كيف تساعد أنظمة الري الذكي المزارعين على مواجهة أزمة المناخ؟

“فيما سبق كان من الممكن أن يستمر الري من المساء حتى طلوع الفجر، حاليًّا لا يستغرق ري 50 فدانًا كاملة أكثر من ساعتين”.. هكذا يصف محمود تكروني -المزارع ومنسق مشروع “بناء مرونة الأغذية في صعيد مصر” في قرية النجاجرة بأسوان- التحول الذي حدث منذ عامين في قريتهم، عندما بدأت عشرات الأفدنة تُروى بالتنقيط والطاقة الشمسية بدلًا من الطرق التقليدية.

ويضيف لـ”للعلم”: “لم نوفر فقط في المياه والطاقة، بل في الجهد المبذول كذلك، فليس هناك حاجة إلى مراقبة عملية الري للتأكد من أن الأرض سُقيت بالكامل، فبمجرد ضبط نظام التشغيل تعمل الماكينة وحدها، وتتوقف فور انتهاء مهمتها دون إهدار نقطة مياه واحدة”.

تُعد هذه التقنية المتطورة إحدى تقنيات “الري الذكي”، الذي يحظى باهتمام عالمي باعتباره وسيلةً ذكيةً للتكيُّف مع التغيرات المناخية، عبر خفض الطلب المرتفع على الموارد المائية وتقليل الآثار البيئية الضارة لعملية الري.

وتستعد مصر لإطلاق مبادرة دولية لتنفيذ أعمال تكيف مع تغير المناخ في قطاع المياه خلال قمة الأمم المتحدة للمناخ (COP27)، المنتظر عقدها في مدينة شرم الشيخ، من 6 إلى 18 نوفمبر المقبل، ضمن فعاليات جناح المياه المستمر لمدة 10 أيام، كما يُناقش موضوع “الري الذكي” وكيفية استخدام التكنولوجيا لرفع الإنتاجية ومواجهة ندرة المياه، تحت إشراف وزارة الموارد المائية والري، وفق إيمان سيد، رئيس قطاع التخطيط بالوزارة.

وقالت إيمان سيد لـ”للعلم” :”الإعلان عن تفاصيل المبادرة سيتم خلال اليوم الأول لجناح المياه، وهي مبادرة مصرية بالتنسيق مع منظمة الأرصاد العالمية، تتضمن عدة إجراءات استباقية للتكيُّف مع التغيُّرات المناخية في قطاع المياه والري، بما يضمن تقليل الفاقد من المياه وتعزيز التعاون بين الدول لتحقيق أهداف التنمية المستدامة”.

وخصصت الحكومة المصرية يومًا للمياه خلال قمة شرم الشيخ (14 نوفمبر)، بالإضافة إلى جناح المياه؛ لمناقشة قضايا المياه وتغيُّر المناخ.

الري الذكي وتقنياته

وفق ورقة بحثية نُشرت في يونيو الماضي في مجلة “هندسة الري والصرف”، فإن الري الذكي هو نظام مطبق لترشيد استهلاك المياه وزيادة غلة المحاصيل، يسمح بتحكم عالي الدقة في عمليات الري وفقًا لبيانات متاحة عبر محطات الأرصاد الجوية وأجهزة الاستشعار عن بُعد التي ترصد العوامل المناخية كالأمطار والرياح والصقيع ومعدلات رطوبة التربة وغيرها.

في السنوات الثلاث الأخيرة، انتشرت بعض هذه التقنيات انتشارًا محدودًا على المستوى المحلي، مثل إطلاق تطبيقات للري الذكي ومنها “إروي” و”الإنذار المناخي المبكر”، والري بالطاقة الشمسية وتصنيع عدد محدود من الأجهزة اليدوية لقياس رطوبة التربة، وهي مشاريع تُنفذ بالتعاون، إما مع وزارة الزراعة أو مع وزارة الري، وتدعمها جهات دولية مختلفة.

