الهندسة الزراعية: تحسين الزراعة باستخدام التكنولوجيا والابتكار

الهندسة الزراعية هي مجال متقدم في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ،  ومن خلال التكنولوجيا، يعمل المهندسون الزراعيون على تحسين الزراعة وتحسينها.

فهم يصممون أدوات وأنظمة تساعد المزارعين على زراعة المزيد من الغذاء باستخدام كميات أقل من المياه والطاقة ،  كما يعملون على جعل الزراعة أكثر أمانًا للبيئة.

للهندسة الزراعية أهمية كبيرة فهي تهتم بالبحث والتطوير لأنواع الآلات الزراعية والحصادية . 

 كما تعمل على تخزين الحبوب والمنتجات الغذائية لمعالجة صناعة الأغذية لتجهيز البذور وفرزها وفصلها .

يلعب الخريج دورًا في المجتمع أو الجماعة للحصول على الإنتاج الزراعي الذي تحتاجه الأمة للتقدم التكنولوجي . 

 وهم يتضمنون تقديم منتجات عالية الجودة من العمل  . 

 يمكن للمتقدم الذي أنهى دراسته في الهندسة الزراعية أن يعمل كعالم تربة.

حيث يشارك بشكل جدي في استكشاف التربة لتحليل توازنها وتغذيتها للأنشطة الزراعية .

يشارك المهندسون الزراعيون في وضع خطط إدارة الغابات، مع مراعاة عوامل مثل صحة التربة وموارد المياه والتنوع البيولوجي . 

 كما يعملون على وضع استراتيجيات تحقق التوازن بين الاحتياجات البشرية والاستخدام المستدام والحفاظ على النظم البيئية للغابات.

تاريخ الهندسة الزراعية 

تطور الهندسة الزراعية عبر العصور 

قبل تسعينيات القرن الثامن عشر، لم تتغير الزراعة كثيرًا.

بين عامي 1700 و1790، كان الجميع يستخدمون أدوات تقليدية مثل المجرفة، والمشط الخشبي، والمذراة، والمنجل.

الذي كان عبارة عن عصا خشبية طويلة بشفرة معدنية في النهاية تستخدم لحصاد المحاصيل.

1790: اختراعات جديدة في الزراعة

شهدت هذه الفترة اختراع حامل اليد، وهو ملحق للمنجل يستخدم كقاطع للمحاصيل.

لم يكن الهدف من الزراعة تحقيق الربح، بل كانت تُستخدم لتوفير الغذاء للأسر.

ومع ذلك، بدأت الميكنة تؤثر على الزراعة تدريجيًا، حيث كانت 90% من القوة العاملة من المزارعين.

أدى ذلك إلى طفرة كبيرة في المعدات الزراعية مع زيادة عدد المزارعين والأراضي الجديدة.

1794: آلة محلج القطن

اخترع إيلي ويتني آلة محلج القطن، التي كانت نقطة تحول هامة في الزراعة.

تفصل هذه الآلة الجزء الليفي من القطن عن البذور، مما أدى إلى إنتاجية أعلى بكثير مقارنة بالفصل اليدوي.

أصبحت هذه العملية أساسية لتحويل القطن إلى منتجات وسلع قطنية.

الآلات التي تجرها الخيول: قفزة إنتاجية

خلال أواخر القرن الثامن عشر، بدأت الآليات التي تجرها الخيول بالانتشار.

ساعدت هذه الآلات المزارعين على تقليل الجهد وزيادة الإنتاج.

وفي عام 1797، اخترع تشارلز نيوبولد المحراث المصنوع من الحديد الزهر، مما عزز فعالية الزراعة.

آلات زراعة البذور والحصاد: خطوات متقدمة

في 1701، أتقن مزارع إنكليزي آلة زرع البذور التي تجرها الخيول، والتي ساهمت في زراعة المحاصيل بكفاءة.

في عام 1834، تم تطوير أول آلة حصاد تجرها الخيول، لتسهم في حصاد القمح بسهولة مقارنة بالحصد اليدوي التقليدي.

القرن التاسع عشر: تقدم المحاريث وآلات الدرس

في عام 1819، تم اختراع المحراث الحديدي المزود بأجزاء قابلة للتبديل، الذي شكل قفزة نوعية في تطوير الأدوات الزراعية.

في 1837، ظهرت آلة الدرس، التي تفصل الحبوب عن القش، وجرى تشغيلها لاحقًا بواسطة محركات بخارية.

