به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، چالش جهانی تأمین غذای پایدار در کنار ضرورت حفاظت از منابع طبیعی، موجی از نوآوری و تحول فناوری همچون سامانههای آبیاری هوشمند را در بخش کشاورزی ایجاد کرده است.، سامانههای آبیاری هوشمند با بهرهگیری از فناوریهای نوین ارتباطی، هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و رباتیک، امکان مدیریت دقیق و بهینه مصرف آب را فراهم میسازند و از هدررفت منابع جلوگیری میکنند.
مفهوم «سالوتوژنز» یا «سلامتمحوری» که در علوم سلامت به معنای تمرکز بر عوامل ارتقای رفاه و سلامت شناخته میشود، در حوزه کشاورزی نیز کاربردهایی پیدا کرده است. در این رویکرد، هدف تنها پیشگیری از بحرانهایی همچون کمبود آب یا شکست محصول نیست، بلکه ایجاد اکوسیستمهای مقاوم، کارآمد و پایدار است که بتوانند در برابر تغییرات اقلیمی و فشارهای محیطی تابآوری بیشتری نشان دهند.
گذار به رویکرد سالوتوژنیک
کشاورزی بهعنوان بزرگترین مصرفکننده آب شیرین جهان، فشار زیادی بر منابع طبیعی وارد میکند. روشهای سنتی همچون آبیاری سطحی کارایی پایینی دارند و موجب هدررفت گسترده آب میشوند. در این شرایط، رویکرد «سالوتوژنیک» یا سلامتزایی در کشاورزی مطرح شده است که هدف آن تنها جلوگیری از بحران نیست، بلکه ارتقای سلامت کلی اکوسیستم کشاورزی است. این سامانهها با بهرهگیری از فناوریهای نوین، مصرف آب را کاهش میدهند، کیفیت خاک و سلامت محصولات را ارتقا میدهند، نیاز به نیروی کار را کم میکنند و مقاومت محصولات در برابر تغییرات اقلیمی را افزایش میدهند.
سامانههای کشاورزی سلامتمحور با استفاده از دادههای لحظهای، الگوریتمهای پیشبین و ابزارهای خودکار، شرایط رشد بهینه را برای گیاهان فراهم میکنند و به کشاورزان امکان میدهند تصمیمات مبتنی بر داده بگیرند. کشاورزی در رویکرد سالوتوژنیک از یک فعالیت واکنشی و پرریسک به فرایندی هوشمند، پایدار و سلامتزا تبدیل میشود که در کنار تضمین امنیت غذایی، رفاه اجتماعی و زیستمحیطی را ارتقا میدهد.
پژوهشهای اخیر نشان دادهاند که ترکیب اینترنت اشیا با پهپادها تحولی چشمگیر در مدیریت منابع آب کشاورزی ایجاد کرده است. این فناوریها امکان پایش دقیق رطوبت خاک، دما و شرایط محیطی را فراهم میکنند و دادههای جمعآوریشده توسط حسگرها و پهپادها بهصورت لحظهای به پلتفرمهای ابری منتقل میشود. سامانههای ابری با تحلیل این دادهها، نیاز آبی هر منطقه را محاسبه میکنند و به کشاورزان اجازه میدهند تصمیمات مبتنی بر داده بگیرند. این رویکرد نهتنها از هدررفت آب جلوگیری میکند، بلکه موجب افزایش بهرهوری محصولات و کاهش هزینههای عملیاتی نیز میشود.
رباتهای آبیاری مجهز به الگوریتمهای هوشمند مسیریابی توانستهاند با توجه به شدت خشکسالی، موانع محیطی و شرایط متغیر اقلیمی، آبیاری دقیق و هدفمند انجام دهند. این رباتها با قابلیت سازگاری بالا، نیاز به نیروی کار انسانی را کاهش میدهند و ایمنی و سلامت کارگران را ارتقا میبخشند. مدلهای یادگیری عمیق و هچارچوبهای کنترل پیشبین امکان برنامهریزی آبیاری را بر اساس دادههای تاریخی و لحظهای فراهم کردهاند و بدین ترتیب مصرف آب و انرژی بهینه میشود.
