اصول كشاورزي ماهواره اي - نسخه‌ی قابل چاپ

نقشه حاصلخیزی خاک با نمونه برداری و تجزیه خاک در نقاط مختلف مزرعه و به کمک دستگاه مکان سنج، (GPS) و نرم‌افزار نقشه‌کشی جغرافیایی (GIS) تهیه می‌گردد.

ممکن است از نقشه‌های هوایی مزرعه نیز بهره گرفته و محلهای نمونه برداری را روی آن مشخص نمود. این نقشه در حافظه کامپیوتر ماشین پخش متناسب جا داده می‌شود تا به هنگام شخم، بذرکاری یا کودپاشی، نهاده‌ها را به مقدار لازم درخ اک قرار دهد. به عنوان مثال با مشخص بودن بافت و ساختمان خاک روی نقشه مزرعه، کامپیوتر می‌تواند دستور تنظیم عمق شخم را به تناسب سختی و نرمی آن صادر نماید. کلیه عملیات خاک ورزی ، کاشت، داشت و برداشت را می توان به روش پخش متناسب به انجام رساند.

عملکرد محصول ممکن است به عواملی سوای حاصلخیزی نیز بستگی داشته باشد. از‌ آنجا که منظور نهایی از نهاده‌های خاک، افزایش عملکرد است، عملکرد محصول را در وجب به وجب مزرعه باید اندازه گرفت. این کار به کمک دستگاه سنجش عملکرد روی ماشین برداشت و مجهز به GPS انجام می‌گیرد که جریان محصول را می‌سنجد. داده‌ها سپس به کمک GIS به صورت نقشه درآمده و روی نقشه مزرعه در حافظه کامپیوتر گذارده می‌شود. با مقایسه این نقشه با نقشه حاصلخیزی می‌توان دریافت که آیا پخش مواد غذایی درست بوده است یا خیر و اینکه آیا عوامل دیگری نیز در عملکرد تأثیرگذار بوده‌اند؟ نقشه‌های تراکم علف هرز و آفت زدگی نیز باید مهیا شوند. این نقشه‌ها به یکی از سه طریق زیر ممکن است تهیه شوند:

- مشاهده و به کمک مکان سنج

- نقشه هوایی مزرعه

- نقشه ماهواره ای مزرعه

کاربرد GPS در کشاورزی

قلب همه کارهای کشاورزی ماهواره‌ای، تهیه نقشه مزرعه است و DGPS تنها وسیله انجام این کار در حال حاضر و احتمالا در آینده نیز می‌باشد.

وسایل انجام کار برای تهیه نقشه مزرعه و همچنین نمونه برداری مشاهده‌ای و نمونه برداری خاک یکسان، شامل یک گیرنده DGPS مرکب از گیرنده GPS و اصلاح تفاوتی، وسیله‌ای برای ثبت ارقام (معمولاً یک کامپیوتر سیار) و نرم‌افزاری است (GPS) که نقشه را کشیده و نشان می‌دهد.

گیرنده DGPS را معمولاً روی خودرویی چون تراکتور در تپه ماهور سوار می‌کنند برای رسم نقشه مزرعه تراکتور را در پیرامون مزرعه می‌رانند که نقشه مزرعه علاوه بر ثبت در حافظه کامپیوتر، روی مانیتور آن نیز نشان داده می‌شود. با مشاهده نقشه روی مانیتور، اگر اشتباهی مشاهده شود می‌توان مجدداً محیط مزرعه را دور زد تا اصلاح گردد.

برای تشخیص قسمتهایی از محصول که شدیداً به علف هرز یا آفت زدگی مبتلاست می‌توان از همین وسایل و با تراکتور یا بدون تراکتور با راه روی و مشاهده عمل نمود. کشاورز این محلها را با DGPS روی کامپیوتر علامت گذاری و ثبت می‌نماید و بعدا می‌تواند با سمپاش دستی یا پشتی و با راهنمایی نقشه کامپیوتری به همین محلها برگشته و سمپاشی ناحیه‌ای انجام داد.

