با ما همراه باشید

پژوهش

سبزیجات؛ بازیافت مواد مغذی از ضایعات مواد غذایی

منتشر شده

2 سال پیش

در

پایگاه خبری DA1news: سبزیجات باغات شهری فرصتی را برای بازیافت مواد مغذی از ضایعات مواد غذایی به سیستم غذایی انسان از طریق استفاده از کمپوست فراهم می کنند.

اتکا به کمپوست برای حاصلخیزی خاک می‌تواند منجر به ورودی‌های فسفر اضافی (P) شود که می‌تواند در خاک باغ جمع شود و به طور بالقوه از طریق شیرابه یا رواناب صادر شود. ما نتایج یک آزمایش 7 ساله در یک باغ تحقیقاتی پردیس را گزارش می‌کنیم که در آن زمین‌های باغی با بستر بلند تکراری کمپوست مبتنی بر کود یا کمپوست شهری دریافت می‌کردند که با نرخ بالاتری برای برآوردن نیاز نیتروژن گیاهی یا نرخ پایین‌تری استفاده می‌شد.

پاسخگویی به تقاضای P محصول کرت های شاهد یا بدون ورودی خاک یا کود مصنوعی هدفمند دریافت کردند. تیمارهای ورودی بالاتر برای هر دو نوع کمپوست، غلظت فسفر موجود در خاک را به طور پیوسته افزایش می‌دهند، با افزایش متناظر در غلظت فسفات شیرابه. برای هر دو تیمار کمپوست ورودی بالاتر، تقریباً 30٪ از فسفر اضافه شده به عنوان کمپوست در محصولات برداشت شده در طی دوره 7 ساله بازیافت شد، در مقایسه با 88٪ در تیمارهای کمپوست با ورودی پایین تر. در هر دو تیمار کمپوست کود با ورودی بالا و کم، صادرات فسفر به عنوان شیرابه تقریباً 10٪ از کل ورودی فسفر را تشکیل می دهد،

در مقایسه با 4٪ برای کمپوست شهری. در طول دوره مطالعه 7 ساله، فسفر صادر شده به عنوان شیرابه از 0.8 گرم P/m2 در تیمارهای بدون ورودی تا 6.5 گرم P/m2 در تیمارهای کمپوست کود با ورودی بالاتر متغیر بود. این نتایج نشان می‌دهد که معاوضه اجتناب‌ناپذیر نیست، زیرا کاربردهای هدفمند کمپوست می‌تواند منجر به عملکرد بالا و صادرات شیرابه پایین شود.

1. معرفی
1.1 فرصت ها و چالش های ذاتی در بازیافت فسفر مشتق شده از کمپوست
اکوسیستم های شهری با جریان های بزرگ مواد و درجه پایین چرخه داخلی مشخص می شوند. بستن چرخه مواد مغذی در اکوسیستم های شهری به عنوان ضروری برای پایداری شناسایی شده است (برگر و همکاران، 2012؛ چیلدرز و همکاران، 2011). از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، دسترسی ژئوپلیتیکی به کودهای معدنی فسفات ممکن است تولید کشاورزی را در قرن آینده محدود کند (براونلی و همکاران، 2021، 2023)، و جریان‌های زباله شهری می‌توانند و باید به منابع مهم این ماده غذایی در آینده تبدیل شوند (بیکر، 2011؛ متسون و همکاران، 2022).
یکی از مسیرهای مهمی که از طریق آن شهرها ممکن است بازیافت فسفر (P) را گسترش دهند، از طریق کمپوست سازی زباله های آلی شهری و استفاده بعدی از این کمپوست در کشاورزی شهری و حومه شهری است. بسیاری از دولت های منطقه ای و ایالتی اهداف بلندپروازانه ای را اتخاذ کرده اند که انحراف زباله های آلی وارد شده به محل های دفن زباله را با هدف کاهش انتشار متان الزامی می کند (به عنوان مثال، قانون انحراف زباله کالیفرنیا، SB 1383)، که منجر به افزایش عرضه کمپوست تولید شده در مراکز شهری می شود.

بیش از یک سوم از 2 میلیون مزرعه در ایالات متحده در مناطق شهری واقع شده اند و این مزارع شهری و حومه شهری بیش از 35 درصد از تولید میوه و سبزیجات در کشور را تشکیل می دهند (Kaufman & Bailkey, 2000; Rogus & دیمیتری، 2014؛ اسمیت و همکاران، 1996؛ ایجاد پتانسیل برای بازیافت مواد مغذی در مقیاس بزرگ.

برخلاف زمین‌های کشاورزی جهانی که به‌طور متوسط، ذخایر فسفر خاک به آرامی در حال کاهش است (Alewell et al., 2020)، عوامل متعددی احتمالاً در ایجاد فسفر در خاک‌های زمین‌های کشاورزی شهری و حاشیه‌شهری نقش دارند. اولاً، حمل و نقل کمپوست انرژی بر و پرهزینه است و کاربرد آن را در شعاع محدودی از مناطق شهری محدود می‌کند (Harrison et al., 2020). جذب مقدار فسفر تامین‌شده توسط کل جریان زباله‌های آلی یک شهر، به مس

احتی از زمین کشاورزی چندین برابر بیشتر از ردپای جغرافیایی خود شهر نیاز دارد (متسون و بنت، 2015)، و بسته به آستانه‌های اقتصادی برای انتقال کمپوست، مقداری بزرگتر است. مناطق شهری ممکن است زمین کشاورزی مجاور کافی در دسترس نداشته باشند (Harrison et al., 2020). این محدودیت ممکن است منجر به استفاده بیش از حد از فسفر مبتنی بر کمپوست در مزارع در این شعاع شود، مشابه استفاده بیش از حد از کود حیوانی که در مزارع اطراف عملیات دام رایج است (Tarkalson & Mikkelsen، 2003؛ Whalen & Chang، 2001). دومین محدودیت بیوفیزیکی ناشی از این واقعیت است که کمپوست معمولاً نسبت نیتروژن: فسفر (N:P) پایینی نسبت به نیاز محصول دارد (کلینمن و همکاران، 2007، 2011؛ Mikkelsen & Bruulsema، 2005)، و در نتیجه، استفاده از کمپوست برای برآوردن تقاضای نیتروژن محصول منجر به ورودی‌های فسفر اضافی می‌شود.