ترکیب تصاویر ماهوارهای با الگوریتمهای یادگیری عمیق، طبقهبندی دقیق انواع آبیاری را ممکن ساخته است. این قابلیت به مدیران و سیاستگذاران کمک میکند تا منابع آب را بهتر مدیریت کنند، مناطق نیازمند فناوریهای نوین را شناسایی کنند و در نتیجه اکوسیستمهای کشاورزی پایدارتر و مقاومتری ایجاد شود.
بازچرخانی و تصفیه فاضلاب برای استفاده دوباره در آبیاری، یکی از ارکان اصلی رویکرد کشاورزی سلامتمحور بهشمار میآید. این رویکرد تنها به کاهش مصرف آب بسنده نمیکند، بلکه با بازگرداندن آب تصفیهشده به چرخه کشاورزی و فضای سبز شهری، سلامت اکوسیستم را ارتقا میدهد. شهرهایی همچون پرت در استرالیا و بارسلونا در اسپانیا نشان دادهاند که استفاده از آب بازیافتی نهتنها امنیت غذایی را تقویت میکند، بلکه کیفیت خاک، پایداری محصولات و تابآوری در برابر تغییرات اقلیمی را نیز افزایش میدهد.
پرت؛ پیشگام بازچرخانی آب برای آبیاری پایدار
شهر پرت در غرب استرالیا بهدلیل کاهش شدید بارندگی و افت سطح آبهای زیرزمینی، یکی از نخستین شهرهایی است که بهطور جدی به بازیافت و مدیریت هوشمند آب روی آورد. طرح «تجدید آب زیرزمینی» که در این شهر اجرا شده، نمونهای پیشرفته از تلفیق فناوریهای نوین با سیاستگذاری پایدار است. در این طرح، فاضلاب شهری پس از تصفیه اولیه وارد چرخهای چندمرحلهای شامل فیلتراسیون غشایی برای حذف ذرات معلق، اسمز معکوس برای جداسازی نمکها و ترکیبات آلی و ضدعفونی پیشرفته با اشعه فرابنفش و پراکسید هیدروژن برای نابودی آلایندههای پایدار میشود. نتیجه این فرایند، آب با کیفیتی فراتر از استانداردهای جهانی است که به سفرههای زیرزمینی تزریق میشود.
تمرکز اصلی پرت بر آبیاری پایدار است. آب بازیافتی پس از تزریق به آبخوانها، دوباره استخراج میشود و برای مصارف کشاورزی و فضای سبز شهری به کار میرود. این رویکرد نهتنها منابع طبیعی را تقویت میکند، بلکه امکان آبیاری پایدار در شرایط خشکسالی را فراهم میسازد. بخش قابلتوجهی از این آب برای آبیاری محصولات کشاورزی در مناطق پیرامونی پرت استفاده میشود و به کشاورزان اجازه میدهد با وجود محدودیتهای اقلیمی، تولید پایدار داشته باشند. فضای سبز شهری و پارکها نیز با این آب آبیاری میشوند که نقش مهمی در کاهش اثرات جزیره حرارتی شهری و ارتقای کیفیت زندگی شهروندان دارد.
ظرفیت این سامانه آب بازیافتی پرت در مرحله دوم توسعه به ۲۸ میلیارد لیتر در سال رسیده که معادل تأمین آب برای حدود ۱۰۰ هزار خانوار است. تاکنون بیش از ۱۰۰ میلیارد لیتر آب بازیافتی به آبخوانهای پرت تزریق شده و این حجم عظیم، امکان آبیاری پایدار و مدیریت هوشمند منابع را فراهم کرده است. پرت با این پروژه نشان داده است که تمرکز بر آبیاری هوشمند و استفاده از آب بازیافتی میتواند همزمان امنیت غذایی، سلامت محیط زیست و رفاه اجتماعی را تضمین کند و الگویی برای سایر شهرهای خشک جهان باشد.