می‌توان از سمپاشهای تراکتوری نیز بهره گرفت. برای این کار راننده با رسیدن تراکتور به این مناطق، سمپاش را به کار می‌اندازد وپس از عبور از آن، خاموش می‌نماید. این همان روش پخش متناسب ولی از نوع دستی و نه خودکار است. سومین کاربرد این دستگاه در نمونه برداری خاک است. با استفاده از نقشه مزرعه روی مانیتور کامپیوتر ، تراکتور و DGPS را به نقاط از قبل تعیین شده رانده، در هر نقطه راننده پیاده شده و از چند محل در اطراف تراکتور نمونه‌های خاک را برداشته و در کیسه ای مخلوط می نماید. مشخصات محل روی کیسه نوشته شده و برای تجزیه به آزمایشگاه فرستاده می‌شود.

کاربرد DGPS فقط برای تشخیص موقعیت نیست بلکه از آن می‌توان برای راندن تراکتور و ماشینهای خودگردان در خط مستقیم و بدون همپوشانی نیز بهره گرفت. چنین عملی در بذرکاری و وجین بسیار اهمیت دارد. در روش سنتی، از نصب پرچمهایی در سر و ته مزرعه یا ریختن مواد رنگی روی زمین استفاده می‌شود تا راننده را در خط مستقیم هدایت نماید. با وسایل تشخیص موقعیت الکترونیکی، راننده هدایت می‌شود که در کجا به راست یا به چپ فرمان دهد تا در خطوط موازی و بدون همپوشانی طی مسیر مستقیم را تشخیص داده و تراکتور یا کمباین خودگردان را راسا هدایت می‌نماید.

سنجش عملکرد محصول و نقشه کشی (Mapping)

سنجش عملکرد محصول یکی از مهمترین موضوعات مورد علاقه کشاورزان از دیرباز بوده است. سعی کشاورز در آن است که عملکرد را حتی‌الامکان افزایش و هزینه تولید را کاهش دهد تا برگشت اقتصادی بیشینه گردد. بدین سبب کشاورزان کوشش کرده‌اند که بیشترین اطلاعات را در مورد عملکرد محصول و عومل مؤثر در افزایش آن بدست آورند. ایران با حدود 5000000 هکتار زیر کشت گندم آبی و دیم، سالانه 11000000 تن تولید دارد. این آمار گرچه به احتمال زیاد دقیق نیست ولی چنین رقمهایی نشان از بزرگی حجم تولید و در نتیجه سرمایه در گردش کشاورز را تنها در همین محصول دارد. اگر محصولات دیگری چون ذرت علوفه‌ای، چغندرقند، پنبه، یونجه، نیشکر و غیره را به حساب آوریم به اهمیت عملکرد بیشتر واقف خواهیم شد.

در زمانهای قدیم که مزارع کوچک و طبعا اختلاف حاصلخیزی در نقاط مختلف مزرعه ناچیز بود، کشاورز محصول برداشتی کل را بر سطح زیر کشت تقسیم و عملکرد را دقیقا محاسبه می‌نمود. با بزرگ شدن مزارع، باز هم عملکرد را به همین طریق تعیین می‌نمودند ولی به سبب تفاوت چشمگیر حاصلخیزی و شرایط اقلیمی، فقط تخمینی از عملکرد بدست می‌آید بدون اینکه اثر این عوامل خاکی و جوی روی عملکرد معلوم گردد. با تکنولوژی جدید، می‌توان عملکرد هر وجب به وجب خاک را همراه با عوامل مؤثر در آن به صورت اطلاعات کامپیوتری یادداشت نمود تا بعداً به طور کامل مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد.

روشهای اندازه‌گیری عملکرد محصول:

راههای متعددی برای سنجش عملکرد محصول وجود دارند. روش قدیمی آن، وزن کردن دانه تمیز درآمده از مزرعه و تقسیم آن برسطح زیر کشت است. این روش ، میانگین عملکرد مزرعه را می دهد. درصد رطوبت دانه اثر شدیدی بر وزن محصول دارد و لذا باید آن را هم به حساب آورد. چه کشاورز مایل است هرچه بیشتر آب را همراه با محصول بفروشد ولی از طرفی خریدار می‌خواهد که درصد رطوبت حتی‌الامکان پایین باشد تا بتواند آن را سالم در انبار نگهدارد.