سومین عاملی که به کاربرد بیش از حد کمپوست فسفر کمک می‌کند، درک بسیاری از سبزی‌کاران شهری است که نهاده‌های کمپوست بالا مفید و پایدار هستند. این تصور، همراه با فقدان عمومی بازدارنده‌های قانونی و اقتصادی در برابر استفاده بیش از حد از P، منجر به ورودی‌های فسفر در باغ‌های شهری با نرخ‌هایی 10 تا 100 برابر بیشتر از فسفر بازیابی شده توسط محصولات می‌شود (Abdulkadir و همکاران، 2015؛ متسون و بنت، 2015). ون د ولاساکر و همکاران، 2022).

یکی از پیامدهای بالقوه کاربرد بیش از حد طولانی مدت فسفر این است که فسفر اضافی موجود در گیاه را می توان از خاک به عنوان شیرابه یا رواناب سطحی خارج کرد که به طور بالقوه در اکوسیستم های آب شیرین حساس به مواد مغذی کمک می کند. در حالی که فسفر را می‌توان توسط کمپلکس‌های معدنی در خاک حفظ کرد، ورودی‌های فسفر بالا در درازمدت می‌تواند از ظرفیت خاک برای حفظ فسفر اضافی فراتر رود، که منجر به افزایش صادرات فسفر در آب زهکشی می‌شود، همانطور که در آزمایش یک قرنی برودبالک (Heckrath) مشاهده شد. و همکاران، 1995). تا به امروز، مطالعات بسیار کمی از دست دادن فسفر از شیرابه در سیستم‌های کشاورزی شهری را تعیین کرده‌اند (van de Vlasakker et al., 2022).

این مقادیر گزارش شده بسیار متغیر هستند و سه مرتبه بزرگی را در بر می گیرند و به طور پیوسته با نرخ ورودی P مرتبط نیستند. این تنوع در کاهش فسفر در مطالعات ممکن است به دلیل ظرفیت خاک های مختلف برای حفظ فسفر اضافی باشد.

از آنجایی که بازیافت مواد مغذی از کشاورزی شهری مبتنی بر کمپوست هم عواقب و هم فواید بالقوه ای دارد، ممکن است معاوضه های ذاتی ظاهر شود. یک استراتژی مدیریتی با هدف به حداکثر رساندن عملکرد محصول ممکن است در نهایت منجر به نرخ شیرابه فسفر بیشتر شود. یک استراتژی مدیریتی با هدف بهینه‌سازی راندمان بازیافت فسفر یا به حداقل رساندن شیرابه فسفر می‌تواند منجر به کاهش بازده و در نهایت بازیافت توده کمتر فسفر شود. درک این معاوضه‌ها نیازمند مطالعات تجربی طولانی‌مدت برای اندازه‌گیری پویایی ذخیره‌سازی فسفر، بازیافت و از دست دادن در کمپوست است.

1.2 نتایج مطالعات قبلی در مینیاپولیس-سنت پل
کار قبلی ما در Minneapolis-Saint Paul، MN، نرخ بالای کاربرد کمپوست توسط بسیاری از باغبانان شهری (متوسط نرخ کاربرد = 300 کیلوگرم فسفر در هکتار) و راندمان مصرف کم مواد مغذی P (مقدار متوسط 2.5٪؛ Small, Shrestha و et) را ثبت کرد. al., 2019). خاک‌های باغ معمولاً دارای سطوح فسفر قابل دسترس گیاهی بسیار بالاتر از سطوح توصیه شده بودند، که با افزایش سن باغ افزایش می‌یابد (Small, Shrestha, et al., 2019) که شواهدی از تجمع فسفر در طول زمان است. در زمین‌های باغچه‌ای با بستر بلند تکراری، متوجه شدیم که معمولاً ورودی‌های کمپوست بالا می‌تواند منجر به تلفات شیرابه مشابه با میزان جذب محصول شود (Small et al., 2018). خاک‌های بومی زیر زمین‌های باغ ایجاد شده، تجمع فسفر را نسبت به خاک‌های مجاور نشان می‌دهند که نشان‌دهنده انتقال فسفر اضافی در طول مسیرهای جریان هیدرولوژیکی است (Small, Osborne, et al., 2019). ترکیبی از تراکم بالای باغ و ورودی کمپوست بالا همراه با تراکم بالای سطوح غیرقابل نفوذ در منظر نشان می دهد که باغ های شهری می توانند منبع قابل توجهی برای صادرات فسفر در حوضه های آبخیز شهری باشند (Small et al., 2023).

برای درک بهتر اینکه چگونه کیفیت کمپوست و میزان کاربرد آن بر میزان بازیابی مواد مغذی توسط محصولات کشاورزی و صادرات مواد مغذی توسط شیرابه در باغ‌های شهری تأثیر می‌گذارد، آزمایشی چند ساله با استفاده از زمین‌های باغی با تخت‌خواب برجسته در دانشگاه سنت توماس در سنت پل انجام داده‌ایم. ، MN. کرت ها ورودی سالانه کمپوست مبتنی بر کود (کود گاوی کمپوست شده از یک مزرعه لبنی، تهیه شده توسط یک شرکت محوطه سازی محلی) یا کمپوست شهری (مخلوطی از ضایعات حیاط، ضایعات مواد غذایی، و سایر محصولات قابل کمپوست، ارائه شده توسط یک مرکز منطقه ای کمپوست) دریافت می کنند.

