فناوری نرخ متغیر (VRT) در کشاورزی چیست و چگونه کار می‌کند؟

این فناوری امکان کشت مقدار مناسب بذر در هر ناحیه براساس توان جوانه‌زنی، مصرف علف‌کش متناسب با شدت آلودگی به علف‌های هرز، آبیاری متناسب با نیاز گیاه و توپوگرافی زمین، و کوددهی براساس نیازهای خاص هر منطقه و پتانسیل برداشت را فراهم می‌کند. نتیجه؟ افزایش بهره‌وری زمین با هزینه کمتر، و آن‌ هم در زمانی کوتاه.

فناوری نرخ متغیر چیست و چه نقشی در کشاورزی دقیق دارد؟

فناوری نرخ متغیر (VRT) یک روش فناورانه و از ارکان اصلی کشاورزی دقیق است که در آن کشاورزان میزان مصرف نهاده‌ها را متناسب با شرایط مناطق مختلف مزرعه تغییر می‌دهند تا حداکثر بازدهی محصول و حداقل اتلاف منابع حاصل شود. به‌کارگیری هدفمند و دقیق نهاده‌ها با استفاده از VRT همچنین آسیب‌های زیست‌محیطی ناشی از استفاده یکنواخت در کل زمین را به‌شدت کاهش می‌دهد.

نوعی از VRT که بر سنجش از دور متکی است، برای مزرعه‌هایی با هر اندازه‌ای عملی و آسان است. در این روش با تحلیل عواملی مانند کیفیت خاک و عملکرد گذشته، نواحی مختلف زمین شناسایی می‌شوند که به نهاده‌هایی چون کود، سم و آب بیشتر یا کمتر نیاز دارند و نقشه‌های تجویزی تهیه می‌شود. کشاورزان می‌توانند تجهیزات خود را طوری برنامه‌ریزی کنند که براساس این نقشه‌های GIS، به‌طور خودکار میزان نهاده‌ها را در هر ناحیه تنظیم کند. با پیشرفت فناوری و کاهش هزینه‌ها، این سیستم‌ها بیشتر در دسترس قرار گرفته و به راه‌حلی قابل‌اعتماد برای حفظ بهره‌وری در بلندمدت تبدیل شده‌اند.

فناوری نرخ متغیر چگونه عمل می‌کند؟

با استفاده از نقشه‌های تجویزی مبتنی بر GPS یا حسگرهای لحظه‌ای، فناوری نهاده متغیر، مزرعه را به نواحی بهینه‌شده تقسیم می‌کند و هر بخش دقیقاً آنچه نیاز دارد را دریافت می‌کند. دو روش اصلی در VRT وجود دارد:

• فناوری نرخ متغیر مبتنی بر نقشه از نقشه‌های تجویزی از پیش تهیه‌شده استفاده می‌کند. این اسکریپت‌ها در سامانه مدیریت مزرعه یا به‌طور مستقیم در ماشین‌آلات کشاورزی بارگذاری می‌شوند و با تکیه بر مختصات GPS، کاربرد نهاده‌ها را هدایت می‌کنند. در این روش داده‌هایی از منابع مختلف لحاظ می‌شود تا پاشش یا توزیع نهاده‌ها با دقت بسیار بالا صورت گیرد.
• فناوری نرخ متغیر مبتنی بر حسگر بر جمع‌آوری داده‌های لحظه‌ای برای تعیین نرخ کاربرد تکیه دارد. این فناوری در آبیاری، به‌ویژه سیستم‌های چرخشی (سنتر پیوت)، بسیار کاربردی است، چون امکان واکنش سریع به شرایط واقعی مانند رطوبت خاک و دمای هوا را می‌دهد.

هر دو روش، در صورت استفاده درست، به کشاورزان و فعالان حوزه کشاورزی کمک می‌کنند نهاده‌ها را دقیقاً در زمان و مکان لازم به‌کار ببرند و در نتیجه بهره‌وری و بازده را افزایش دهند.

مزایای به‌کارگیری فناوری نرخ متغیر

با تنظیم توزیع نهاده‌ها براساس ویژگی‌های خاص هر ناحیه، فناوری نرخ متغیر هم بازدهی محصولات را افزایش می‌دهد و هم سلامت خاک را حفظ می‌کند. این فناوری همچنین ردیابی مراحل تولید را آسان‌تر و تأثیرات زیست‌محیطی کشاورزی را کمتر می‌سازد و گامی بزرگ به‌سوی کشاورزی پایدار است.