أربعينيات القرن التاسع عشر إلى 1874: تطورات رئيسية

شهدت هذه الفترة زيادة في استخدام الآلات الزراعية وظهور الزراعة التجارية.

تم اختراع المحرك البخاري المحمول في 1859 لتشغيل أدوات الزراعة.

وفي 1874، تم تسجيل براءة اختراع الأسلاك الشائكة، التي غيرت مفهوم تسييج المزارع وأنهت عصر الرعي المفتوح.

تطور الجرارات: العجلات المطاطية

في 1932، أُدخلت العجلات المطاطية للجرارات، مما أدى إلى تحسين الكفاءة بنسبة 25% في استهلاك الوقود وتوفير قيادة أكثر سلاسة وتقليل الأضرار للجرار والسائق.

القرن العشرين: آلات متطورة وتقنيات حديثة

في 1956، تم اختراع آلة زرع البذور الهوائية، التي تعتمد على نظام توصيل يعمل بالهواء لزراعة البذور بدقة.

بحلول 1994، بدأ المزارعون باستخدام أنظمة GPS لتحديد مواقع الحقول بدقة، مما ساعد على تحسين الري والتسميد والمبيدات باستخدام بيانات دقيقة مع توقعات الطقس وتحليل التربة.

هدف الهندسة الزراعية:  

تهدف الهندسة الزراعية إلى تحسين الوضع المالي للمزارع. 

وتزويده ببيئة عمل كريمة، وجعل الغذاء متاحًا بسهولة للمستهلكين بكميات مناسبة وبجودة كافية كلما احتاجوا إليها . 

 يتم تحقيق هذه الأهداف من خلال واحد أو أكثر مما يلي:

1- الحد من المخاطر الزراعية:

تتم مناقشة الأسباب الكامنة وراء هذه المخاطر وتقديم التوصيات . 

ومن خلال القيام بذلك، يتم ضمان نجاح عمل المزارعين.

2- تخفيف الأعمال الشاقة في القطاعات الزراعية:

تسعى تدخلات الهندسة الزراعية إلى تطوير الأدوات والمعدات التي يمكن استخدامها في الأنشطة الزراعية لتخفيف العبء على المزارعين.

3- ضمان إمكانية الحصول على المنتجات الزراعية على مدار العام:

يجب إعداد المحاصيل الموسمية وتخزينها لتلبية الطلب على مدار العام.

4- تحسين نوعية حياة المزارع:

تتيح الهندسة الزراعية إمكانية إنشاء المباني الزراعية، والطرق الزراعية الجيدة، وغير ذلك من وسائل الراحة.

مجالات عمل الهندسة الزراعية 

تطوير نظم الري الحديثة 

إن تحسين إدارة مياه الري، بهدف زيادة الإنتاجية والحد من الآثار السلبية مثل التملح ، يعد من القضايا الرئيسية المعاصرة في القطاع الزراعي.

 ويتم بذل جهود كبيرة لتحسين عمليات الري وخفض التكاليف . 

 ويطالب المجتمع بشكل عام وجمعيات مستخدمي المياه، وخاصة حيث يتعين عليهم تحمل تكلفة الري.

بأن يصبح الري أكثر فعالية من حيث التكلفة ، ومن ثم يتعين أن تتناسب خدمات المياه بشكل أفضل مع تكلفة التشغيل والصيانة.

يمكن عادةً تحقيق الأداء المحسّن في إدارة مياه الري من خلال ثلاثة أنواع من التدخلات:

1- إعادة التأهيل :

والتي تتألف من إعادة هندسة البنية التحتية المعيبة لإعادتها إلى التصميم الأصلي . 

 ورغم أن إعادة التأهيل تنطبق عادة على البنية التحتية المادية، فإنها قد تتعلق أيضًا بالترتيبات المؤسسية.

2-تحسين العملية :

 والذي يتمثل في التدخل في العملية دون تغيير قواعد إدارة المياه .

على سبيل المثال، يعد إدخال التقنيات الحديثة تحسينًا للعملية.

3- التحديث :

وهو تدخل أكثر تعقيداً ويتطلب تغييرات جذرية في القواعد التي تحكم إدارة الموارد المائية . 

 وقد يشمل هذا التحديث تدخلات في البنية الأساسية المادية فضلاً عن إدارتها.

استخدام التقنيات الحديثة في زراعة المحاصيل 

تؤثر التكنولوجيا في الزراعة على العديد من مجالات الزراعة.