این کمپوست‌ها به این دلیل انتخاب شدند که به راحتی در دسترس هستند و معمولاً در باغ‌های حیاط خلوت، باغ‌های محلی و مزارع شهری در مینیاپولیس-سنت پل استفاده می‌شوند (Small, Shrestha, et al., 2019). کمپوست‌ها یا با نرخ ورودی نسبتاً بالاتری که برای برآوردن تقاضای N محصول (بنابراین منجر به افزایش فسفر می‌شود) یا با نرخ ورودی پایین‌تر برای برآوردن تقاضای P محصول (به همراه کود معدنی N اضافی) اضافه شدند.

قابل ذکر است، نرخ ورودی بالاتری که در این آزمایش استفاده می‌شود، کمتر از میانگین نرخ‌های کاربرد کمپوست است که قبلاً در باغ‌های سبزیجات و مزارع شهری در مینیاپولیس-سنت پل ثبت کردیم (Small, Shrestha, et al., 2019). تیمارهای کنترل شامل قطعاتی بودند که ورودی‌های نیتروژن و فسفر معدنی را دریافت کردند و کرت‌هایی که هیچ ورودی هیچ کمپوست یا کودی دریافت نکردند. ما قبلاً نتایج بودجه مواد مغذی را از 2 سال اول این آزمایش منتشر کردیم (Shrestha و همکاران، 2020). پس از 2 سال اصلاح خاک، هیچ اثر درمانی قابل‌توجهی بر عملکرد محصول وجود نداشت، زیرا کانی‌سازی مواد آلی در خاک از قبل از شروع آزمایش ادامه یافت تا نیاز به مواد مغذی گیاه را در تیمار کنترل بدون نهاده برآورده کند.

کسر فسفر در محصولات برداشت شده نسبت به ورودی های فسفر کمپوست از 68% تا 69% برای تیمارهای ورودی کمتر و از 16% تا 29% برای تیمارهای ورودی بالاتر متغیر بود. تیمارهای کمپوست ورودی بالاتر منجر به نرخ صادرات شیرابه فسفر شد که 46 درصد بیشتر (برای کمپوست شهری) و 70 درصد (برای کمپوست کود) بیشتر از تیمار کنترل بدون کمپوست بود. قابل‌توجه، این شارهای شیرابه فسفر بخش کوچکی از ورودی کل فسفر را نشان می‌دهند (۰.۷٪ تا ۲.۸٪) و مرتبه‌ای کمتر از آن چیزی بودند که در مطالعه قبلی که از نرخ‌های ورودی کمپوست بالاتری که بیشتر برای باغبان‌های شهری استفاده می‌کرد، ثبت کرده بودیم (Small et. al., 2018).

این نتایج بر مبادلات بالقوه بین بازیافت فسفر و از دست دادن فسفر در باغ‌های شهری تأکید کرد، اما همچنین نشان داد که سطوح متوسط ورودی‌های فسفر کمپوست به باغ‌ها تا حد زیادی منجر به حفظ فسفر توسط خاک باغ می‌شود.

1.3 اهداف مطالعه حاضر
در اینجا، نتایج این مطالعه را پس از 7 سال استفاده از درمان مجدداً تحلیل می‌کنیم. دلایل مختلفی وجود دارد که چرا نتایج ممکن است هم از نظر کیفی و هم از نظر کمی در این بازه زمانی طولانی‌تر متفاوت باشد.

اول، عملکرد نسبتاً بالایی در تیمار کنترل بدون کمپوست در سال‌های اولیه مطالعه حفظ شد، اما ذخیره اولیه مواد آلی در خاک باغ باید در طول زمان کاهش یابد، که به طور بالقوه منجر به کاهش عملکرد محصول به دلیل محدودیت نیتروژن و به نوبه خود، بازیابی کمتر فسفر در خاک. دوم، نرخ کانی‌سازی سریع و فعالیت بالای فسفاتاز میکروبی در کرت‌هایی که ورودی‌های بالای کمپوست کود دامی دریافت می‌کنند (Zeiner et al., 2024) ممکن است از نرخ جذب محصولات بیشتر شود، که منجر به اشباع ظرفیت خاک برای حفظ فسفر معدنی و غیر آلی حاصل می‌شود. منجر به نرخ بالاتر صادرات فسفر از طریق شیرابه می شود. در مقابل، کمپوست شهری، فسفر غیر آلی را با سرعت کمتری تولید می‌کند که بیشتر با نرخ جذب محصولات همسو می‌شود، که منجر به نرخ شیرابه فسفر پایین‌تر و بازده بازیافت فسفر بالاتر می‌شود (Shrestha et al., 2020). علاوه بر این، تغییرات در ماده آلی خاک در طول زمان در بین این تیمارها احتمالاً بر حفظ آب تأثیر می گذارد و در نتیجه به طور غیر مستقیم بر میزان صادرات فسفر از طریق شیرابه تأثیر می گذارد.

از سه فصل اول این مطالعه، تیمارهای کمپوست با ورودی بالاتر، رطوبت خاک بالاتری را حفظ کرد و منجر به حجم شیرابه کمتر شد (چپمن و همکاران، 2022)، احتمالاً به این دلیل که رطوبت به ظرفیت مزرعه نزدیک‌تر بود. پس از 7 سال ورود کمپوست، تفاوت در ماده آلی در بین تیمارها باید افزایش یابد و به طور بالقوه تفاوت در سرنوشت انتقال آب و فسفر را افزایش می دهد.