بارسلونا و کشاورزی سلامتمحور
بارسلونا بهعنوان یکی از شهرهای پیشرو در منطقه مدیترانه، سرمایهگذاری گستردهای در حوزه بازچرخانی و استفاده پایدار از منابع آبی انجام داده است. این شهر با بهرهگیری از مجموعهای از تصفیهخانههای پیشرفته همچون «بسوس» و «یوبروگات»، توانسته است حجم قابلتوجهی از فاضلاب شهری را به آب بازیافتی تبدیل کند. در این تأسیسات، فرایندهای چندمرحلهای شامل تصفیه زیستی ثانویه برای حذف مواد آلی، میکروفیلتراسیون برای جداسازی ذرات ریز، اسمز معکوس برای حذف نمکها و آلایندههای پایدار و در نهایت ضدعفونی پیشرفته با اشعه فرابنفش و پراکسید هیدروژن به کار گرفته میشود. نتیجه این چرخه، تولید آب با کیفیتی فراتر از استانداردهای جهانی است که قابلیت استفاده در کشاورزی، فضای سبز شهری و پروژههای زیستمحیطی را دارد.
یکی از مهمترین پروژههای بارسلونا در این زمینه، تأسیسات «ال پرات» است که سالانه حدود ۵۰ میلیون مترمکعب آب بازیافتی تولید میکند. این حجم آب نهتنها برای آبیاری محصولات کشاورزی و پارکهای شهری استفاده میشود، بلکه نقش کلیدی در احیای تالابهای طبیعی دلتای رود لیوبروگات ایفا میکند. تزریق این آب به رودخانه و تالابها موجب حفظ جریان طبیعی، جلوگیری از خشکشدن بستر رود و ایجاد سد هیدرولیکی در برابر نفوذ آب شور از دریای مدیترانه به آبخوانهای ساحلی میشود. این اقدام از تهدید جدی شور شدن منابع آب شیرین جلوگیری و سلامت اکوسیستم منطقه را تضمین میکند.
این اقدامات بخشی از رویکرد سلامتمحور بارسلونا در کشاورزی هستند که هدف آن فقط مقابله با بحران کمآبی نیست، بلکه ارتقای سلامت اکوسیستم و ایجاد تابآوری در برابر تغییرات اقلیمی را به دنبال دارد. این شهر علاوه بر اجرای پروژههای گسترده بازچرخانی آب، مجموعهای از راهکارهای مکمل را نیز در چهارچوب کشاورزی سلامتمحور به کار گرفته است. یکی از مهمترین این اقدامات، فناوریهای پایش هوشمند است. در مزارع پیرامونی شهر، شبکهای از حسگرهای رطوبت خاک، دما و کیفیت آب نصب شده است که دادههای لحظهای را به سامانههای مرکزی منتقل میکنند. دادهها با استفاده از الگوریتمهای پیشبین تحلیل میشوند و به کشاورزان امکان میدهند آبیاری را در زمان و مقدار مورد نیاز انجام دهند. نتیجه این کار کاهش چشمگیر مصرف آب، افزایش بهرهوری محصولات و جلوگیری از فرسایش خاک است.
شهرداری و سازمانهای پژوهشی بارسلونا دورههای آموزشی و کارگاههایی برگزار میکنند که در آن کشاورزان با گونههای گیاهی سازگار با اقلیم مدیترانهای آشنا میشوند. این محصولات نیاز آبی کمتری دارند و در برابر تغییرات اقلیمی و موجهای گرما تابآوری بیشتری نشان میدهند. چنین اقداماتی به ارتقای امنیت غذایی و کاهش فشار بر منابع طبیعی کمک میکند.
بارسلونا سرمایهگذاری قابل توجهی در زیرساختهای سبز شهری انجام داده است. توسعه پارکها، باغهای شهری و بامهای سبز نهتنها به بهبود کیفیت هوا و کاهش اثر جزیره حرارتی شهری کمک میکند، بلکه با استفاده از آب بازیافتی آبیاری میشوند. این زیرساختها محیطی سالمتر برای شهروندان فراهم میکنند و همزمان بخشی از چرخه سلامتزایی اکوسیستم شهری را تکمیل میکنند.
ریاض، بازچرخانی آب و آبیاری هوشمند در مسیر سلامتزایی
ریاض بهعنوان یکی از بزرگترین شهرهای خاورمیانه، سالهاست با بحران کمبود آب دستوپنجه نرم میکند. اقلیم خشک، رشد سریع جمعیت و توسعه شهری فشار زیادی بر منابع محدود آب وارد کرده و همین امر موجب شده است مدیریت پایدار آب به اولویت نخست سیاستگذاران این شهر تبدیل شود. بازچرخانی آب و پروژههای آبیاری هوشمند جایگاه ویژهای در راهبردهای شهری ریاض دارند.
