فهرست مطالب
مقدمه
امروزه کشاورزی هوشمند با جهش گسترده در حال همه‌گیر شدن است. پیش‌بینی می‌شود ارزش بازار این صنعت از 15 میلیارد دلار در سال 2022 به 33 میلیارد دلار تا سال 2027 افزایش یابد. این صنعت که با به‌کارگیری فناوری‌های نوین گره خورده است، به دلایل متعددی گسترش یافته است. در ادامه به بررسی دلایل گسترش این صنعت پرداخته شده است.
رشد تولید مواد غذایی
بر اساس گزارش منتشر شده توسط سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، انتظار می‌رود جمعیت جهان تا سال 2050 به 9.1 میلیارد نفر برسد که 34 درصد بیشتر از سال 2023 است. این مطالعه نشان می‌دهد که برای تغذیه چنین جمعیت رو به رشدی، تولید غذا باید 70 درصد افزایش یابد که به معنای افزایش تولید گوشت بیش از 200 میلیون تن و افزایش تولید غلات به میزان 3 میلیارد تن در سال است.
مصرف بیش از حد
استخراج منابع طبیعی با سرعتی باورنکردنی در حال رشد است. واضح است که مصرف منابع سریع‌تر از تولید اقتصادی به رشد خود ادامه خواهد داد که این امر مستلزم بهینه‌سازی فوری استفاده از منابع طبیعی است.
یکی از اصلی‌ترین نفرین‌های زندگی مدرن، آلودگی هوا، سالانه باعث مرگ 8.8 میلیون نفر می‌شود. کشاورزی در اینجا نقش مهمی ایفا می‌کند، زیرا تولیدات کشاورزی به مصرف دی‌اکسیدکربن و تولید اکسیژن کمک می‌کند.
سرمایه‌گذاری بر روی کشاورزی دقیق
کشاورزی دقیق، مجموعه‌ای از فناوری‌های کشاورزی (agtech)، به عنوان پاسخی به چالش‌های تولید مواد غذایی در حال افزایش توسعه یافته است. در حال حاضر، شرکت‌ها در سراسر جهان به‌طور فزاینده‌ای روی راه‌حل‌های فناوری پیشرفته سرمایه‌گذاری می‌کنند.
بر اساس گزارش اخیر مکینزی، کشاورزان اروپا و آمریکای شمالی به ترتیب با 62 و 61 درصد، در رأس پذیرش agtech در جهان قرار دارند. در مورد راه حل‌های خاص مورد استفاده در تنظیمات کشاورزی، نرم افزار مدیریت گردش کار مزرعه در صدر فهرست قرار دارد (21٪ کشاورزان این روش را اتخاذ کردهاند) و پس از آن سیستم‌های سنسور و کشاورزی دقیق (15٪ از این فناوری استفاده می کنند) مورد توجه قرار گرفته‌اند.
با ترسیم نقشه جهان به تفکیک کشورها، ایالات متحده با 3475 استارتاپ در حوزه کشاورزی، از جمله Indigo، Apeel، Plenty، Ginkgo Bioworks و GrubMarket پیشتاز است. رتبه دوم در اختیار بریتانیا است. این کشور دارای 689 استارتاپ کشاورزی است و سرمایه‌گذاری زیادی در کشاورزی هوشمند انجام می‌دهد (ارزش بازار آن 18.6 میلیارد دلار است). کانادا فهرست سه کشور برتر ما را با 632 شرکت کشاورزی می‌بندد. بازار کشاورزی دقیق کانادا در سالهای اخیر با 11.8 درصد رشد کرده و به 870 میلیون دلار رسیده است.
استفاده از تکنولوژی در حال حاضر و یا در دو سال آینده
روندهای متحول‌کننده کسب‌وکار کشاورزی در سال 2024
اینترنت اشیا و حسگرهای هوشمند
بازار IoT در کشاورزی در سال 2022 به 13.61 میلیارد دلار رسید و تخمین زده می‌شود که تا سال 2032 تا میزان 33.57 میلیارد دلار رشد کند. حسگرها نیز به طور فعال در این بخش مورد استفاده قرار می‌گیرند. ارزش صنعت حسگرها در سال 2023، 1.8 میلیارد دلار است و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2028 به 3.1 میلیارد دلار برسد.
با توجه به ارزشی که این فناوری‌ها به همراه دارند، محبوبیت حسگرها و اینترنت اشیا در کشاورزی جای تعجب ندارد. در اینجا مرتبط‌ترین موارد استفاده از این فناوری‌ها آمده است.