مثل الأسمدة والمبيدات الحشرية وتكنولوجيا البذور، وما إلى ذلك.

 وقد أدت التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية إلى مقاومة الآفات وزيادة إنتاج المحاصيل . 

 كما أدت الميكنة إلى كفاءة الحرث والحصاد وتقليل العمالة اليدوية.

كما تحسنت أساليب الري وأنظمة النقل، وقللت آلات المعالجة من الهدر، وما إلى ذلك.

وكان التأثير واضحًا في جميع المجالات ، تركز تقنيات العصر الجديد على الروبوتات والزراعة الدقيقة والذكاء الاصطناعي .

تحسين وتطوير الأراضي الزراعية 

إن إدخال التقنيات الجديدة من شأنه أن يغير جذرياً من استخدام الأراضي . 

 ومن الممكن أن تساهم المعدات الأفضل والأسمدة المحسنة والسلالات الجديدة من المحاصيل والأعشاب في إحداث إسهامات كبرى .

وتتضمن الأساليب الجديدة في مجال الحفاظ على البيئة تقنيات ربما كانت مهملة منذ أمد بعيد .

 على سبيل المثال، تم تعليم المزارعين كيفية إنشاء مستجمعات مياه صغيرة حول الأشجار المزروعة لحماية الأراضي المنحدرة وحطب الوقود . 

 قد تم الحصول على غلة مرتفعة في هذه المستجمعات الصغيرة، مع مضاعفة الغلة خلال فترة انخفض فيها متوسط ​​هطول الأمطار السنوي إلى النصف.

وفي أماكن أخرى، حقق المزارعون عائدات جيدة من تقنيات الزراعة الحرجية مثل زراعة الأزقة. 

تقنيات مستقبلية في الهندسة الزراعية 

الزراعة العضوية وتأثيرها على الهندسة الزراعية 

تؤثر الممارسات الزراعية الحديثة على البيئة. 

أي دورة المغذيات ، وتآكل التربة ، واحتجاز الكربون ، والعديد من الأنماط البيئية الأخرى . 

الزراعة العضوية هي ممارسة مؤثرة لتقليل التأثير البيئي والايكولوجي للتنمية المستدامة. 

يمكن أن يؤدي استخدام المزيد من المواد العضوية في الممارسات الزراعية إلى تقليل التأثيرات الضارة على البيئة . 

 وقد تعمل الزراعة العضوية على تحسين جودة الغذاء أيضًا .

قد تستبعد الزراعة العضوية إلى حد كبير استخدام الأسمدة الكيماوية والمبيدات الحشرية وهرمونات النمو .

يعد الجمع بين الزراعة العضوية والتقنيات الجديدة أمرًا بالغ الأهمية للحد من القيود والتحديات التي تواجه الزراعة العضوية . 

 تعمل الأساليب المبتكرة والنهج الجديدة على إحداث اتجاهات جديدة نحو نظام الزراعة المستدامة . 

 وتعزيز الإنتاجية الزراعية ونوعية حياة العديد من المزارعين بطريقة صديقة للبيئة.

 بعبارة أخرى، تعكس الزراعة العضوية مفاهيم الاستدامة للزراعة العالمية.

*اليك جدول مقارنة بين الزراعة العضوية والتقليدية : 

استخدام الذكاء الاصطناعي في تحسين الإنتاجية الزراعية : 

يتمتع التقدم التكنولوجي بإمكانات كبيرة للتأثير بشكل إيجابي على قطاع الزراعة . 

 فالمعلومات التي يتم الحصول عليها من خلال البيانات الجغرافية المكانية، مثل صور الأقمار الصناعية أو المجسات أو الأجهزة الأخرى. 

 جنبًا إلى جنب مع نماذج الذكاء الاصطناعي التنبؤية والتحليلية، تمكن من تطبيقات عديدة لتحسين الغلة وتحسين الموارد والكفاءة في الزراعة.

 ومن بين التطبيقات الرئيسية، تبرز التطبيقات التالية:

التنبؤ بالمحاصيل

من خلال صورة بسيطة، يمكن لخوارزمية الذكاء الاصطناعي التنبؤ بحجم المحاصيل بالوزن المقدر قبل شهر.

 يمكن للتكنولوجيا تقدير إنتاجية الأشجار، دون الحاجة إلى العمل الميداني.

واتخاذ قرارات استراتيجية و قوة تفاوضية أكبر في السوق للمزارعين الصغار والكبار.

زيادة الإنتاجية الزراعية

يساعد تحليل صور الأقمار الصناعية في فهم حالة المحاصيل .