وتحظى أنظمة الري الذكي المتقدمة الآن بانتشار واسع على الصعيد العالمي، إذ بلغ حجم سوق أنظمة الري الذكي 938.6 مليون دولار أمريكي عام 2020، مع توقعات بزيادة الرقم إلى 2.6 مليار دولار (ما يعادل نحو 50 مليار جنيه مصري) بحلول عام 2027، وفق تقرير لشركة ريبورت لينكر، صدر في أبريل 2021.

ويستهلك الري 70% من المياه العذبة عالميًّا وفق منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو)، في الوقت الذي يفتقر فيه حوالي 2.2 مليار شخص إلى مياه الشرب الآمنة، وفق الأمم المتحدة.

وأطلقت وزارة الري تطبيق “إروي” المجاني للري الذكي قبل نحو عامين بدعم من الفاو، ويعمل على إمداد المزارعين بمعلومات تخص الكمية المناسبة من المياه لري كل محصول، كما يمدهم بنصائح للري تستند إلى مؤشرات الطقس من درجات الحرارة والرياح والأمطار.

كما شاركت الوزارة بالتعاون مع جامعة أكتوبر للعلوم الحديثة في تصنيع جهاز يدوي لقياس رطوبة التربة وآخر لإرسال هذه القياسات إلى هواتف المزارعين عبر رسائل قصيرة، وقالت إيمان سيد: “إن الوزارة وفرت 200 جهاز يدوي لقياس رطوبة التربة حتى الآن للمزارعين، وعملت مدارس حقلية في محافظة المنيا على تجربته، ما أسفر عن توفير كميات كبيرة كانت تهدر في الري الخطأ، وتعمل الوزارة على تصنيع أعداد أكبر من الأجهزة وتوفيرها للمزارعين بتكلفة تصل إلى ألف جنيه”.

قال أيمن فريد أبو حديد -وزير الزراعة الأسبق- في تصريح لـ”للعلم”: إن استخدام الذكاء الصناعي في الري مهمٌّ جدًّا؛ لأنه يوفر منظومةً متكاملةً للري الآلي باستخدام كاميرات المراقبة وحساسات التربة والبرامج الحاسوبية، وهذه المنظومة قادرة أن توفر في المياه، وتقلل من استخدام أعداد كبيرة من البشر دون فاعلية، وتحدد سبب أي مشكلة يتعرض لها الزرع فور ظهورها، والطريقة الصحيحة للتعامل معها بدلًا من الاعتماد على أسلوب التخمين الذي ربما لا يكون صحيحًا، وبالتالي لا نقدم للنبات ما يحتاجه، ومن هنا تحدث خسائر الإنتاجية”.

وأشار إلى أن مصر والمغرب من أوائل الدول العربية التي بدأت في استخدام بعض هذه التقنيات، مثل الري الآلي باستخدام الطاقة الشمسية، الذي يوفر في الكهرباء كذلك.

وذكرت الورقة البحثية المنشورة بمجلة “هندسة الري والصرف” أن أنظمة الري الذكي جذبت الاهتمام عالميًّا؛ لأنها ضرورية لضمان الأمن المائي والغذائي في جميع أنحاء العالم، إذ تعمل على الاستخدام الرشيد للمياه في الحقول الزراعية وزيادة غلة المحاصيل، وبالتالي ينخفض الطلب المرتفع على الموارد المائية وتقل الآثار البيئية الضارة للري من خلال تقييم محتوى رطوبة التربة أو مؤشر الإجهاد المائي للمحصول وغيرها من العوامل.

وأفادت أن أجهزة استشعار رطوبة التربة وفرت 20 إلى 92% من المياه، في حين وفرت أجهزة التحكم في التبخر من 20 إلى 71% من المياه، وكذلك وفرت أجهزة استشعار المطر من 7 إلى 50% من المياه مع الحفاظ على نمو المحاصيل وجودتها، وفق تحليلات نتائج عددٍ من الدراسات البارزة التي قيَّمت تقنيات الري الذكي في مناطقَ جغرافيةٍ مختلفة.

