أدوات تكنولوجيا المعلومات تعزز استراتيجيات إدارة المحاصيل العالمية

نشأوا في أوروغواي - بلد به أربع بقرات لكل شخص - فرجينيا برافيا كان منغمسًا في الصناعة الزراعية في سن مبكرة. خلال فصول الصيف والأعياد ، شاهدت برافيا عائلتها وهي تقوم بتربية الماشية والأغنام وتزرع محاصيل مثل الذرة الرفيعة والذرة والقمح والشعير وفول الصويا.

لم يمض وقت طويل قبل أن تطور برافيا شغفًا مشابهًا للعيش خارج الأرض والقيام بذلك بطريقة مستدامة. الآن ، بصفتها مرشحة لنيل درجة الدكتوراه في كلية العلوم الزراعية ، تستخدم برافيا برنامجًا تم تطويره في ولاية بنسلفانيا للمساعدة في حماية الموارد الطبيعية لأوروغواي وضمان استمرار سبل العيش الطويلة للبلد لسنوات قادمة.

العمل مع المعهد الوطني للبحوث الزراعية في Treinta y Tres ، أوروغواي ، تستخدم برافيا الدورات - نموذج محاكاة حسابي تم تطويره بواسطة باحثين في مختبر نمذجة النظم الإيكولوجية الزراعية في ولاية بنسلفانيا - لدراسة مغذيات التربة في نظم المحاصيل والمراعي.

ووفقاً لوكالة أرمين كيمانيان، أستاذ مشارك في نظم الإنتاج والنمذجة ومطور رئيسي للبرنامج ، تتيح Cycles والمزارعين والباحثين التنبؤ ودراسة التغييرات التي تؤثر على المحاصيل بمرور الوقت.

قال Kemanian: "نصنع نماذج حاسوبية تُستخدم للتطبيقات على عدة مستويات - مستوى المزرعة ومستوى البحث ومستوى مستجمعات المياه". "يمكن لهذه النماذج محاكاة ما يحدث في المزرعة من حيث الإنتاج ، والعناصر الغذائية المستخدمة ، ومقدار الحصاد ، والمقدار المفقود في البيئة وتأثير المناخ."

باستخدام برنامج Cycles ، يمكن للمزارعين إدخال البيانات الحالية (على سبيل المثال ، مستويات مغذيات التربة) ورؤية النتائج المستقبلية المحتملة بنقرة زر واحدة - تقوم خوارزمية البرنامج بجميع العمليات الحسابية.

نظرًا لأن حتى أصغر قرارات إدارة المحاصيل يمكن أن تحمل تداعيات مدمرة محتملة لسنوات في المستقبل ، فإن أدوات النمذجة هذه يمكن أن تعني الفرق بين الحصاد المزدهر والحقل غير المخصب أو المتآكل.

كواحد من رواد المشروع ، وجدت برافيا أن أدوات البرامج هذه لا تقدر بثمن عند العمل في مجالات أوروغواي. باستخدام الدورات لمحاكاة مستويات الكربون والنيتروجين ، تستطيع برافيا العمل مع المزارعين المحليين لتطوير خطط الإدارة وضمان محاصيل ناجحة في المستقبل.

"في الهندسة الزراعية ، علينا دمج العديد من الأشياء التي تحدث في البيئة في نفس الوقت ؛ على سبيل المثال ، ما يحدث للنباتات والتربة والمناخ ، "قال برافيا. "أدوات النمذجة جيدة جدًا في مساعدتك على تصور جميع العمليات معًا."

بعد تشغيل النماذج الحسابية في الميدان ، تقوم برافيا بتحميل بياناتها بأمان إلى بوكس في ولاية بنسلفانيا ونظام Lion-X الذي يستضيفه معهد CyberScience Advanced CyberInfrastructure. يتيح استخدام أدوات الحوسبة السحابية هذه لـ Pravia التعاون مع Kemanian وفريقه على الرغم من فصلهم بأكثر من 5,000 ميل.

يعد هذا التركيز على التعاون متعدد التخصصات والدولي ضروريًا لمهمة المختبر ، حيث يمكن لمجموعة متنوعة من الصناعات الاستفادة من برنامج Cycles.