ما فرض می‌کنیم که ورودی‌های بالاتر کمپوست کود، نرخ‌های فزاینده‌ای از صادرات فسفر را به عنوان شیرابه در طول زمان نشان می‌دهد، در حالی که ورودی‌های کمتر کمپوست شهری منجر به بالاترین راندمان بازیافت فسفر و تلفات شیرابه فسفر پایین می‌شود.

2 روش
2.1 توضیحات سایت
این مطالعه در باغ تحقیقاتی دانشگاه در دانشگاه سنت توماس در سنت پل، MN (44°56’17″ شمالی، 93°11’46″ غربی) انجام شد. میانگین دمای سالانه 8.3 درجه سانتی گراد و میانگین بارندگی سالانه 803 میلی متر است (Small et al., 2020). باغ تحقیقاتی در سال 1390 تاسیس شد و شامل 32 تخت مرتفع به مساحت 4 متر مربع و حدودا می باشد. عمق 0.3 متر (شکل 1). بافت خاک تقریباً 60 درصد ماسه، 25 درصد سیلت و 15 درصد رس است (جدول S1). عمق سطح ایستابی زیر باغ تحقیقاتی تقریباً 3-4 متر است. از سال 2011 تا 2016، این باغ برای یک سری آزمایشات تک فصلی مورد استفاده قرار گرفت و سالانه کمپوست به قطعات اضافه شد. قبل از شروع آزمایش فعلی در سال 2017، خاک از تمام قطعات باغ با بستر بلند برداشته شد، همگن شد و دوباره توزیع شد. این خاک دارای محتوای ماده آلی (تلفات در روش احتراق) 9.4٪، غلظت فسفر قابل دسترس گیاه (Bray P-1) 75 قسمت در میلیون (ppm)، غلظت پتاسیم موجود (استخراج NH4OAc) 95.5 ppm بود. و غلظت نیترات 7.4 ppm.

 

منبع: انجمن کشاورزی آمریکا (ASA)

مطالب مرتبط:
ادامه مطلب
پیام ما

پژوهش

تأثیر تغییرات اقلیمی بر رشد گلخانه‌ها؛ ضرورت بازنگری در فناوری‌های کشت

آینده کشاورزی ایران در گرو گذر از کشت سنتی به گلخانه‌های هوشمند و پایدار است. اگرچه تغییرات اقلیمی فشار مضاعفی بر هزینه‌های تولید در گلخانه‌ها وارد کرده، اما جدیدترین پژوهش‌های سازمان تات نشان می‌دهد که فناوری‌هایی نظیر مواد تغییر فازدهنده (PCMs) و انرژی‌های تجدیدپذیر می‌توانند ضمن کاهش ۳۰ درصدی مصرف آب، بهره‌وری را تا ۲۵ درصد افزایش دهند.

منتشر شده

4 روز پیش

در

۱۴۰۴-۱۱-۲۸

توسط

پایگاه خبری داوان نیوز: در شرایطی که تغییرات اقلیمی به یکی از مهم‌ترین چالش‌های فراروی بخش کشاورزی و امنیت غذایی کشور تبدیل شده است، نقش کشت‌های گلخانه‌ای به عنوان یک راهبرد کلیدی برای عبور از بحران کم‌آبی و افزایش بهره‌وری پررنگ‌تر از همیشه نمایان می‌شود. در این میان، دفتر شبکه دانش و رسانه‌های ترویجی معاونت آموزش و ترویج کشاورزی سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی (تات) با بهره‌گیری از ظرفیت‌های نوین رسانه‌ای، به ویژه «مجله رادیویی کشاورزی» از شبکه رادیویی اقتصاد، تلاش دارد ضمن ارتباط مستمر با کشاورزان، آخرین یافته‌های علمی را به زبان ساده در اختیار آنان قرار دهد.

به گزارش داوان نیوز، برنامه‌های ترویجی این دفتر شبکه دانش و رسانه‌های ترویجی معاونت آموزش و ترویج کشاورزی، به ویژه در حوزه کشت گلخانه‌ای، رویکردی کاملاً تخصصی و مسئله‌محور به خود گرفته است. در جدیدترین قسمت از مجله رادیویی کشاورزی، دکتر یوسف احمدی، عضو هیأت علمی پژوهشکده گل و گیاهان زینتی، با بررسی تاثیر مستقیم تغییرات اقلیمی بر روند رشد محصولات گلخانه‌ای، به تحلیل چالش‌ها و فرصت‌های پیش روی این بخش پرداخت. پایگاه خبری داوان‌نیوز در این گزارش تحلیلی، ابعاد فنی این بحث را با نگاهی به آخرین فناوری‌های روز دنیا در حوزه مدیریت گلخانه‌ها توسعه داده است.

تغییر اقلیم؛ از تهدید کشاورزی سنتی تا الزام توسعه گلخانه‌ها

تغییرات اقلیمی با افزایش میانگین دمای کره زمین، نوسانات شدید در منابع آبی و تشدید تنش‌های محیطی (نظیر خشکسالی و شوری)، مدل‌های کشاورزی سنتی را با مخاطره جدی مواجه کرده است. اگرچه گلخانه‌ها به عنوان راهکاری برای تولید پایدار مواد غذایی و حفاظت از محصولات در برابر این شرایط سخت مطرح می‌شوند، اما خود نیز از تبعات این پدیده در امان نیستند. این گزارش به بررسی این موضوع می‌پردازد که چگونه می‌توان با مدیریت علمی و فناوری‌های نوین، ضمن حفظ بقای گلخانه‌ها، آنها را به سنگری برای مقابله با ناامنی غذایی تبدیل کرد.

