باحث – المعمل المركزي للمبيدات – مركز البحوث الزراعية – مصر
ملف المبيدات وتقنيات الذكاء الإصطناعي من الموصوعات الهامة حيث تشير مبيدات الآفات الذكية ، المعروفة أيضًا باسم مبيدات الآفات الدقيقة ، إلى جيل جديد من المواد الكيميائية المصممة لتوفير مكافحة آفات أكثر استهدافًا وفعالية مع تقليل التأثير السلبي على البيئة والكائنات غير المستهدفة وصحة الإنسان مع مكافحة الآفات بشكل فعال وتعزيز ممارسات الزراعة المستدامة. تستفيد مبيدات الآفات من التقنيات المتقدمة مثل الذكاء الاصطناعي (AI) ، وأجهزة الاستشعار ، وتحليلات البيانات ، لتحسين تطبيقها وفعاليتها و توفير تطبيق هادف ودقيق.
الهدف الأساسي لمبيدات الآفات الذكية هو تقليل التأثير البيئي المرتبط بالاستخدام التقليدي لمبيدات الآفات. من خلال استهداف الآفات بدقة ، وتحسين توقيت التطبيق ، وتقليل الاستخدام العام لمبيدات الآفات ، يمكن أن تساعد هذه الأنظمة في تقليل الجريان الكيميائي ، وتلوث المياه الجوفية ، وإلحاق الضرر بالكائنات غير المستهدفة مثل الملقحات والحشرات المفيدة.
من خلال جمع وتحليل البيانات من مصادر متعددة ، بما في ذلك الاستشعار عن بعد ومحطات الطقس وأنظمة مراقبة الآفات ، فإن مبيدات الآفات الذكية تمكن المزارعين من اتخاذ قرارات مستنيرة حول متى وأين يتم استخدام مبيدات الآفات. تعتمد المبيدات الذكية على جمع البيانات وتحليلها وخوارزميات التعلم الآلي لتحسين استراتيجيات مكافحة الآفات. من خلال تحليل البيانات التاريخية والحقيقية عن تجمعات الآفات والظروف الجوية ونمو المحاصيل ، يمكن لهذه الأنظمة أن توفر رؤى وتوصيات بشأن استخدام مبيدات الآفات. يساعد هذا النهج القائم على البيانات المزارعين على اتخاذ قرارات مستنيرة ، مما يقلل من مخاطر الإفراط في الاستخدام وتقليل الضرر المحتمل.
فيما يلي بعض الميزات والتقنيات الرئيسية المرتبطة بالمبيدات الذكية:
- التطبيق المستهدف:
تهدف المبيدات الذكية إلى توصيل المركبات الكيميائية بدقة إلى الآفة المقصودة أو المنطقة المصابة ، مما يقلل من الكمية الإجمالية للمبيدات المستخدمة. يقلل هذا النهج من التعرض للكائنات غير المستهدفة ، بما في ذلك الحشرات المفيدة والحياة البرية والبشرية. يمكن أن يشمل ذلك تقنيات التغليف أو التركيبات المحددة التي تطلق مبيد الآفات فقط عندما تنجم عن ظروف أو آفات معينة.
- من خلال استخدام مبيدات الآفات الذكية تقنيات الذكاء الاصطناعي وأجهزة الاستشعار لتحديد واستهداف آفات معينة بدقة مع تقليل التأثير على الحشرات والنباتات والبيئة المفيدة. من خلال استخدام أجهزة الاستشعار مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والاستشعار عن بعد أو الطائرات بدون طيار أو الأنظمة الروبوتية ، يمكن لمبيدات الآفات اكتشاف لتحديد المناطق التي تنتشر فيها الآفات وتوصيل المبيدات عند الحاجة فقط. العلاجات وتطبيقها بدقة فقط عند الحاجة ، مما يقلل من الاستخدام الكيميائي العام. من خلال تقليل الاستخدام العشوائي لمبيدات الآفات ، تقلل هذه الأنظمة من الاستخدام العام لمبيدات الآفات وتقليل التأثير البيئي.
- يمكن لمبيدات الآفات الذكية استخدام خوارزميات وأجهزة استشعار الذكاء الاصطناعي لاكتشاف وتحديد آفات أو أمراض معينة بدقة. هذا يسمح للتطبيق المستهدف ، وتقليل كمية المبيدات اللازمة وتقليل الضرر المحتمل للكائنات المفيدة.
شكل : يوضح الفرق بين كميات المستخدمة في عملية التطبيق التقليدي والذكى
- تقنية الاستشعار: تستخدم بعض المبيدات الذكية أجهزة استشعار لاكتشاف مجموعات معينة من الآفات أو الظروف البيئية أو مؤشرات إجهاد النبات وأنظمة مراقبة مختلفة لجمع بيانات في الوقت الفعلي عن تجمعات الآفات والظروف الجوية ورطوبة التربة والعوامل الأخرى ذات الصلة.
- يمكن لأجهزة الاستشعار اكتشاف الفيرومونات التي تطلقها الحشرات لجذب الزملاء أو تحديد مواقع التكاثر ، مما يسمح بالاستهداف الدقيق لمبيد الآفات. توفر أجهزة الاستشعار هذه بيانات في الوقت الفعلي تساعد المزارعين أو المتخصصين في مكافحة الآفات على اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن استخدام مبيدات الآفات.
