. جالب است که نسبت به افزایش هکتار، قیمت‌ها به‌صرفه‌تر هم خواهد بود و نسبت ریالی آن بالا نمی‌رود.

۴۰۰ درصد محصول بیشتر با اینترنت اشیا

از دیگر دستاوردهای فناورانه دانش‌بنیان‌های کشورمان، گلخانه هوشمند مینیاتوری است. همان‌گونه که از نام آن می‌توان فهمید، کوچک و مبتنی بر سیستم کشاورزی هیدروپونیک است. یک شرکت فناور مستقر در پارک علم و فناوری دانشگاه تهران گلخانه هوشمندی طراحی کرده است که استفاده از آن می‌تواند تا ۹۵ درصد مصرف آب را کاهش دهد؛ این گلخانه هوشمند به‌گونه‌ای طراحی شده است که باوجود مصرف کمتر کود، محصول بیشتری در آن کشت، داشت و برداشت، ۴۰۰ درصد محصول بیشتری در این روش تولید می‌شود و مصرف آب نیز تا ۹۵ درصد کاهش پیدا می‌کند و همچنین ۶۰درصد کود کمتری مصرف می‌شود.

الهه اکبرنژاد، مدیرعامل این شرکت دانش‌بنیان گفت: کار ما کشاورزی هوشمند با استفاده از سیستم‌های مبتنی بر اینترنت اشیا است.

در کشاورزی، عوامل رشد گیاه بسیار مهم هستند که شامل کنترل دما، رطوبت، حاصلخیزی خاک، میزان دی اکسیدکربن محیط یا PH آب است و می‌توانیم با استفاده از میکروکنترلرها برای آن برنامه‌نویسی انجام دهیم که نوردهی و آبیاری هوشمند داشته باشد و زمانی که سنسورها به ما داده‌ها را منتقل کنند ما می‌توانیم آنها را در راستای بهینه‌شدن مصرف انرژی از جمله آب و برق به محصول بهتر، باکیفیت‌تر و با امکانات کمتر تبدیل کنیم.

سخن پایانی

بنابراین هرچقدر راندمان را از لحاظ میزان برداشت و کیفیت محصول کوتاه‌تر کنیم، به سرمایه‌گذاری بیشتری منجر می‌شود. در بسیاری از مناطق کشور به‌دلیل اینکه دیگر کشاورزی سنتی پاسخگو نیست، بحث پناهندگان اقلیمی و مهاجران به‌شدت مسئله‌ساز خواهد بود، بنابراین اگر بتوانیم کشت را با راندمان بالاتری توسعه دهیم، به بازگشت افراد به مناطق روستایی کمک خواهیم کرد که این امر در اشتغال بسیار موثر است.