چالش اول: اختلال در ریزاقلیم داخلی گلخانه‌ها
رشد بهینه گیاه در گلخانه به تعادل دقیق چهار عامل اصلی وابسته است: دما، رطوبت نسبی، نور خورشید و غلظت دی‌اکسیدکربن. تغییرات اقلیمی در مقیاس کلان، این تعادل را بر هم زده است. برای مثال، افزایش دمای جهانی منجر به انباشت گرمای بیش از حد در داخل گلخانه شده و در نتیجه، هزینه‌های تهویه و سرمایش را به شدت افزایش می‌دهد. این موضوع نه‌تنها بر اقتصاد کشاورز فشار می‌آورد، بلکه مصرف انرژی و به تبع آن انتشار گازهای گلخانه‌ای را نیز بالا می‌برد.

چالش دوم: کمبود منابع آب و افزایش هزینه‌های تولید
در اقلیم خشک و نیمه‌خشک ایران، کمبود آب شیرین برای آبیاری بزرگترین محدودیت است. اگرچه سیستم‌های هیدروپونیک (کشت بدون خاک) می‌توانند بهره‌وری آب را تا ۹۰ درصد افزایش دهند، اما تأمین انرژی مورد نیاز برای سرمایش، گرمایش و پمپاژ آب در گلخانه‌ها، خود به یک چالش زیست‌محیطی و اقتصادی تبدیل شده است.

راهکارهای نوین؛ از پنل‌های خورشیدی تا میکروبیوم خاک

برای گذر از این بحران، دیگر نمی‌توان صرفاً به ساختارهای سنتی گلخانه‌ها اکتفا کرد. بررسی‌های علمی نشان می‌دهد که آینده کشت گلخانه‌ای در گرو به کارگیری فناوری‌های هوشمند و تجدیدپذیر است.

۱. بهره‌گیری از انرژی خورشیدی در ساختار گلخانه
یکی از امیدوارکننده‌ترین فناوری‌ها، ادغام پنل‌های فتوولتائیک نیمه‌شفاف در پوشش گلخانه‌ها است. تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این پنل‌ها ضمن تولید برق (بین ۲۰ تا ۱۲۸ کیلووات ساعت در مترمربع در سال)، به عنوان سایبانی برای کاهش دمای داخلی (تا ۳ درجه سانتی‌گراد) عمل کرده و مصرف آب را تا ۲۹ درصد کاهش می‌دهند. این یعنی یک گلخانه می‌تواند همزمان به یک نیروگاه کوچک تولید انرژی و یک واحد کارآمد کشاورزی تبدیل شود.

۲. ذخیره‌سازی انرژی با مواد تغییر فازدهنده (PCMs)
نوسانات شدید دمایی به ویژه در شب‌های سرد و روزهای گرم، یکی از معضلات اصلی گلخانه‌داران است. استفاده از مواد تغییر فازدهنده (PCMs) که مانند یک باتری حرارتی عمل می‌کنند، می‌تواند دمای گلخانه را در ساعات حیاتی شبانه بین ۱ تا ۲ درجه افزایش داده و نوسانات روزانه را تا ۵ درجه کاهش دهد. این فناوری با تثبیت دما، تنش محیطی را از گیاه گرفته و کیفیت محصول نهایی را افزایش می‌دهد.

۳. غنی‌سازی دی‌اکسیدکربن (CO2)
برخلاف تصور عمومی، افزایش غلظت دی‌اکسیدکربن در محیط گلخانه (البته به صورت کنترل شده) می‌تواند به نفع گیاهان تمام شود. غنی‌سازی CO2 در محیط‌های بسته به ویژه برای گیاهان دارای مسیر فتوسنتزی C3 (مانند گوجه‌فرنگی، خیار و کاهو) موجب افزایش چشمگیر فتوسنتز و بهبود جذب نیتروژن می‌شود. رویکرد نوین در این حوزه، استفاده از CO2 بازیافتی از منابع صنعتی است که ضمن کاهش وابستگی به کودهای شیمیایی (تا ۵۰ درصد)، به اقتصاد چرخشی نیز کمک می‌کند.

۴. انقلاب میکروبی؛ تقویت خاک از درون
کشاورزی گلخانه‌ای مدرن به دنبال کاهش مصرف سموم و کودهای شیمیایی است. در این مسیر، مهار «میکروبیوم خاک» یک راهبرد تحول‌آفرین محسوب می‌شود. استفاده از کودهای زیستی، بیوچار و محرک‌های میکروبی می‌تواند ضمن کاهش ۲۰ تا ۴۰ درصدی مصرف کودهای شیمیایی، مقاومت گیاه را در برابر تنش‌های ناشی از شوری و خشکی افزایش دهد. این روش نه تنها اقتصادی است، بلکه از طریق ترسیب کربن در خاک، به کاهش اثرات تغییرات اقلیمی نیز کمک می‌کند.

به گزارش اخبار روزانه کشاورزی، تغییرات اقلیمی اگرچه تهدیدی جدی برای کشاورزی ایران است، اما می‌توان آن را به فرصتی برای نوسازی و ارتقای سیستم‌های تولید تبدیل کرد. تجربه جهانی نشان می‌دهد که گلخانه‌های نسل جدید با بهره‌گیری از انرژی‌های تجدیدپذیر، فناوری‌های کنترل هوشمند ریزاقلیم و مدیریت زیستی خاک، نه تنها در برابر تغییرات اقلیمی مقاوم‌تر می‌شوند، بلکه به صرفه‌ترین واحدهای تولید محصول نیز محسوب می‌شوند.