دومین روش که در سالهای اخیر متداول گشته است، وزن کردن غله در انباره کمباین، تریلری که بارگیری شده یا هنگام تخلیه انباره در تریلر می‌باشد. این کار، تخمین دقیق‌تری از عملکرد مزرعه را می دهد چون عملکرد سطح کوچکتری از مزرعه را حساب می‌کند یعنی تعداد نمونه را زیاد می‌کند.

سنجش لحظه‌ای عملکرد:

در این روش عملکرد، در حال حرکت اندازه گیری می‌شود. روشهای گوناگونی برای این کار وجود دارد. بعضی از وسایل سنجش ، عملکرد را در هر نقطه بطور مجزا و در حال حرکت اندازه می‌گیرند.

عده‌ای یگر آمار چندین نقطه را ثبت می‌نمایند تا بعدا مورد تحلیل قرار گیرند. از طرف دیگر بعضی از آنها حجم محصول ولی بعضی دیگر وزن را مس‌سنجد. هر دو این نوع دستگاهها قادر به اندازه گیری سطح زیر کشت مربوط به آن وزن یا حجم هستند. با دانستن موقعیت ماشین در هر لحظه توسط مکان سنج، هسته مرکزی برای تولید نقشه عملکرد وجبی (specific Yield Mapping Site) را خواهیم داشت. بیشتر این دستگاهها بهرحال، درصد رطوبت را نیز اندازه می‌گیرند. برای میزان بندی دستگاه سنجش عملکرد در حال حرکت، از نمونه گیری دستی محصول، توزین و خشکاندن در گرم کن بهره گرفته می‌شود.

اندامهای اصلی سنجش عملکرد:

برای تعیین عملکرد لحظه‌ای محصول، کشاورز باید سه چیز را بداند، شدت جریان دانه تمیز در کمباین، سرعت پیشروی کمباین و عرض کار مؤثر دماغه. شدت جریان دانه تمیز را در نزدیکی ورودی محصول به انباره و نسبت به حجم یا جرم بر واحد زمان یعنی ثانیه اندازه می‌گیرند. سرعت پیشروی را به روشهای گوناگون و برحسب m/s یا km/hr اندازه می‌گیرند که توضیح داده خواهد شد. عرض مؤثر دماغه را برحسب متر یا تعداد ردیف، راننده کمباین می‌تواند با مشاهده از روی صندلی خود تخمین بزند. با معلوم بودن عرض کار و سرعت، سطح برداشت شده در واحد زمان محاسبه و سپس عملکرد محاسبه می‌گردد.

بیشتر وسایل سنجش لحظه‌ای عملکرد (Yield Moinitoring) از اندامهای زیر ترکیب می‌یابند تا بتوانند با اندازه گیری جریان محصول و سرعت کار، عملکرد محصول را محاسبه، نشان داده و یا ثبت نمایند.

- حسگر جریان دانه

- حسگر رطوبت

- حسگر سرعت پیشروی

- کلید ارتفاع دماغه (قطع سنجش هنگام بلند کردن دماغه در دور زدنها)

- صفحه نمایش (مانیتور)

ترسیم نقشه عملکرد:

برای رسم نقشه عملکرد لحظه‌ای در نقاط مختلف مزرعه، به یک اطلاع دیگر در حین برداشت نیاز است و آن تشخیص و ثبت موقعیت کمباین در هر لحظه می‌باشد. هر نقطه‌ای که در آن عملکرد مشخص شده است باید وابسته به نقطه‌ای روی کره زمین باشد. عمل ارتباط این دو داده را تطبیق زمینی نامند. معمول ترین مرجع زمینی، گیرنده مکان سنج است. برای تطبیق زمینی نیاز به یک DGPS است.

از آنجا که سنجش عملکرد یک روش جمع‌آوری ارقام می‌باشد که می‌توان بعدا هم در موقع مناسب آن را پردازش نمود، نیازی به پردازش در زمان واقعی یعنی لحظه برداشت نمونه نیست ولی بسیاریاز کشاورزان ترجیح می‌دهند که این چنین باشد چون عملیات مزرعه‌ای دیگری هستند که باید در زمان واقعی پردازش شوند.

