سلام بر همراهان همیشگی پست های آموزشی و فناوری وبسایت رسمی IDH. در این نوشته، قصد داریم مقابله با بحران آب، فناوری های جدیدی که باعث کاهش مصرف آب می‌شود بپردازیم.

بحران آب

بر کسی پوشیده نیست که آب، مایه حیات است.

این روزها صحبت در مورد مصرف آب زیاد مطرح می‌شود و همه نگران کم آبی هستیم.

مصرف خانگی مردم ایران حدود دو برابر آمارهای جهانی است و کاهش میزان بارش در سال‌های اخیر موجب نگرانی‌هایی شده است.

به‌طور معمول مصرف آب در کشور به سه بخش خانگی، کشاورزی و صنعت تقسیم می‌شود که سهم آب مصرفی در کشاورزی طبق آمار حدود ۸۰ درصد است.

اگرچه مصرف بهینه در بخش خانگی می‌تواند کمک شایانی به صرفه‌جویی در مصرف آب کند و بحران کم‌آبی را کاهش دهد، اما نگاه ویژه به بخش آبیاری کشاورزی نیز می‌تواند در نگهداری بهتر منابع آبی نقش بسزایی ایفا کند.

امروزه تکنولوژی به یاری کشاورزی در حوزه آبیاری آمده و روش‌های نوین آبیاری موجب کاهش چشمگیر مصرف آب شده است.

آبیاری هوشمند به‌عنوان جدیدترین روش آبیاری در جهان مطرح شده و با استفاده از روش‌های ترکیبی سعی کرده مصرف آب در بخش کشاورزی را کاهش دهد.

از گذشته تا به حال

در گذشته آبیاری با روش‌های سنتی انجام می‌شد.

در مکان‌هایی که میزان منابع آبی یا بارندگی زیاد است به‌طور معمول از روش‌های غرقابی استفاده می‌شد.

طی سال‌های اخیر به دلیل کاهش بارندگی و خشک شدن زمین‌ها، در مناطقی خشک از روش‌های جدیدتر آبیاری استفاده شده است.

آبیاری قطره‌ای و آبیاری بارانی، روش‌های نوین‌تری نسبت به روش‌های سنتی آبیاری هستند.

در این روش‌ها از تکنولوژی‌های مکانیکی نوین و سیستم‌های جدیدتر استفاده شده است.

با این‌که این روش‌ها نسبت به روش‌های سنتی کاهش چشمگیری در مصرف آب داشته‌اند، اما هنوز هدر رفت و هزینه آنها بالاست.

به‌عنوان مثال در روش آبیاری بارانی با توجه به این‌که باید آب روی تمام سطح زمین پخش شود آب به‌صورت بارانی روی گیاهان پاشیده می‌شود.

این موضوع باعث می‌شود در مناطق گرم بخشی از آب در هوا تبخیر شده و هدررفت آب افزایش یابد.

با پیشرفت تکنولوژی روش‌های نوین وارد عرصه کشاورزی شده که در ادامه آنها را بررسی می‌کنیم.

سیستم های آبیاری هوشمند

مساله هوشمندی هر جا وارد شود بهینه‌سازی را با خود به همراه دارد.

هوشمندی در آبیاری نیازمند جمع‌آوری داده‌هایی است که بتواند براساس این داده‌ها و بررسی روابط آنها اطلاعات تولید کرده و در نهایت با پردازش اطلاعات، دانش تولید کند.

با استفاده از این دانش امکان بهینه‌سازی مصرف آب به وجود خواهد آمد.

در این مسیر، حسگرهای مختلفی برای جمع‌آوری داده‌ها از سطح زمین طراحی شده است.

به‌عنوان مثال تشخیص این‌که خاک دقیقا در چه زمانی به رطوبت نیاز دارد توسط حسگرها قابل پیش‌بینی است.

حسگرهای رطوبت‌سنج در سطح زمین هر لحظه میزان رطوبت خاک را بررسی کرده و داده‌ها را به مرکز جمع‌آوری داده در سیستم طراحی شده ارسال می‌کنند.

داده‌ها به‌صورت خام وارد سیستم شده و روابط بین آنها بررسی می‌شود.

به‌عنوان مثال اگر داده‌های مربوط به میزان رطوبت خاک، روند خشک‌شدن خاک را نشان دهند سیستم شروع به تحلیل شرایط کرده، سیستم‌های آبیاری را برای حفظ رطوبت خاک فعال می‌کند.

در این روش آبیاری، آب فقط زمانی به خاک می‌رسد که نیاز است. به‌این‌ترتیب در مصرف آب صرفه‌جویی خواهد شد.

همچنین در روش هوشمند آبیاری، اطلاعات مربوط به گیاهان مختلف امکان ثبت در سیستم را دارد.

به‌طور کلی همه گیاهان به میزان مساوی نیازمند آبیاری نیستند، شناخت انواع گیاهان در قدیم به‌صورت سنتی توسط کشاورز صورت می‌گرفت و بر اساس این شناخت، میزان آبیاری متفاوت بود، اما در روش نوین با توجه به نوع گیاه و اطلاعات دقیق آن امکان آبیاری به میزان کافی فراهم شده است.