افزایش کمی و کیفی عملکرد محصول

کاربرد VRT در هر مرحله‌ای از کشت می‌تواند باعث بهبود بهره‌وری و کیفیت محصول شود. به‌طور خاص، بذرپاشی متغیر موجب یکنواختی و درصد بالاتر جوانه‌زنی می‌شود؛ آبیاری دقیق، رطوبت کافی را بدون خطر بیماری‌های قارچی یا پوسیدگی ریشه تأمین می‌کند؛ و کوددهی متغیر، مواد مغذی را درست در همان‌جا که نیاز است، می‌رساند و از سوختگی ناشی از کوددهی بیش از حد جلوگیری می‌کند.

ردیابی دقیق مراحل تولید

با دیجیتالی‌کردن داده‌های مزرعه، VRT به فعالان کشاورزی این امکان را می‌دهد که تمام نهاده‌های مصرف‌شده – از بذر تا کود و سم – را به‌طور کامل ردیابی کنند. این ردیابی برای پاسخ به سؤالات درباره تاریخچه مزرعه، برنامه‌ریزی عملیات و تطابق با استانداردهای صنعتی بسیار حیاتی است. همچنین، تأمین‌کنندگان نهاده می‌توانند عملکرد محصولات خود را در شرایط مختلف بسنجند.

حفاظت از سلامت خاک

فناوری‌های قدیمی و روش‌های نادرست می‌توانند به خاک آسیب جدی بزنند؛ از جمله برهم‌زدن تعادل pH خاک با مصرف بیش‌ازحد کود یا فشرده‌سازی آن با عبور مکرر ماشین‌آلات. VRT در این‌جا راه‌حل کارآمدی است: حفظ pH مناسب، نگهداری ساختار خاک، افزایش فعالیت میکروبی مفید و در نهایت ارتقاء کیفیت خاک.

کشاورزی سازگار با محیط زیست

به لطف فناوری نرخ متغیر، میزان دقیق آب و مواد شیمیایی مصرف می‌شود؛ بنابراین تأثیرات منفی کشاورزی بر محیط زیست کاهش می‌یابد. کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، کاهش شوری خاک، کاهش تجمع سموم و جلوگیری از آلودگی منابع آب، تنها بخشی از نتایج این فناوری است.

افزون بر کاهش مصرف مواد شیمیایی، VRT موجب کاهش عبور و مرور ماشین‌آلات در زمین می‌شود که در نهایت مصرف سوخت و انتشار کربن را کاهش می‌دهد.

توانمندی‌های سامانه پایش محصولات EOSDA در پشتیبانی از فناوری نرخ متغیر

ما در EOSDA می‌دانیم که کشاورزان با این چالش مواجه‌اند که بدانند محصولاتشان چه چیزی و با چه میزانی نیاز دارند. سامانه EOSDA Crop Monitoring این مشکل را با ارائه داده‌های مرتبط با کاربرد متغیر نهاده‌ها حل می‌کند. ما با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، فایل‌های داده‌ تولیدشده توسط ماشین‌آلات و الگوریتم‌های اختصاصی خود، به کشاورزان نشان می‌دهیم که کجا بذر بیشتری بکارند، چه مناطقی در آستانه کم‌آبی هستند، علف‌های هرز کجاها مشکل‌ساز شده‌اند و چه بخش‌هایی از زمین به مواد مغذی بیشتر نیاز دارند.

فناوری کاشت بذر با نرخ متغیر

در فناوری کاشت با نرخ متغیر، هر دستگاه کاشت که با اسکریپت یا حسگر هدایت می‌شود، دقیقاً می‌داند که در کدام بخش از مزرعه چه تعداد بذر باید کاشته شود. برای مثال، در خاک‌های غنی که منابع کافی برای رشد گیاه وجود دارد، بذرها به صورت متراکم‌تری کاشته می‌شوند؛ در حالی‌که در خاک‌های فقیرتر، تراکم کاشت کمتر در نظر گرفته می‌شود تا رقابت برای منابع بین گیاهان کاهش یابد.

با فناوری پایش محصولات EOSDA، ساخت اسکریپت‌های کاشت با نرخ متغیر بسیار ساده است. کافی است بازه زمانی دلخواه خود را برای تحلیل انتخاب کرده و سطح جزئیات موردنیاز (تعداد مناطق تفکیک‌شده در مزرعه) را مشخص کنید. سامانه به‌طور خودکار تصاویر بدون ابر را از سال ۲۰۱۶ به بعد انتخاب کرده و براساس آن، تحلیل شاخص NDVI را ارائه می‌دهد. در نهایت، تقسیم‌بندی مزرعه بر اساس این داده‌ها نشان می‌دهد که کجا باید تراکم کاشت را افزایش یا کاهش دهید تا به نتایج بهینه برسید.

وقتی آماده اجرای طرح VRT شدید، سامانه EOSDA Crop Monitoring با ماشین‌آلات کشاورزی شما یکپارچه می‌شود. می‌توانید اسکریپت‌های سفارشی بذرپاشی را در فرمت‌های ISO-XML یا SHP استخراج کرده و با برندهای معروفی مانند Trimble، Amazone و John Deere استفاده کنید.