چندین تصفیهخانه بزرگ فاضلاب در این شهر وجود دارد که پساب خروجی آنها پس از طی مراحل تصفیه، برای آبیاری کشاورزی بهکار گرفته میشود. وزارت آب و برق عربستان از سال ۲۰۰۶ استانداردهای مشخصی برای استفاده مجدد از پساب در کشاورزی تدوین کرده است. این استانداردها جایگزین مقررات قبلی وزارت امور شهری و روستایی شدند و کیفیت پساب خروجی تصفیهخانههای ریاض را تحت نظارت قرار دادند. بررسیها نشان دادهاند که شش تصفیهخانه بزرگ ریاض، از جمله تصفیهخانه شمالی، جنوبی و دانشگاهی، پسابهایی با کیفیت قابل قبول تولید میکنند.
مطالعات نشان میدهد که حدود ۶۵ تا ۷۲ درصد کشاورزان در مناطق مختلف عربستان، از جمله ریاض و اطراف آن، از آب تصفیهشده برای آبیاری استفاده میکنند. این امر ناشی از کمبود منابع آب زیرزمینی و هزینه بالای استخراج آب است. کشاورزان گزارش دادهاند که استفاده از پساب تصفیهشده علاوه بر کاهش هزینهها، موجب افزایش بهرهوری محصولات و کاهش نیاز به کود شیمیایی شده است، زیرا آب بازیافتی حاوی مواد مغذی قابل استفاده برای گیاهان است.
ریاض در سالهای اخیر پروژههای پایلوت متعددی در زمینه آبیاری هوشمند اجرا کرده است. یکی از مهمترین این پروژهها، استفاده از پهپادها و حسگرهای بیسیم برای پایش شرایط محیطی در مزارع پیرامونی شهر است. پهپادها دادههایی همچون دما، رطوبت هوا و رطوبت خاک را جمعآوری و بهصورت لحظهای به پلتفرمهای ابری منتقل میکنند. دادهها توسط الگوریتمهای پیشرفته تحلیل میشوند تا نیاز آبی هر بخش از مزرعه بهطور دقیق محاسبه شود. نتیجه این کار کاهش چشمگیر هدررفت آب و افزایش بهرهوری محصولات کشاورزی است، بهویژه در شرایطی که منابع آبی بهشدت محدود هستند.
پروژههای پایلوت دیگری نیز بر پایه رباتهای آبیاری مجهز به الگوریتمهای مسیریابی هوشمند در این شهر اجرا شدهاند. این رباتها با استفاده از الگوریتمهای بیزی Bayes و دادههای محیطی، مسیر حرکت خود را در مزارع تعیین میکنند و مناطق خشک یا کمتر آبیاریشده را در اولویت قرار میدهند. آزمایشهای میدانی نشان دادهاند که این رباتها قادرند با وجود موانع طبیعی و تغییرات ناگهانی شرایط اقلیمی، آبیاری دقیق و سازگار با محیط انجام دهند. این سامانهها علاوه بر کاهش نیاز به نیروی کار انسانی، ایمنی کارگران را نیز افزایش میدهند.
بخش دیگری از پروژههای پایلوت ریاض بر پایه مدلهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین طراحی شده است. سامانههای مجهز به الگوریتمهای یادگیری عمیق و کنترل پیشبین میتوانند برنامهریزی آبیاری را بر اساس دادههای تاریخی و لحظهای بهینه کنند. این سامانهها نهتنها مصرف آب را کاهش میدهند، بلکه مصرف انرژی را نیز بهینه میکنند و موجب ارتقای کیفیت محصولات میشوند. ترکیب این فناوریها با بازچرخانی آب تصفیهشده از تصفیهخانههای بزرگ ریاض، یک چرخه پایدار ایجاد کرده است که امنیت غذایی را تقویت میکند و سلامت اکوسیستم شهری را ارتقا میدهد. ریاض با بهرهگیری از فناوریهای نوین، در حال حرکت به سمت یک الگوی سلامتمحور در مدیریت منابع آب و کشاورزی است.
نظر شما