در طی عمل برداشت، راننده، محل تمامی نقاط نمونه برداری عملکرد توسط GPS را روی PCMCIA (کارت کامپیوتری شبیه فلش یا سی دی ولی مخصوص کامپیوترهای سیار) یادداشت می‌نماید. در تمام این مدت، کارت PCM باید در جای خود در کامپیوتر باقی بماند. پس از خاتمه عمل، می‌باید به تولید نقشه عملکرد اقدام نمود.

توجه داشته باشید که برای سنجش عملکرد محصول، ارقام بیشماری را باید ثبت نمود. بنابراین حتما کامپیوتر و نرم افزار مناسبی مورد احتیاج خواهد بود.

نهاده‌های روی کارت PCM به صورت باینری (دوتایی) ذخیره می‌شوند که کمترین حافظه را طلب می‌کند ولی رسم نقشه عملکرد محصول نیاز به نرم افزار کامپیوتری مخصوص دارد که بتواند این ارقام دوتایی را به صورت فایل text درآورده تا برای فرد قابل فهم گردد. این نرم افزار همان GIS است. چنین فایلهایی از طرفی حافظه کامپیوتری زیادی را لازم دارند.

V. پخش متناسب ، VRT

(Variable Rate Technologies)

پخش متناسب با نایکنواخت (VRA) یعنی کاربرد داده‌های مربوط به حاصلخیزی خاک و عوامل گیاهی برای پخش متناسب نهاده‌هایی چون بذر، کود و سم، کاربرد وسایلی که می‌توانند چنین عمل نمایند بنام تکنولوژی پخش متناسب (VRT) نامیده می‌شود. مدیریت وجبی محصول (SSCM) واژه‌ایست که دامنه‌ای وسیع‌تر از VRA را شامل می‌گردد.

پخش یکنواخت در تمام مزرعه یا عدم پخش یکنواخت در یک مزرعه یا قسمتی از آن به سبب قلت عملکرد و گران تمام شدن تولید از موارد موضوعه این واژه است.

روشهای پخش متناسب:

دو روش اصولی برای پخش متناسب وجود دارند که هر یک مزایا و معایب خود را دارند و لذا کشاورزان از ترکیبی از هر دو بهره می‌گیرند:

نقشه‌ای (از روی نقشه)

حسگری (توسط حسگر)

پخش متناسب نقشه‌ای:

در این روش میزان پخش یک ماده طبق اطلاعاتی صورت می‌گیرد که در نقشه الکترونیکی (GIS) ثبت شده و حاوی ویژگیهای مزرعه می‌باشد. ماشینهایی که برای این روش بکار می‌روند باید قادر باشند که موقعیت خود را روی نقشه تشخیص داده و آنگاه نهاده را به مقدار متناسب آن موقعیت که از روی نقشه خوانده می‌شود در خاک بنهند.

میزان پخش یک ماده یعنی حجم یا وزنی از آن ماده که در هکتار پاشیده می‌شود.

ماشین در هر لحظه، نگاهی به جلو دارد تا تصمیم‌بگیرد که در مسافتی بعد یا ثانیه‌ای پس از آن چه میزان پاشیده شود و لذا مکانیسمهای خود را طبق آن تنظیم نماید. انجام ین کار یا تصمیم‌گیری، مستلزم صرف وقت است.

پخش متناسب حس گری:

در این روش از حس گرهایی استفاده می‌شود که عملیات مزرعه را بطور الکترونیکی و در زمان واقعی کنترل می‌نماید. حس گرهای زمان واقعی نیازی به خواندن نقشه ندارند بلکه ویژگیهای خاک و محصول را در حال حرکت حس کرده و اطلاعات را به دستگاه کنترل می‌رفرستند تا این دستگاه به نوبه خود، دستورهای مناسب برای تنظیمات را بلافاصله به اندامهای مربوطه صادر نماید.

حس گرهایی که به جلوی ماشین یا تراکتور بسته می‌شوند باید جریانی از اطلاعات را به صورت پیوسته به دستگاه کنترل بفرستند تا ماشین پخش متناسب که در عقب وصل شده است بتواند نهاده‌ها را متناسب با حتی وسعت کمی مزرعه تنظیم نماید. وجود دستگاه مکان سنج برای حس گرها ضرورتی ندارد ولی از آنجا که برای تهیه نقشه های الکترونیکی نیز می‌توان از همین حس گرها بهره گرفت، بهتر آنکه با اضافه کردن یک دستگاه GPS به ثبت و ذخیره داده‌ها برای کاربرد آتی در تهیه نقشه‌ها یا انجام عملیات بعدی بهره گرفت.