نکته حائز اهمیت این‌که در آبیاری سنتی گاهی گیاه به دلیل آبیاری بیش از حد از بین می‌رفت و محصولات کشاورزی با میزان زیادی آبیاری نتیجه مطلوبی نداشت.

ویژگی های مثبت فناوری های نوین آبیاری

یکی دیگر از دغدغه‌های کشاورزان حضور مستمر در محل باغ یا محیط‌های کشاورزی است.

استفاده از سیستم‌های هوشمند آبیاری می‌تواند کمک شایانی به خودکارسازی بسیاری از بخش‌های کشاورزی داشته باشد.

به‌طور معمول زمان‌بندی آبیاری توسط کشاورزان تنظیم می‌شود، اما در سیستم‌های هوشمند آبیاری امکان تنظیم سناریوی آبیاری برای گیاهان مهیا شده است.

به‌عنوان مثال کشاورزان می‌توانند تنظیم کنند زمان آبیاری در ساعات خنک شبانه‌روز انجام شود تا از هدررفت آب کاسته شود. همچنین با استفاده از تکنولوژی اینترنت اشیا، خاک به‌عنوان یک شیء هوشمند امکان ارسال اطلاعات به دوردست را دارد و سیستم آبیاری نیز از راه دور قابل کنترل است.

حسگرهای موجود در خاک، دوربین‌های قابل نصب در زمین‌های کشاورزی و… امکاناتی هستند که به کشاورزان کمک می‌کنند از راه دور نظارت دقیقی بر زمین‌های کشاورزی خود داشته باشند و بتوانند آبیاری آن را کنترل کنند.

سیستم‌های هوشمند در لحظه، داده‌های عظیم را دریافت کرده و شرایط لحظه به لحظه را به کشاورزان اطلاع می‌دهند.

در این سیستم‌ها در صورت قطع یا ایجاد نقص در سیستم، امکان اطلاع‌رسانی روی تلفن همراه وجود دارد تا در صورت نیاز کشاورزان بتوانند خود را به زمین رسانده و از نزدیک شرایط را بررسی کنند.

همچنین با استفاده از برنامه‌های تلفن همراه مخصوص این سیستم، امکان کنترل دقیق و برنامه‌ریزی کامل آبیاری زمین‌های کشاورزی برای کشاورزان فراهم شده است.

بالاترین سطح هوشمندی در آبیاری

تا اینجا به مسائلی اشاره کردیم که تفاوت سیستم‌های هوشمند آبیاری در کشاورزی را با روش‌های سنتی نشان می‌دهد، اما باید گفت سیستم‌های هوشمند، پا را از این مساله فراتر گذاشته‌اند و امکان پیش‌بینی شرایط را نیز دارند.

این سیستم‌ها با استفاده از موقعیت مکانی و دریافت اطلاعات از سطح زمین و شرایط آب‌وهوایی امکان یادگیری داشته و می‌توانند براساس شرایط موجود بین چند روش موجود آبیاری برنامه‌ریزی شده، بهینه‌ترین حالت را انتخاب کنند.

این سیستم‌ها امکان پیش‌بینی زمان بارندگی را براساس شرایط آب‌وهوایی دارند.

این امکان موجب می‌شود در زمان بارندگی، این شرایط شناسایی و آبیاری با روش خاص انجام شود.

استفاده از روش‌های نوین مانند آبیاری قطره‌ای و بارانی نسبت به روش‌های سنتی کاهش مصرف آب را به همراه داشته‌اند، ولی استفاده از روش‌های هوشمند آبیاری ۳۰ درصد بیشتر در مصرف آب صرفه‌جویی می‌کنند.

ضمیمه!

آب مجازی چیست؟

در بسیاری از کشورها براساس داده‌های به‌دست آمده طی سال‌های مختلف در حوزه کشاورزی، میزان هزینه مصرفی آب برای تولید برخی محصولات کشاورزی محاسبه شده و در صورتی که میزان هزینه آب بالاتر از هزینه واردات این محصولات باشد از کشت آنها جلوگیری می‌شود.

این مساله مهم به‌عنوان آب مجازی مطرح شده، یعنی میزان زیادی آب برای تولید کالا یا محصول نهایی مصرف شده که قابل مشاهده نیست و برای به‌دست آوردن این محصول هزینه شده و در بافت آن قابل مشاهده نیست.

در واقع آب مهم‌ترین دارایی کشورها برای بقاست، در نتیجه در صورتی که این کالای مهم در ازای به‌دست آوردن کالاهای کم‌اهمیت‌تر مصرف شود، ضرر بیشتری برای کشور خواهد داشت.

به‌این‌ترتیب در صورت نکاشتن برخی از محصولات کشاورزی کم‌اهمیت که مصرف بالای آب دارند، به‌طور کلی در مصرف آب صرفه‌جویی خواهد شد.

در کشورهایی که دچار خشکسالی شده‌اند به محصولاتی که در تولید آنها آب زیادی مصرف می‌شود نگاهی ویژه دارند و با واردات این کالاها در واقع هزینه‌های مختلف جمع‌آوری و هدایت آب به بخش کشاورزی را کاهش می‌دهند.

به نظر می‌رسد این روش می‌تواند کمک شایانی به کاهش مصرف آب در کشور در شرایط بحرانی داشته باشد.