نقش نهادهای ترویجی مانند سازمان تات در این میان، تسهیل انتقال این فناوری‌ها به مزارع و گلخانه‌های خرد و کلان کشور و بومی‌سازی آنها متناسب با اقلیم‌های مختلف ایران است. آینده کشاورزی ایران در گرو تصمیم‌گیری برای گذار از روش‌های سنتی و سرمایه‌گذاری هدفمند بر روی این فناوری‌های نوین و سازگار با محیط زیست خواهد بود.

ادامه مطلب

اسلایدر

آینده هوش مصنوعی در کشاورزی: تحول یا نمایش؟

منتشر شده

6 ماه پیش

در

۱۴۰۴-۰۶-۱۵

توسط

پایگاه خبری داوان نیوز: پتانسیل تحول‌آفرینی هوش مصنوعی در کشاورزی انکارناپذیر است. اما این پتانسیل تنها زمانی به واقعیت می‌پیوندد که از مرحله نمایش و اثبات مفهومی فراتر رفته و به سمت اجرای عملیاتی و تأثیرگذاری واقعی حرکت کند.

به گزارش جواد احمدی خبرنگار داوان نیوز، در سال‌های اخیر، شاهد تبلیغات گسترده‌ای با این محور بوده‌ایم که «هوش مصنوعی کشاورزی را متحول خواهد کرد». از سامانه‌های ملی نظارت بر آفات گرفته تا داشبوردهای هوشمند حکمرانی، هوش مصنوعی به‌عنوان یک بازی‌ساز کلانی معرفی می‌شود که می‌تواند از سطح سیاستگذاری ملی تا مزرعهٔ کشاورز خرد، اثرگذار باشد. اگرچه این دیدگاه، جذاب و آینده‌نگرانه به نظر می‌رسد، اما در عمل با خطر ساده‌انگاری مواجه است. اکنون زمان آن فرا رسیده که پرسشی دشوارتر را مطرح کنیم: آیا ما برای ایجاد تأثیر می‌سازیم، یا صرفاً برای ایجاد هیاهو و دیده شدن؟

این مقاله به بررسی چالش‌ها و الزامات این گذار می‌پردازد.

وضعیت موجود: شتاب واقعی، اما پراکندگی عملی
طی سال گذشته، شاهد پیشرفت‌های قابل توجهی در این حوزه بوده‌ایم. شرکت‌هایی مانند Farmitopia و Plantix قابلیت‌های بینایی رایانه‌ای را برای تشخیص و مدیریت آفات و بیماری‌ها به نمایش گذاشته‌اند. از سوی دیگر، شرکت‌هایی مانند Sarvam.ai پتانسیل مدل‌های زبانی بزرگ (LLM) و سیستم‌های استدلال (Reasoning Systems) را در ارائه مشاوره‌های کشاورزی و پشتیبانی از سیاست‌گذاری داده‌بنیان نشان داده‌اند. حتی نهادهای دولتی مانند وزارت کشاورزی و رفاه کشاورزان (MoA&FW) نیز در پذیرش این فناوری پیشگام بوده‌اند؛ از توسعه چت‌بات‌های پاسخگو به شکایات (مانند e-Mitra) تا تأسیس مراکز excellence در مؤسسات بزرگی مانند IIT Ropar.

با این حال، در کنار این شتاب واقعی، یک پراکندگی نگران‌کننده نیز به چشم می‌خورد: حجم انبوهی از پروژه‌های پایلوت غیرمرتبط، طرح‌های مفهومی با همپوشانی فراوان و تعداد بسیار محدودی از ابتکارات که فراتر از یک منطقه یا بازه زمانی آزمایشی محدود گسترش یافته‌اند. به نظر می‌رسد زمان زیادی صرف اثبات این می‌شود که «هوش مصنوعی می‌تواند کاری را انجام دهد»، در حالی که باید بر این سوال تمرکز کرد که «هوش مصنوعی چه کاری *باید* انجام دهد و چگونه می‌تواند در سطح مزرعه به کار گرفته شود».

چالش اصلی: جهت‌گیری، نه فناوری
مسئله بنیادین، کارایی یا عدم کارایی هوش مصنوعی نیست. مشکل اصلی این است که آیا ما از این فناوری برای حل مسائل واقعی و صحیح استفاده می‌کنیم، یا صرفاً آن را به زور بر مسائلی که *ما* به‌عنوان مشکل درک می‌کنیم، تحمیل می‌کنیم.

برای نمونه، یک چت‌بات چندزبانه که به کشاورز می‌گوید چه زمانی بذر خود را بکارد، در نگاه اول تاثیرگذار است. اما این برداشت تا زمانی پایدار است که متوجه شویم این سامانه، رطوبت خاک محلی یا پویایی‌های اقلیم-کشاورزی (Agro-climatic) منطقه را در نظر نمی‌گیرد. نمونه دیگر، داشبوردهای مدیریتی هستند که در کنفرانس‌ها بسیار شیک به نظر می‌رسند، اما غالباً فاقد همان جزئیات ریز و حیاتی هستند که یک افسر منطقه‌ای برای تصمیم‌گیری در سطح مزرعه به آن نیازمند است.

ما هنوز با هوش مصنوعی به عنوان یک «ارتقاء» (Upgrade) برخورد می‌کنیم، نه یک «بازطراحی» (Redesign). حال آنکه کشاورزی – بیش از几乎 هر صنعت دیگری – به سامانه‌هایی نیاز دارد که به‌صورت عمیقاً محلی، به شکلی با دقت و با وسواس و برای رویارویی با تغییرپذیریِ پرریسک محیطی ساخته شده باشند. اکثر مدل‌های زبانی بزرگ (LLM) و موتورهای استدلال موجود، برای این وظیفه خاص آموزش ندیده‌اند.