مزایای پخش متناسب نقشه‌ای:

در این روش می‌توان دو عمل نمونه برداری و پخش متناسب را بطور مجزا، در دو زمان مختلف و توسط ماشینهای متفاوت به انجام رساند. عده‌ای این روش را خیلی پیشرفته می‌دانند ولی بعضی دیگر آن را پیش قراول روش حس گری به حساب می‌آورند. بهرحال به نظر می‌رسد که روش نقشه‌ای بتواند پخش متناسب را بهتر به انجام برساند. بعضی از مزایای این روش عبارتند از: توانایی انجام عملیاتی که حس گرهایی برای آن وجود ندارند.

مقدار کل پخش قبل از رفتن به مزرعه مشخص است.

با استفاده از زمان موجود بین نمونه برداری و پخش، می‌توان تحلیلهای لازم را به عمل آورد.

میزان پخش در هر نقطه از مزرعه از قبل معلوم است و لذا تاخیر زمانی بین تصمیم‌گیری و اجرا وجود نداشته یا نسبت به روش حس گری کمتر است.

معایب پخش متناسب نقشه‌ای:

نیاز به کاربرد نوعی دستگاه مکان سنج مثلاً DGPS داده‌ها باید با نمونه برداری تهیه، ذخیره و توسط GIS ترسیم و یا پردازش شوند.

نرم‌افزارهای تخصصی برای تولید نقشه‌های کنترل پخش لازم است.

خطاهایی در تعیین موقعیت دقیق محلهای نمونه برداری و نیز ماشین پخش در مزرعه ممکن است روی دهد.

نقشه‌های پخش پیوسته است در حالی که نمونه‌ها از نقاط غیرپیوسته در مزرعه گرفته شده‌اند. خطاهایی در پیش‌بینی میزان پخش در بین این نقاط ممکن است پیش آمد نماید.

نقشه‌ها برای ویژگیهایی از خاک که مرتباً تغییر می‌کنند(مثلاً -3NO و رطوبت) مناسب نیستند چون حتی در فاصله زمانی کمی که نقشه تهیه می‌شود ممکن است تغییر کرده باشند. چنین نقشه‌ای به طریق اولی برای استفاده چند ساعت یا چند روز بعد، مفید نخواهد بود.

اندامهای ماشینها و ادوات پخش متناسب:

بیشتر اندامهای این دستگاهها خواه برای کاربرد نقشه‌ای یا حس گری، مشابه هستند. سه اندام مشترک و دیگری که کمی متفاوت است طبق جدول زیر می‌باشد:

نوع وسیله
پخش متناسب نقشه‌ای
پخش متناسب حس گری

حسگرها
مکان سنج، فشار/ جریان
خاک گیاه، فشار/ جریان

سرعت سنج
سرعت پیشروی
سرعت پیشروی

کنترل
کنترل کننده‌ها
کنترل کننده‌ها

عمل کننده
متحرکها
متحرکها

کامپیوترها و GPS

(Geographic information system)

GIS نرم‌افزاری است از نوع Data Base که قابلیت دریافت، ذخیره و نشان دادن ارقام را دارد. این نرم‌افزار در کشاورزی برای نقشه‌کشیهای مختلف از حاصلخیزی خاک تا عملکرد محصول بکار می‌رود و در سطوح مختلف وجود دارد. نرم‌افزار ساده آن فقط ارقام را روی مانیتور (صفحه نمایش) نشان می دهد در حالی که سطوح پیشرفته آن علاوه بر این کار می‌تواند لایه‌های مختلف نقشه‌ها را مقایسه و تحلیل نماید. ارقام نهاده به این نرم‌افزار شامل ارقام نمونه برداری و داده‌های فضایی (spatial Data) یا جغرافیایی می‌باشد. این مجموعه ارقام را ارقام جغرافیایی نامند.