- المراقبة في الوقت الفعلي: يمكن تجهيز مبيدات الآفات بأجهزة استشعار وتوصيلها بشبكة ، مما يتيح المراقبة في الوقت الفعلي للظروف البيئية ومجموعات الآفات. من خلال جمع البيانات بشكل مستمر ، يمكن لمبيدات الآفات تكييف طرق استخدامها وتوقيتها لتحسين الفعالية.
- المراقبة البيئية: تتضمن بعض مبيدات الآفات الذكية قدرات المراقبة البيئية ، مما يسمح للمستخدمين بتتبع تأثير المبيدات على جودة الهواء والماء والتربة. تساعد هذه الميزة في ضمان الامتثال للوائح البيئية وتعزز الممارسات الزراعية المستدامة.
- تحليل البيانات والذكاء الاصطناعي: تتيح تحليلات البيانات المتقدمة وخوارزميات الذكاء الاصطناعي تفسير بيانات المستشعر والمعلومات الأخرى ذات الصلة. اتخاذ القرارات المستندة إلى البيانات:
- تحليل البيانات وخوارزميات التعلم الآلي لرصد تفشي الآفات والتنبؤ به. من خلال تحليل العوامل المختلفة مثل الأحوال الجوية ، ومجموعات الآفات ، وبيانات صحة المحاصيل ، يمكن لهذه الأنظمة توفير رؤى وتوصيات في الوقت الفعلي للمزارعين. يساعد ذلك في تحسين توقيت وجرعة استخدام مبيدات الآفات ، والحد من الرش غير الضروري والضرر البيئي المحتمل.
- الطائرات بدون طيار والروبوتات: يمكن للمركبات الجوية بدون طيار (UAVs) ، المعروفة باسم الطائرات بدون طيار ، المزودة بأجهزة استشعار التصوير وخوارزميات الذكاء الاصطناعي مراقبة ظروف المحاصيل وتحديد المناطق الموبوءة بالآفات. يمكن للطائرات بدون طيار أيضًا توصيل مبيدات الآفات بدقة إلى مواقع محددة ، مما يقلل من النفايات ويحسن الكفاءة.
- تحسين الجرعة: يمكن لمبيدات الآفات الذكية تعديل الجرعة بناءً على شدة الإصابة بالآفات أو تحمل محصول معين. يساعد هذا التخصيص في تقليل الاستخدام العام للمواد الكيميائية مع الحفاظ على فعالية مكافحة الآفات.
- التكامل مع الزراعة الدقيقة: يمكن أن تتكامل مبيدات الآفات الذكية مع تقنيات الزراعة الدقيقة الأخرى ، مثل الآلات أو الطائرات بدون طيار التي تعمل بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، لتطبيق المبيدات بدقة في المكان والوقت المناسبين. هذا التكامل يحسن الكفاءة ويقلل من الهدر.
- تطوير مقاومة منخفضة: مبيدات الآفات الذكية تهدف إلى تقليل تطور مقاومة مبيدات الآفات في الآفات. من خلال استخدام طرق متعددة للعمل أو استخدام أساليب أكثر استهدافًا ، تقلل مبيدات الآفات الضغط الانتقائي الذي يدفع المقاومة.
- المبيدات الحيوية: المبيدات الحيوية مشتقة من مصادر طبيعية مثل النباتات والبكتيريا والفطريات. أنها توفر بديلاً صديقًا للبيئة لمبيدات الآفات الكيميائية الاصطناعية. قد تتضمن أنظمة مبيدات الآفات الذكية مبيدات الآفات الحيوية كأحد مكونات إستراتيجيتها لمكافحة الآفات. يمكن أن تستهدف هذه الحلول الحيوية آفات معينة ، وترك الكائنات الحية النافعة دون أن يصاب بأذى.
- الإدارة المتكاملة للآفات (IPM): غالبًا ما تستخدم مبيدات الآفات الذكية كجزء من نهج متكامل لإدارة الآفات ، والذي يجمع بين استراتيجيات مختلفة لمكافحة الآفات بشكل فعال والتي تهدف إلى تقليل استخدام مبيدات الآفات وإعطاء الأولوية لطرق مكافحة الآفات غير الكيميائية. تؤكد الإدارة المتكاملة للآفات على استخدام تكتيكات متعددة مثل المكافحة البيولوجية ، وتناوب المحاصيل ، وتعديل الموائل ، وغيرها من الأساليب غير الكيميائية جنبًا إلى جنب مع استخدام مبيدات الآفات المستهدفة والاستخدام الحكيم لمبيدات الآفات لتقليل الاعتماد على مبيدات الآفات الكيميائية.
من المهم ملاحظة أنه على الرغم من أن مبيدات الآفات الذكية تقدم فوائد محتملة للمكافحة المستدامة للآفات ، إلا أن تطويرها وتنفيذها لا يزالان مستمرين. يعد مجال المبيدات الذكية مجالًا سريع التطور للبحث والابتكار ، ومن المتوقع أن تؤدي التطورات الأخرى في التكنولوجيا والممارسات الزراعية إلى تعزيز فعاليتها في المستقبل.