على سبيل المثال ، يقول جون والاس ، عالم ما بعد الدكتوراه الذي يدرس علوم النبات ، إن أحد مجالات التطبيق في الدورات هو صناعة الزراعة العضوية. نظرًا لأن المزارعين العضويين يعملون دون استخدام مبيدات الآفات والأسمدة الاصطناعية ، فإن قرارات إدارة المحاصيل الذكية والمبتكرة ضرورية لتحقيق حصاد ناجح.

قال والاس: "ما يمكننا القيام به هو محاكاة الكثير من الاستراتيجيات المختلفة من خلال اعتماد نموذج الدورات للممارسات العضوية". "هناك احتمال أن يصبح هذا أداة تنبؤية ولكن أيضًا أداة تعليمية رائعة. لذلك ، بينما يخطط مزارع لدورة محصوله ، يمكنه استخدام هذه الأدوات للتفكير في كيفية تعديل خطط إدارة المحاصيل الخاصة به ".

وعلى الرغم من أن Cycles لم يصل إلى أيدي مزارعي بنسلفانيا بعد ، يقول والاس إن الاستجابة العامة للفكرة كانت داعمة.

قال والاس: "لدينا مجلس استشاري يضم بعض المزارعين في المجتمع العضوي في ولاية بنسلفانيا ، وفي الشتاء الماضي عرضنا عليهم الفكرة في مناقشة مفتوحة حول القيمة المحتملة وكيف يمكنهم رؤية أنفسهم يستخدمون الأداة". . "لقد أخذنا مدخلاتهم ونتقدم الآن في تطوير أداة تجريبية لتجربة أكثر سهولة في الاستخدام."

بالإضافة إلى مساعدة المزارعين في قرارات إدارة المحاصيل ، يمكن أيضًا استخدام برنامج الدورات لدراسة التغيرات الزراعية والتنبؤ بها بسبب تغير المناخ.

قال يونينغ شي ، باحث مشارك في قسم علوم وإدارة النظم البيئية: "في السابق ، يمكنك التخمين والقول ،" من المحتمل أن ترتفع درجة الحرارة وقد تكون أكثر جفافًا ، لذلك قد يكون لدينا إنتاجية أقل للمحاصيل ". "ولكن مع النماذج ، لا يمكننا فقط تحديد تلك التغيرات المناخية ، ولكن يمكننا معرفة كيفية التعامل معها."

بصفته أحد المطورين المشاركين لبرنامج Cycles ، يعمل Shi مع Felipe Montes - باحث مشارك في نمذجة أنظمة المحاصيل - لمزاوجة الدورات مع نظام النمذجة الهيدرولوجية المتكاملة بولاية بنسلفانيا (PIHM)، برنامج يحاكي الهيدرولوجيا ونقل المغذيات في مستجمعات المياه الزراعية. من خلال الجمع بين هذه الأدوات ، يكون للباحثين فهم أكمل للتحديات التي قد تواجه الموارد الطبيعية في السنوات القادمة.

وفقًا لـ Kemanian ، تعد هذه التطبيقات المتنوعة لبرامج Cycles جزءًا من اتجاه متزايد لدمج موارد الزراعة وتكنولوجيا المعلومات (IT).

قال كيمانيان: "سيقود الطلاب والباحثون الشباب حركة هذه الأدوات إلى الأمام. "لأنهم يدركون الحاجة إلى ربط العلوم والتطبيقات العملية بسلاسة من خلال تكنولوجيا المعلومات."

وبالنسبة إلى برافيا ، على الرغم من أنها لا ترعى الماشية وتزرع الأرض مثل عائلتها ، فهي على يقين من أنها ستواصل تقليد التقدم الزراعي الذي يعود إلى قرون مع القليل من المساعدة من التكنولوجيا.

لمزيد من القصص حول تكنولوجيا المعلومات في ولاية بنسلفانيا ، قم بزيارة news.it.psu.edu.

- راشيل جارمان ، ولاية بنسلفانيا

المصدر: أخبار ولاية بنسلفانيا