فناوری کوددهی با نرخ متغیر

زمین‌های کشاورزی از نظر میزان مواد مغذی یکنواخت نیستند؛ بنابراین نمی‌توان نسخه واحدی برای کوددهی در همه جا تجویز کرد. فناوری نرخ متغیر در کوددهی این واقعیت را به رسمیت می‌شناسد. با استفاده از نتایج آزمون خاک، تصاویر ماهواره‌ای و داده‌های توپوگرافی، سامانه‌های تجاری VRT به کشاورزان امکان می‌دهند که کوددهی را در مناطق مختلف زمین، متناسب با نیاز همان نواحی تنظیم کنند. نتیجه؟ مصرف مؤثرتر نهاده‌ها، بازگشت سرمایه بیشتر، و کاهش خطرات کوددهی بیش‌ازحد مانند اسیدی یا قلیایی شدن خاک، نشت مواد به آب‌های زیرزمینی، و آلودگی هوا و آب.

سامانه EOSDA Crop Monitoring با اسکریپت‌های پیشرفته VRA، فناوری VRT را به‌صورت کاربردی در اختیار شما قرار می‌دهد. برای کاربرد بهینه نیتروژن، می‌توانید از نقشه‌های VRA نیتروژن ما استفاده کنید. این الگوریتم با اعمال شاخص‌های پوشش گیاهی به تصاویر ماهواره‌ای اخیر، مناطق دارای پوشش گیاهی متراکم و ضعیف را – که نشان‌دهنده نیازهای متفاوت نیتروژن هستند – به‌سرعت و دقت مشخص می‌کند. ظرف چند ثانیه، تصویر روشنی از توزیع مواد مغذی در زمین خواهید داشت تا کوددهی را متناسب تنظیم کنید.

راهکارهای VRT ما برای کشاورزی دقیق، به دو عنصر غذایی مهم دیگر نیز گسترش یافته: فسفر و پتاسیم. نقشه‌های VRA برای P و K با استفاده از داده‌های تاریخی عملکرد، نواحی خاصی از مزرعه را برای کوددهی دقیق فسفر و پتاسیم شناسایی می‌کنند. با هدف‌گیری مناطق دارای عملکرد بالای تاریخی، و کوددهی متناسب با آن، عملکرد کلی زمین نیز افزایش می‌یابد.

فناوری نرخ متغیر همچنین امکان استفاده دقیق از کود از طریق دستگاه‌های پخش یا اسپری‌کننده را فراهم می‌سازد. با دانلود نقشه‌های تجویزی EOSDA Crop Monitoring که با بیشتر ماشین‌آلات کشاورزی شناخته‌شده سازگار هستند، فرآیند کوددهی را بهبود دهید.

فناوری کنترل علف‌های هرز با نرخ متغیر

کاربرد یکنواخت علف‌کش‌ها اغلب موجب آسیب به گیاهان، هزینه‌های اضافی و آسیب زیست‌محیطی می‌شود. فناوری نرخ متغیر، راه‌حل هوشمندانه‌ای برای هدف‌گیری دقیق مناطق آلوده به علف‌های هرز ارائه می‌دهد: محافظت از گیاهان واقعی، صرفه‌جویی در هزینه و سودرسانی به اکوسیستم. کاربرد پیش‌کاشت علف‌کش با نرخ متغیر بر پایه نقشه‌های VRT و داده‌های آلودگی منطقه‌ای گذشته انجام می‌شود. کنترل پس‌کاشت، از تصاویر ماهواره‌ای یا هوایی فعلی استفاده می‌کند تا مناطق آلوده را در طول فصل رشد شناسایی کند.

ابزار Map Builder سامانه EOSDA Crop Monitoring به‌ویژه در اوایل فصل رشد از کنترل متغیر علف‌های هرز به‌شدت پشتیبانی می‌کند. فرض کنید می‌خواهید مزرعه آفتابگردان تازه‌کاشته‌شده را از علف‌های هرز محافظت کنید. مراحل کار:

1. الگوریتم با استفاده از شاخص‌هایی مانند MSAVI و NDVI و سه شاخص دیگر پوشش گیاهی، شدت آلودگی علف‌های هرز را در مناطق مختلف تشخیص می‌دهد.
2. پس از شناسایی نواحی آلوده، نرخ VRT را تنظیم کنید: میزان بیشتر در مناطق آلوده‌تر و کمتر در جاهایی که سایه‌اندازی گیاه اصلی (مثلاً آفتابگردان) خودش مانع رشد علف‌های هرز شده است.
3. در نهایت، نقشه VRT را استخراج کرده و به دستگاه کنترل آفات منتقل کنید تا استفاده از علف‌کش را بهینه کنید.