دستگاه‌های IoT مدیریت محصول
دستگاه‌های IoT مدیریت محصول، داده‌های ضروری مانند سلامت گیاه و رطوبت برگ را برای تشخیص سریع بیماری‌ها و تنظیم برنامه‌های آبیاری جمع‌آوری می‌کنند. استفاده از این فناوری و کنترل از راه دور به جلوگیری از آسیب عملکرد محصول و تضمین پایداری بالاتر کمک می‌کند.
پایش گلخانه مستلزم اندازه‌گیری پارامترهایی مانند دمای هوا، سطوح روشنایی، میزان رطوبت و شرایط خاک برای افزایش عملکرد و بهینه‌سازی مصرف منابع است.
نظارت بر دام‌ها نیز مورد دیگری است که به‌وسیله استفاده از حسگرهای اینترنت اشیاء متصل به دام برای پایش وضعیت سلامت دام و ثبت فعالیت‌های آن‌ها استفاده می‌شود. این رویکرد به جلوگیری از گسترش عفونت‌های احتمالی کمک می‌کند.
همچنین این فناوری در آبیاری هوشمند با سنسورهای رطوبت خاک که در مکان‌ها و اعماق از پیش تعیین شده در مزرعه قرار می‌گیرند، به کشاورزان کمک می‌کنند تا سطح آب مورد نیاز برای یک منطقه خاص را تعیین کنند و برنامه‌ریزی آبیاری را بهبود دهند.
مدیریت کود
حسگرهای الکتروشیمیایی به دقت پارامترهایی مانند pH و مواد مغذی خاک را برای اندازه‌گیری حاصلخیزی خاک تجزیه و تحلیل می‌کنند و به تصمیم‌گیری آگاهانه‌تر در مورد کاشت بذر و کاربرد کود کمک می‌کنند.
اندازه بازار اینترنت اشیا در حوزه کشاورز سالهای 2023-2022 (Bn:میلیارد دلار)
هوش مصنوعی
استفاده از هوش مصنوعی در کشاورزی که یک اصطلاح کلی برای یادگیری ماشین، بینایی کامپیوتر، NLP و سایر فناوری‌های مرتبط است، در حال افزایش است و سهم بازار از 1.7 میلیارد دلار در سال 2023 به 4.7 میلیارد دلار تا سال 2028 افزایش می‌یابد. هوش مصنوعی به‌طور گسترده در کشاورزی برای اصلاح گردش کار مدیریت داده کاربرد دارد. هوش مصنوعی این کار را با تبدیل داده‌های غیردیجیتال و بدون ساختار جمع‌آوری‌شده توسط دستگاه‌های IoT به داده‌های دیجیتال ساختاریافته برای انجام تجزیه و تحلیل پیشرفته انجام می‌دهد.
برای کاهش خطر تخریب منابع طبیعی به دلیل مصرف بیش از حد منابع و تولید ضایعات، کشاورزان می‌توانند از هوش مصنوعی استفاده کنند و شیوه‌های پایدارتری ایجاد کنند. به عنوان مثال، الگوریتم‌های هوش مصنوعی با پیش‌بینی الگوهای آب‌وهوا (بر اساس داده‌های تاریخی و لحظه‌ای) و همچنین نظارت بر خاک و محصولات کشاورزی، می‌توانند به کشاورزان در بهینه‌سازی مصرف آب و کود و به ویژه کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کنند.
در مورد بینایی ماشین که توسط فیلم ویدئویی تهیه می‌شود، مکانیسم‌های ردیابی شی و تشخیص ناهنجاری آن به شناسایی دقیق حشرات و علف‌های هرز، شناسایی و همچنین جلوگیری از رفتار تهاجمی دام و تشخیص بیماری‌های گیاهی کمک می‌کند. چنین اتوماسیونی منجر به افزایش کیفیت محصول و حداکثرسازی کارایی تجاری می‌شود.
هوش مصنوعی در حوزه کشاورزی
وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین
پهپادها یا هواپیماهای بدون سرنشین روند دیگری را نشان می‌دهند که در سالهای آینده پتانسیل رشد بالایی دارد. در سال 2022، بازار هواپیماهای بدون سرنشین در کشاورزی 1.1 میلیارد دلار بود. پیش‌بینی می‌شود تا سال 2032 این رقم به 7.19 میلیارد دلار برسد. پهپادها کاربردهای متعددی در کشاورزی دارند. در ادامه به برخی از کاربردهای پهپادها در کشاورزی اشاره شده است.