نقشه راه: فقدان استراتژی در پس ادغام‌های فناورانه
اگرچه مذاکراتی برای هم‌پیوندی تلاش‌های IndiaAI، Sarvam.ai، مؤسسات آیتی‌آی (IITs) و تأمین‌کنندگان مالی مختلف در جریان است – که حرکتی مثبت است – اما یک نقشه راه نباید صرفاً به فهرستی از ادغام‌های فنی تقلیل یابد. یک استراتژی جامع باید به پرسش‌های دنیای واقعی پاسخ دهد:
* مالکیت داده‌ها در اختیار کیست؟
* چه نهادی مسئول حسابرسی و مدل‌ها است؟
* هنگامی که یک توصیه هوش مصنوعی به خطا می‌رود، مسئولیت و مکانیزم جبران خسارت چیست؟

ما شاهد ظهور ماژول‌های استدلال برای سیاست‌گذاری، دستیاران هوش مصنوعی برای ارائه طرح، و حتی ربات‌های واتس‌اپی با حمایت مالی متا بوده‌ایم. اما آنچه هنوز دیده نمی‌شود، یک لایه زیرساختی یکپارچه و unit است که این اجزای پراکنده را به هم پیوند زده و از همکاری آن‌ها اطمینان حاصل کند.

آینده مطلوب – مشاوره‌های بلادرنگ، حکمرانی تطبیقی و حلقه‌های بازخورد میدانی – تنها در صورتی محقق خواهد شد که ابزارها نه صرفاً برای «قابلیت»، بلکه برای «بافت» (Context) طراحی شده باشند. این امر مستلزم همکاری مستقیم و تنگاتنگ با سازمان‌های کشاورزی، ادارات منطقه‌ای و مروجان محلی است، نه صرفاً استقرار یک مدل آموزش‌دیده در محیط آزمایشگاهی.

هشدار: خطر راه‌حل‌گرایی صرف فناورانه (Tech-Solutionism)
بیایید اشتباهات امواج قبلی فناوری را تکرار نکنیم؛ جایی که ابزارهای دیجیتال بدون توجه به حقایق و واقعیت‌های میدانی عرضه شدند. در حوزه فناوری کشاورزی، دقت نادرست می‌تواند بسیار خطرناک باشد. یک تاریخ کشت اشتباه یا یک توصیه نادرست برای سموم دفع آفات، تنها یک «باگ UX» نیست؛ بلکه می‌تواند به معنای نابودی کامل محصول و بروز یک بحران مالی برای کشاورز باشد.

و باید صادق بود: بسیاری از این ابتکارات هوش مصنوعی هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارند. برخی از موتورهای استدلال (سیستم‌هایی که برای تحلیل، استنتاج و تصمیم‌گیری آگاهانه طراحی شده‌اند) هنوز در حال توسعه هستند و آزمون میدانی گسترده‌ای را پشت سر نگذاشته‌اند. مجموعه داده‌ها اغلب ناقص هستند. یکپارچه‌سازی با سامانه‌های دولتی مانند Agristack هنوز در حد طرح‌های کاغذی باقی مانده است. بدون تعهد جدی و بلندمدت به توسعه مبتنی بر بازخورد، ما در معرض خطر ایجاد سیستم‌های درخشانی هستیم که ماندگار نمی‌شوند.

راهکار پیشنهادی: آنچه باید تغییر کند
برای حرکت رو به جلو، تمرکز بر موارد زیر ضروری است:

1. طراحی مأموریت‌محور (Mission-Driven Design): توسعه ابزارها باید بر اساس «نقاط درد واقعی» کشاورزی باشد، نه صرفاً بر اساس قابلیت‌های موجود یک مدل خاص.
2. هماهنگی بین‌وزارت‌خانه‌ای: در مواردی که یک ماژول استدلال واحد می‌تواند به بخش‌های مختلفی مانند کشاورزی، بهداشت و آموزش خدمت کند، باید به سمت ساخت زیرساخت‌های مشترک حرکت کرد، البته با تعریف واضح لایه‌های خاص هر domain.
3. حلقه‌های پاسخگویی (Accountability Loops): تأمین‌کنندگان مالی و وزارتخانه‌های مربوطه باید بر معیارهای longitudinal (پایش impact در بلندمدت) تأکید کنند، نه صرفاً گزارش موفقیت یک پروژه آزمایشی.
4. مشارکت میدانی (Ground-Up Participation): بهترین راه‌حل‌های هوش مصنوعی، صرفاً از دفاتر بنگلور یا دهلی نو بیرون نمی‌آیند، بلکه از طریق طراحی مشترک (Co-design) با ذی‌نفعان واقعی در ماندلا، باراماتی و نالگوندا شکل می‌گیرند.

به گزارش خبرنگار اخبار روزانه کشاورزی، هند در یک نقطه عطف تاریخی قرار دارد. این کشور پتانسیل آن را دارد که در ایجاد سامانه‌های هوش مصنوعی کشاورزی که هم فراگیر هستند و هم به بافت محلی آگاهند، پیشگام شود. اما برای تحقق این امر، باید فراتر از شعارهای پرطمطراق و پروژه‌های کوتاه‌مدت حرکت کنیم. مسئله صرفاً «متحول کردن کشاورزی با هوش مصنوعی» نیست، بلکه «درک کشاورزی به اندازه‌ای عمیق است که هوش مصنوعی بتواند واقعاً به آن کمک کند» است.