 بعض البيانات التي تسمح بتحليل الذكاء الاصطناعي ذات صلة.

 مثل حجم تيجان الأشجار، وقوتها أو المناطق ذات الكثافة الأعلى للأشجار وإنتاجيتها الناتجة في قطعة أرض.

يتيح الحصول على هذه المعلومات للمهنيين الزراعيين اتخاذ قرارات استراتيجية لزيادة الإنتاجية الزراعية.

تحليل مخاطر الاستثمار

على نحو متزايد، تقوم المؤسسات المالية بإقراض المزارعين الأموال من أجل تطويرهم. 

 وبهذا المعنى، تسمح البيانات الجغرافية المكانية وتطبيق نماذج الذكاء الاصطناعي التنبؤية والتحليلية بالحصول على تاريخ الإنتاجية والتنبؤ بها. 

 لتحليل المخاطر الناجمة عن الاستثمارات أو القروض المقدمة للمزارعين بشكل واقعي، بغض النظر عن حجمها.

تحسين الموارد المائية

في بعض الدول ،  تستهلك الزراعة 85% من المياه العذبة ، ويشكل تحسين استخدام الموارد المائية ضرورة في ظل الجفاف الحالي.

 وتسمح التطورات التكنولوجية، من خلال البيانات الجغرافية المكانية والذكاء الاصطناعي. 

 بمعرفة ليس فقط البيانات السطحية عن المنطقة، بل وأيضًا بعض القضايا المحددة مثل الرطوبة النسبية.

وبالتالي، يمكن للمزارعين تحسين استخدام المياه، والتركيز فقط على تلك المناطق التي تحتاج إليها. 

الخلاصة

تُعتبر الهندسة الزراعية ركنًا أساسيًا في تحقيق الأمن الغذائي وتلبية احتياجات العالم المتزايدة من الغذاء.

 من خلال دمج المعرفة العلمية الحديثة، استمر المهندس الزراعيون في تطوير حلول الحلول للتحديات التي تواجه الزراعة.

مثل تغير المناخ، ونقص المياه، وتدهور التربة ، يوجد أكثر من تطوير أدوات وأنظمة زراعية فاعلة.

وصولاً إلى تطبيق تقنيات الذكاء الاصطناعي في الزراعة.

  وهذا المجال يشهد ظواهر مستمرة تساهم في تحسين جودة الخضروات . 

 كما أنها تتمتع بالتنوع البيولوجي جزء منها في توفر الموارد الطبيعية والبيئة من خلال الممارسات الزراعية الموجودة حاليًا.

في النهاية، يمكن القول إن التكنولوجيا الزراعية هي مجال واعد ومثير للاهتمام.

مما يؤدي إلى تحقيق التنمية الاجتماعية، حياة المزارعين والمستهلكين على حد سواء.

الاسئلة الشائعة 

1- ما هي أهمية الهندسة الزراعية؟

تلعب الهندسة الزراعية دورًا حاسمًا في تأمين الغذاء، وتحسين سبل العيش للمزارعين، والحفاظ على الموارد الطبيعية، والاستجابة للتحديات العالمية مثل تغير المناخ.

2. ما هي المجالات الرئيسية للهندسة الزراعية؟

تشمل المجالات الرئيسية للهندسة الزراعية: تصميم وتطوير الآلات الزراعية، إدارة الموارد المائية، تحسين التربة، هندسة الري، هندسة الأبنية الزراعية، وتكنولوجيا الأغذية.

3. ما هي أهم التحديات التي تواجه الهندسة الزراعية؟

تواجه الهندسة الزراعية تحديات مثل تغير المناخ، ونقص المياه، وتدهور التربة، وزيادة الطلب على الغذاء، وانتشار الآفات والأمراض.

4. ما هي أحدث التطورات في الهندسة الزراعية؟

تشمل أحدث التطورات في الهندسة الزراعية استخدام الذكاء الاصطناعي في الزراعة الدقيقة، والزراعة العمودية، والزراعة الحضرية، والتقنيات البيولوجية لتحسين المحاصيل.

5. ما هي فرص العمل المتاحة لخريجي الهندسة الزراعية؟

يمكن لخريجي الهندسة الزراعية العمل في شركات الأغذية الزراعية، الشركات الاستشارية، المؤسسات الحكومية، الجامعات، والمنظمات الدولية. كما يمكنهم تأسيس مشاريعهم الخاصة في مجال الزراعة.