وتعمل الأنواع المتطورة من هذه الأجهزة بشكل آلي، وفق جداول للري، دون حاجةٍ إلى تدخُّل المزارع، وتُوقِف الري فورًا عند الوصول إلى مستوى معين من الرطوبة في التربة، محدد مسبقًا، أو عند استشعار المطر؛ حتى لا يستمر الري دون ضرورة، أو لدى تشغيل أنظمة طارئة للري خارج الجدول اليومي تحمي النبات في حالة استشعار ظروف مناخية سيئة.

وتتفاوت أسعار خدمات الري الذكي بشكل كبير عالميًّا، وفقًا لجودة التصنيع ومستوى الخدمة، إذ يمكن شراء أحد أجهزة الاستشعار أو وحدات التحكم عن بُعد عبر منصات التجارة الإلكترونية بأسعار تبدأ من خمسين دولارًا للجهاز الواحد (ما يقرب من ألف جنيه مصري).

في حين قال جوهان فيندت، الشريك المؤسس لشركة IRRIOT لخدمات الري الذكي، ردًّا على رسالة بريدية لـ”للعلم”: إن تزويد مزرعة صغيرة بخدمات الري الذكي المتقدمة يتكلف ما بين ألفين إلى 3 آلاف يورو، في حين تتراوح التكلفة للمزارع الكبيرة ما بين 5 آلاف إلى 15 ألف يورو (ما يعادل 40 ألفًا و300 ألف جنيه مصري لأقل وأعلى سعر للخدمة).

وأكد أن “المردود الذي يحصل عليه المزارعون من الاستثمار في هذه التقنيات هو توفير المياه والطاقة وزيادة غلة المحاصيل”.

نجحت تقنيات الري الذكي في الملاعب الرياضية لمدينة إبسويتش في المملكة المتحدة في توفير أكثر من 20 ألف دولار (ما يعادل نحو 384 ألف جنيه مصري) من تكاليف المياه خلال 6 أشهر (من ديسمبر 2007 حتى مايو 2008)، إذ وفرت المراقبة الآلية لرطوبة التربة وإيقاف التشغيل في حالة هطول المطر من كمية المياه المستخدمة، بالإضافة إلى توفير نفقات العمالة، من خلال اتباع النظام الآلي في الري، وفق دراسة حالة أجرتها شركة MAIT للصناعات.

وتتصدر الولايات المتحدة سوق أنظمة الري الذكية عالميًّا عام 2020، بتقديرات وصلت إلى 277.8 مليون دولار أمريكي (ما يعادل قرابة 5.3 مليارات جنيه مصري)، ومن الأسواق الجغرافية الأخرى الجديرة بالملاحظة أسواق الصين واليابان وكندا وألمانيا، مع توقعات بقفزات في النمو بنسب 15.2% و14.1٪ و13.6٪ و11.6٪ حتى عام 2027، وفق تقرير شركة ريبورت لينكر، في حين لا تزال تجارب غالبية الدول العربية والأفريقية محدودةً في هذا المجال.

المتاح والمأمول

قبل أن يخرج المزارع محمد موسى (47 عامًا) من بيته في قرية البعيرات بالأقصر، يفتح تطبيق “الإنذار المناخي المبكر” للري الذكي على هاتفه، يقول لـ”للعلم” :”عندي أربعة أفدنة، أزرع حاليًّا نصفهم قصب سكر والنصف الثاني ذرة رفيعة، وأستخدم التطبيق منذ عامين، أُحدد في البداية أين توجد أرضي ونوع المحصول، وقبل أن أسقي يزودني التطبيق بكمية المياه المناسبة، وإن كانت هناك رياح شديدة يحذرني من الري لتجنب الرقاد والخسارة في الغلة”.

حصل “موسى” على التطبيق مجانًا من مشروع “بناء مرونة الأمن الغذائي بصعيد مصر”، وهو مشروع بدأ عام 2013 بتمويل من صندوق الأقلمة المناخية وبرنامج الأغذية العالمي بالتعاون مع وزارة الزراعة المصرية، لبناء الصمود والقدرة على المقاومة في مواجهة التغيرات المناخية، ويستهدف محافظات أسيوط وسوهاج وقنا والأقصر وأسوان.