پتانسیل بسیار زیاد است. اما اگر با اجرای دقیق، مسئولانه و مبتنی بر نیاز واقعی همراه نشود، این پتانسیل تنها روی کاغذ باقی خواهد ماند.

—

ادامه مطلب

اسلایدر

کشاورزی آینده: احیا به جای استخراج

منتشر شده

6 ماه پیش

در

۱۴۰۴-۰۶-۰۵

توسط

پایگاه خبری داوان نیوز: کشاورزی احیاکننده؛ پشتوانه علمی محکمی برای منافع زیست محیطی کسب می‌کند.

به گزارش اخبار روزانه کشاورزی«داوان نیوز»، بر اساس یک بررسی جامع علمی جدید که در مجله معتبر کشاورزی و علوم زیستی CABI منتشر شد، کشاورزی احیاکننده (Regenerative Agriculture) به عنوان یک راهبرد کلیدی برای مقابله با تخریب خاک، اختلالات آب‌وهوایی و زوال اکولوژیکی، از پشتوانه علمی فزاینده‌ای برخوردار است.

این بررسی که توسط دکتر نیکلاس باردزلی از دانشگاه ریدینگ انجام شده است، با تکیه بر آخرین تحقیقات بوم‌شناسی خاک و مطالعات موردی، به واکاوی ظهور، تعاریف و مبانی علمی این جنبش نوپا پرداخته و آن را نه به عنوان مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های ثابت، بلکه به عنوان یک تغییر پارادایم در تولید غذا معرفی می‌کند که بر بازسازی چرخه‌های اکولوژیکی و دستیابی به نتایج قابل اندازه‌گیری در سلامت خاک تأکید دارد.

بازتعریف یک مفهوم: از حفظ تا احیا
به گزارش این پژوهش، اگرچه کشاورزی احیاکننده توجه جهانی را به خود جلب کرده، اما تعریف واحد و مورد اجماعی برای آن وجود ندارد. دکتر باردزلی در این بررسی پیشنهاد می‌دهد که کشاورزی احیاکننده باید به عنوان کشاورزی تعریف شود که با چرخه‌های طبیعی مواد مغذی، کربن و آب همکاری و آنها را تقویت می‌کند. تمرکز اصلی این تعریف بر خروجی‌هایی مانند بهبود عملکرد خاک، افزایش فعالیت بیولوژیکی و تقویت تاب‌آوری سیستم است که انعطاف‌پذیری لازم برای تطبیق با شرایط مختلف اقلیمی و زراعی را فراهم می‌آورد.

علم پشت احیا: خاک به عنوان یک ابر ارگانسم زنده
یافته‌های کلیدی این بررسی، فرضیات سنتی در مورد تشکیل و حاصلخیزی خاک را به چالش می‌کشد. برخلاف باور رایج مبنی بر غیرقابل برگشت بودن تخریب خاک، شواهد علمی نشان می‌دهند که فرآیندهای بیولوژیک—به ویژه تعاملات بین گیاهان و میکروب‌ها—می‌توانند مواد آلی و ساختار خاک را با سرعتی بسیار بیشتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، بازسازی کنند. روش‌هایی مانند کشت پوششی، کاهش یا حذف شخم، ادغام دام در سیستم زراعی و استفاده از نهاده‌های بیولوژیک، با تقویت “شبکه غذایی خاک”، این فرآیندهای ترمیمی را فعال می‌کنند.

مزایای چندگانه: از آب‌وهوا تا سلامت جامعه
این بررسی به مزایای چندجانبه کشاورزی احیاکننده اشاره می‌کند که فراتر از مرزهای مزرعه است. این مزایا شامل افزایش ذخیره کربن در خاک (کمک به کاهش تغییرات آب‌وهوایی)، کاهش وابستگی به نهاده‌های مصنوعی، احیای تنوع زیستی، افزایش تاب‌آوری در برابر خشکسالی و بیماری‌ها، و حتی ارتقای سلامت عمومی از طریق بهبود کیفیت مواد غذایی و غنای میکروبیوم خاک است.

چالش‌های پیشِ رو و الزامات سیاستی
با وجود این پتانسیل بالا، گزارش حاضر به موانع مهمی در مسیر پذیرش گسترده این روش‌ها اشاره می‌کند. کمبود بودجه بلندمدت برای پژوهش‌های سیستمی، تعاریف محدود از شیوه‌های مبتنی بر شواهد، و ناکافی بودن چارچوب‌های سیاستی—مانند برنامه‌های حمایتی—که از این تغییر سیستمیک پشتیبانی کنند، از جمله این موانع هستند. همچنین هشدار داده شده که رویکردهای مبتنی بر گواهینامه و بازار، در صورت عدم نظارت دقیق، خطر “سبزشویی” (Greenwashing) و تضعیف یکپارچگی زیستمحیطی این جنبش را در پی دارند.

این بررسی در پایان از سرمایه‌گذاران، محققان و نهادهای سیاست‌گذار می‌خواهد تا در پژوهش‌های سیستمی سرمایه‌گذاری کنند، دانش بومی کشاورزان را به رسمیت بشناسند و از سیاست‌های حمایتی مبتنی بر مکان و نظارت دقیق بر نتایج زیستمحیطی بهره بگیرند.

درباره مجله CABI Agriculture and Bioscience:
این مجله یک ژورنال دسترسی آزاد است که پژوهش‌های بین‌رشته‌ای با کیفیت بالا در زمینه‌های کشاورزی، امنیت غذایی و علوم زیستی را منتشر می‌کند.

—

ادامه مطلب
پیام ما

پرطرفدار

کلیه حقوق این پایگاه خبری متعلق به داوان‌نیوز است.