پهپادهای بذرپاشی و سمپاشی محصول
این پهپادها مجهز به پژواک اولتراسونیک، جی‌پی‌اس، و لیزر هستند و در زمان کوتاه‌تری کارهای وقت‌گیری مانند بذرپاشی و سمپاشی را انجام می‌دهند. آن‌ها همچنین با پوشش دادن نقاط دشوار و خطرناک مانند مکان‌های پرآب، زمین‌های کوچک، شیب‌های تند و موارد دیگر، کارایی را به حداکثر می‌رسانند. پهپادها می‌توانند تا 5 برابر سریع‌تر از تجهیزات معمولی سمپاشی کنند و تا 60 درصد در مصرف نهاده صرفه‌جویی کنند.
پهپادهای نظارت بر محصولات، داده‌های با دقت بالا را در مورد شرایط گیاه ارائه می‌کنند و به الگوریتم‌های هوش مصنوعی با شمارش دقیق گیاهان و همچنین شناسایی مناطق تحت استرس و هجوم بیماری‌ها کمک می‌کنند.
پهپادهای تجزیه و تحلیل میدانی، کشاورزان را قادر می‌سازد تا نقشه‌های سه بعدی خاک را برای تجزیه و تحلیل کیفیت آن، از جمله رطوبت، کارایی مواد مغذی و تشخیص منطقه مرده، ایجاد کنند. این اطلاعات بیشتر برای بهبود کاشت، آبیاری و مدیریت محصول استفاده می‌شود.
اندازه بازار پهپاد در حوزه کشاورز سالهای 2023-2022 (Bn:میلیارد دلار)
تجهیزات مزرعه مستقل
پیش‌بینی می‌شود بازار جهانی تراکتورهای خودران با ارزش فعلی 1.03 میلیارد دلار، تا سال 2028 به رقم خیره کننده 3.29 میلیارد دلار برسد. تراکتورهای خودران علاوه بر ارائه استقلال کامل در فعالیت‌هایی مانند درو کردن، جمع‌آوری، خرمنکوبی، و کوبیدن، از دوربین‌های دید 360 درجه، حسگرها و فناوری GPS خود برای انجام سایر فعالیت‌ها استفاده می‌کنند. از جمله این فعالیت‌ها می‌توان به نظارت بر عملکرد و سلامت خود و همچنین تشخیص تغییرات محیطی مانند پارامترهای خاک، سلامت گیاهان و شرایط آب و هوایی اشاره کرد.
تراکتورهای خودران در حوزه کشاورزی
تجزیه و تحلیل پیشرفته
یکی دیگر از روند کشاورزی که نیاز به توجه ویژه دارد، تجزیه و تحلیل داده‌ها است. بر اساس تحقیقات انجام شده در این حوزه، بازار تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ در کشاورزی در سال 2022، 1.24 میلیارد دلار ارزیابی شده و انتظار می‌رود تا سال 2030 به 3.95 میلیارد دلار برسد.
برای به دست آوردن بینش‌های ارزشمند، مقدار زیادی از داده‌های بدون ساختار جمع‌آوری شده توسط حسگرها، هواپیماهای بدون سرنشین و سایر دستگاه‌ها باید پردازش و عمیقاً تجزیه و تحلیل شوند. اینجا جایی است که تجزیه و تحلیل پیشرفته داده‌ها وارد عمل می‌شود.
تجزیه و تحلیل میدانی به تصمیم‌گیری در مورد موارد متعددی از جمله استفاده از آفت‌کش‌ها کمک می‌کند. این موضوع منجر به جلوگیری از استفاده بیش از حد از سموم در تولید مواد غذایی و کاهش عوارض جانبی بر اکوسیستم می‌شود. همچنین با تجزیه و تحلیل داده‌های به‌دست آمده از مشخصات و عملکرد تجهیزات کشاورزی می‌توان هرگونه انحراف از عملکرد عادی را تشخیص داد و خرابی‌ها را مدت‌ها قبل از بروز پیش‌بینی کرد.
نمونه موردی: Infopulse یک پلتفرم تحلیل داده پیشرفته ساخته شده توسط Microsoft Azure در حوزه کشاورزی دقیق است. این پلتفرم با پردازش دقیق داده‌های به‌دست آمده از حسگرهای اینترنت اشیا از 10 منبع و 6000 مرکز هندسه میدان در هر روز، تحلیل‌هایی را در اختیار کاربر قرار می‌دهد که به‌وسیله آن می‌تواند کارایی را افزایش و هزینه‌ها را کاهش دهد، ناهماهنگی‌ها را حذف کند، زمان خرابی تجهیزات را کاهش دهد و ردپای کربن (تولید دی‌اکسیدکربن) را به حداقل برساند.