كلما توافرت بيانات دقيقة تحسنت كفاءة الري.. يقول مجدي عبد الحميد -رئيس قسم النبات بالمركز القومي للبحوث- في تصريحات لـ”للعلم”، مضيفًا أن تحديد الاحتياج الفعلي الدقيق للنبات من المياه في كل طورٍ من أطوار نموه مع مراعاة تأثره بالعوامل الجوية ليس بالأمر البسيط.

ويوضح: “يتطلب الاستعانة بأكثر من تقنية من تقنيات الري الذكي في الوقت نفسه، لقياس مختلِف المؤشرات، مثل مستوى الرطوبة ونسبة التبخر والملوحة ودرجة الحرارة وغيرها، كما يتطلب وجود محطة أرصاد جوية على مسافة قريبة من المزرعة لا تتجاوز 50 كيلومترًا للحصول على بيانات دقيقة”.

واستطرد: “هناك عوامل كثيرة يجب أن توضع في الاعتبار بعد الحصول على هذه البيانات، فعلى سبيل المثال، لكل نبات احتياج معين من الرطوبة، يختلف باختلاف نوع التربة، سواء كانت طينية أو رملية أو طميية”.

وأشار إلى أن تطبيقات الري المستخدمة في مصر تعطي مؤشرات عامة، ولا يمكن الاعتماد عليها بنسبة مئة في المئة، قائلًا: “إنها تفتقر إلى البيانات الدقيقة المستندة إلى قياسات أجهزة الاستشعار عن بُعد، والتي تتجاوز إمكانيات المزارع البسيط”.

وقال محمد الحمدي -مسؤول الفاو للأراضي والمياه في الشرق الأدنى وشمال أفريقيا- في حوار مع “للعلم”: “لم يعد بالإمكان الاعتماد على الطرق التقليدية في الري في ظل أزمة المناخ”، مضيفًا :”نحتاج إلى الابتكار من أجل التكيُّف واستمرار الزراعة بطرق مستدامة، وهذا ما يمكن أن توفره تقنيات الري الذكي”.

وأشار إلى أن الري الذكي يمنح النبات القدر المضبوط من المياه دون زيادة أو نقصان، موضحًا أن ارتفاع درجة الحرارة يتطلب -على سبيل المثال- الري لعدد مرات أكثر، ما يقلل من الخسائر في الغلة.

ومن المتوقع أن يؤدي تغيُّر المناخ إلى خفض إنتاجية المحاصيل الزراعية بنسبة 15 في المئة على مستوى العالم بحلول عام 2050، وفق الفاو.

وقال “الحمدي”: إن إمكانيات المزارع البسيط قد لا تسمح بالاعتماد بشكل كبير على تقنيات الري الذكي المتطورة في الوقت الحالي، لكننا نقدم له المتاح من خلال تطبيقات الري المجانية وبعض الأجهزة اليدوية التي تعطيه مؤشرات عامة ومفيدة عن احتياج النبات إلى المياه في أطوار النمو المختلفة وبعض مؤشرات الطقس، على أمل أن تتاح التقنيات المتطورة وأجهزة الري الآلي في المستقبل القريب بتكلفةٍ مناسبة، تسمح بانتشارها بشكل أوسع بين عموم المزارعين.

“الظروف المناخية تغيرت، وعلينا كمزارعين أن نطور أدواتنا كذلك؛ لأننا لا نملك سوى أرضنا، هي مصدر رزقنا الوحيد”، يختتم المزارع ومنسق مشروع “بناء مرونة الأمن الغذائي بصعيد مصر” محمود التكروني، حديثه لـ”للعلم” بهذه الكلمات، لافتًا إلى أن هناك نحو 50 مزارعًا في أسوان، حتى الآن، يستفيدون بشكل مباشر من تطبيقات الري الذكي وبعض تقنيات الزراعة الذكية مناخيًّا التي يقدمها المشروع بشكل مجاني، ويؤكد: “نقوم بدورنا بنشر الوعي بين عدد أكبر من المزارعين من خلال الحديث أو نشرات التوعية”.

عن أميركان سيانتافيك