شما می‌توانید از شاخص‌های داخلی Map Builder یا داده‌های تولیدشده توسط ماشین‌آلات مزرعه استفاده کرده و براساس مناسب‌ترین شاخص، زمین را بخش‌بندی کنید.

تجربه ما نشان داده که شاخص MSAVI، دقت بیشتر و کاهش قابل توجه‌تری در مصرف کلی و هزینه علف‌کش در مراحل اولیه رشد نسبت به NDVI دارد. برای تهیه دقیق‌ترین نقشه‌های مبتنی بر MSAVI، علف‌های هرز باید دست‌کم در مرحله رشد دوبرگی (BBCH 12) باشند.

فناوری آبیاری با نرخ متغیر

فناوری آبیاری با نرخ متغیر، از اوایل دهه ۲۰۰۰ در دسترس تجاری قرار گرفته و ابتدا تنها در مزارع صنعتی بزرگ استفاده می‌شد. اما امروز، این فناوری کاربردی، مقرون‌به‌صرفه و برای مزارع کوچک نیز قابل استفاده شده است. هرچند اغلب در سیستم‌های آبیاری چرخشی (دایره‌ای) استفاده می‌شود، اما در سیستم‌های بارانی و قطره‌ای نیز کاربرد دارد.

سامانه‌های آبیاری متغیر از داده‌های به‌روز حاصل از سنجش از دور، حسگرهای زمینی و ایستگاه‌های هواشناسی استفاده کرده و میزان آب مصرفی در نواحی مختلف مزرعه را به‌طور خودکار تنظیم می‌کنند. با تطبیق دقیق میزان آبیاری با نیاز گیاه و شرایط توپوگرافی، VRT از روان‌آب اضافی، هدررفت انرژی و فرسایش خاک جلوگیری می‌کند.

سامانه EOSDA Crop Monitoring دو ابزار کلیدی برای بهینه‌سازی استراتژی آبیاری VRT ارائه می‌دهد: نقشه NDMI و نقشه ارتفاع. نقشه‌های NDMI (شاخص نرمال‌شده رطوبت) نشان می‌دهند که گیاهان چقدر رطوبت دارند. با انتخاب این شاخص در Map Builder، می‌توان اسکریپت‌های آبیاری متغیر ایجاد کرد. در اغلب موارد، مناطقی با NDMI بالا (مرطوب‌تر) باید آب کمتری دریافت کنند، و برعکس. این رویکرد نه‌تنها آب را نسبت به آبیاری یکنواخت ذخیره می‌کند، بلکه از استرس گیاه در اثر خشکی یا آبیاری زیاد نیز جلوگیری می‌کند.

نمایش توپوگرافی در Map Builder نیز دقت برنامه‌ریزی آبیاری را افزایش می‌دهد. با مشاهده فراز و فرود زمین، می‌توان میزان آبیاری را تنظیم کرد: نواحی مرتفع به آب کافی دست یابند و نواحی پست از آب‌ماندگی در امان بمانند. نتیجه این تنظیم دقیق، رشد یکنواخت‌تر محصولات و ارتقاء سلامت کلی زمین خواهد بود.

آیا فناوری نرخ متغیر ارزش سرمایه‌گذاری دارد؟

ارزش فناوری نرخ متغیر تنها در افزایش بازدهی خلاصه نمی‌شود. بلکه مزایای بلندمدتی چون بهبود سلامت خاک و کاهش آسیب زیست‌محیطی دارد. با این‌حال، برای کشاورزان پرسش اصلی این است: «سرمایه‌گذاری کنم یا نه؟» واقعیت این است که ارزش VRT تا حد زیادی به میزان تنوع زمین و ویژگی‌های تولید محصول بستگی دارد. برای زمین‌هایی با ساختار یکنواخت، تأثیر این فناوری ممکن است کم باشد، اما در اکثر مزارع که تنوع زیادی دارند، سود آن بسیار بالاست.

برای ارزیابی صرفه‌ اقتصادی VRT، به میزان تفاوت بین مناطق مزرعه و جاهایی که می‌توان هزینه‌ها را کاهش داد دقت کنید. از خود بپرسید: «اگر بتوانم برای یک‌سوم زمینم ۱۰٪ در هزینه کود صرفه‌جویی کنم، بدون اینکه بازدهی کم شود، آیا VRT ارزشش را دارد؟» ابزارهای مدیریتی نوین مانند EOSDA Crop Monitoring این فناوری را در دسترس، ساده و دقیق ساخته‌اند. سرمایه‌گذاری امروز روی VRT می‌تواند هم برای جیب شما و هم برای محیط زیست سودآور باشد؛ بنابراین بدون شک ارزش بررسی دارد.

منبع: eos.com