کشاورزی دقیق
کشاورزی دقیق از فناوری‌هایی مانند IoT، AI/ML، پهپادها، سنجش از راه دور، روباتیک و داده‌های بزرگ برای خودکارسازی طیف وسیعی از عملیات کشاورزی استفاده می‌کند. در سال 2022، بازار کشاورزی دقیق 9.8 میلیارد دلار بود که پیش‌بینی می‌شود تا سال 2032 از 34.01 میلیارد دلار فراتر رود. چنین اشتیاق فناورانه‌ای با توجه به مزایای ارائه شده در کشاورزی دقیق، از جمله افزایش عملکرد، بهینه‌سازی استفاده از منابع و کاهش هزینه‌ها، منطقی به‌نظر می‌رسد.
کشاورزی احیا کننده
طی ده هزار سال گذشته، کشاورزی 840 میلیارد تن از کربن خاک را کاهش داده است. این باعث شده است که بسیاری از خاک‌های تحت کشت 50 تا 70 درصد از کربن آلی اصلی خود را که در جو آزاد می‌شود از دست بدهند و به تغییرات آب و هوایی دامن بزند. کشاورزان برای اطمینان از طول عمر سلامت خاک به‌طوری که بتواند به تغذیه کره زمین ادامه دهد، رویکردی به نام کشاورزی احیا کننده یا کشاورزی کربن اتخاذ کردند. این عمل بر جذب و نگهداری بیشتر کربن خاک از طریق نوآوری‌های تکنولوژیکی متمرکز است. در ادامه انواع کسب‌وکارهایی که به کشاورزی احیاکننده کمک می‌کند تشریح شده است.
- نرم افزارهای مدیریت مزرعه مانند برنامه‌های کاشت و برداشت، مدیریت دام، مدیریت موجودی، بودجه‌بندی و زنجیره تأمین کشاورزی از جمله نرم‌افزارهای کمک‌کننده به کشاورزی احیاکننده هستند.
- تجهیزات مزرعه با هدایت GPS امکان استفاده دقیق و با نرخ متغیر کودها و بذرها را فراهم می‌کند.
- در ترکیب با هوش مصنوعی، تصویربرداری ماهواره‌ای تصاویری از مزارع برای نظارت بر سلامت محصول، سنجش شرایط خاک، بهینه‌سازی مدیریت مزرعه و ارزیابی الگوهای آب و هوا برای پیش‌بینی سیل و خشکسالی به مدیر مزرعه ارائه می‌دهد.
- سیستم‌های نورپردازی LED (دیود ساطع کننده نور) توزیع طیفی، شدت و مدت نور خورشید را شبیه‌سازی می‌کنند تا شرایط ایدئالی را برای گیاهان ایجاد کنند.
- روش‌های کشاورزی بدون خاک که بیشتر در مزارع کوچکتر استفاده می‌شود، به پایداری و تنوع زیستی کمک می کند. از جمله این روش‌ها می‌توان به کشت هیدروپونیک اشاره کرد. هیدروپونیک روشی است که برای رشد گیاهان با محلول مغذی مبتنی بر آب به جای خاک استفاده می‌شود.
بیوتکنولوژی
از جمله روندهای فعلی پر طرفدار در کشاورزی، می‌توان به بیوتکنولوژی اشاره کرد. بازار جهانی این حوزه از علوم کشاورزی در سال 2022، رقم خیره‌کننده 106.62 میلیارد بود و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2032 به مرز 242.17 میلیارد دلار برسد.
این روش همچنین شامل تولید راه‌حل‌های سازگار با محیط‌زیست مانند علف‌کش‌های زیستی، آفت‌کش‌های زیستی، پلاستیک‌های زیستی و کودهای زیستی (برای از بین بردن مسمومیت خاک و به حداقل رساندن اثرات منفی زیست‌محیطی) است. مهندسی ژنتیک همچنین برای اصلاح ژنوم حیوانات استفاده می‌شود، بنابراین با افزایش نرخ رشد و مقاوم کردن آن‌ها در برابر بیماری می‌توان به کاهش تلفات حیوانی دست یافت.
سخن پایانی
شناخت روندهای حال حاضر کشاورزی یک ضرورت است. ضرورتی نه تنها برای به کارگیری جدیدترین فناوری‌ها، بلکه برای پیش‌بینی روندهای آینده کشاورزی در آینده. کشاورزان می‌توانند با استفاده از روندها و فناوری‌های نوین در عین بالا بردن عملکرد، هزینه‌های تولید را کاهش دهند و در مجموع سود بیشتری از فعالیت خود در زمینه کشاورزی به‌دست آورند.
