کشاورزی هوشمند سودآور شد

این نخستین برآورد جهانی از سودآوری کشاورزی هوشمند است. اگر کشورها مقررات زیست‌محیطی را سخت‌گیرانه‌تر کنند، این سهم می‌تواند تا ۷۵ درصد افزایش یابد. در مقابل، کاهش سخت‌گیری‌های زیست‌محیطی ممکن است این سهم را به ۳۱ درصد کاهش دهد.

منطق کشاورزی هوشمند ساده است، پهپادها آلودگی‌های ناشی از آفات را شناسایی می‌کنند و اطلاعات را در اختیار سم‌پاش‌ها قرار می‌دهند تا تنها بخش‌های آلوده مزرعه سم‌پاشی شوند. ربات‌ها نیز پیش از گسترش علف‌های هرز، آنها را از بین می‌برند و سامانه‌های آبیاری با اندازه‌گیری رطوبت خاک، آب را در محل‌هایی تامین می‌کنند که ریشه گیاهان به آن نیاز دارد.

مجموع این فناوری‌ها باعث کاهش مصرف نهاده‌های کشاورزی، جلوگیری از هدررفت منابع و افزایش سودآوری می‌شود و همچنین می‌تواند آسیب‌های زیست‌محیطی کشاورزی را کاهش دهد. با این حال، هزینه، همچنان یکی از موانع اصلی گسترش این فناوری‌هاست.

گذار به کشاورزی هوشمند نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه و دانش فنی است که بسیاری از مزارع، به‌ویژه مزارع کوچک، از آنها برخوردار نیستند. علاوه بر این، هزینه نیروی کار، قیمت نهاده‌ها، دسترسی به آموزش و ساختار مالکیت زمین در مناطق مختلف جهان متفاوت است در نتیجه، صرفه اقتصادی کشاورزی هوشمند به شرایط محلی بستگی دارد.

کشاورزی هوشمند در کجا سودآور است؟

پژوهشگران برای پاسخ به این پرسش، با بیش از ۸۰۰۰ متخصص کشاورزی هوشمند در سراسر جهان مکاتبه کردند و از آنان خواستند مناطقی را معرفی کنند که استفاده از این فناوری‌ها در آنها سودآور بوده است.

ترکیب این اطلاعات با بررسی نظام‌مند مطالعات علمی، مجموعه داده‌ای شامل بیش از ۴۰۰۰ موقعیت جغرافیایی ایجاد کرد که کشاورزی هوشمند در آنها به کار گرفته شده بود، سپس پژوهشگران با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین، شرایطی را شناسایی کردند که استفاده از این فناوری‌ها را از نظر اقتصادی توجیه‌پذیر می‌کند.

این تحلیل پنج گروه از فناوری‌های کشاورزی هوشمند را در بر گرفت که شامل سامانه‌های آبیاری خودکار بود که میزان آبیاری را بر اساس نیاز گیاهان و شرایط خاک تنظیم می‌کنند. ربات‌های وجین که علف‌های هرز را شناسایی و حذف می‌کنند و پهپادهای نقشه‌برداری که برای تهیه نقشه هوشمند مزارع و شناسایی مشکلات احتمالی به کار می‌روند. همچنین ماشین‌آلات مجهز به فناوری مصرف متغیر نهاده‌ها که میزان مصرف کود و آفت‌کش را متناسب با نیاز هر بخش از زمین تنظیم و سامانه‌های هدایت ماهواره‌ای که با هدایت هوشمند ماشین‌آلات کشاورزی، از ترددهای تکراری جلوگیری می‌کنند و مصرف سوخت و نهاده‌ها را کاهش می‌دهند.

کشاورزی هوشمند در کدام کشورها موفق‌تر است؟

صرفه اقتصادی کشاورزی هوشمند در مناطقی ازجمله اروپای غربی، کانادا، آمریکا و استرالیا که درآمد و سطح آموزش بالاتر، مزارع بزرگ‌تر و مقررات زیست‌محیطی سخت‌گیرانه‌تری دارند بیشتر است. در این مناطق، مصرف کود و آفت‌کش نسبتا بالا است و استفاده از فناوری‌های هوشمند می‌تواند با جلوگیری از مصرف بیش از حد این مواد، صرفه‌جویی قابل‌اندازه‌گیری ایجاد کند. همچنین، هزینه بالای نیروی کار باعث می‌شود سرمایه‌گذاری در ماشین‌آلات و ربات‌ها سریع‌تر به سودآوری برسد.

از سوی دیگر، مقررات سخت‌گیرانه زیست‌محیطی، کشاورزان را به کاهش مصرف مواد شیمیایی ملزم می‌کند و انگیزه بیشتری برای سرمایه‌گذاری در فناوری‌های هوشمند به وجود می‌آورد. در مقابل، ظرفیت فعلی استفاده از کشاورزی هوشمند در مناطق جنوب صحرای آفریقا محدود است اما این محدودیت به معنای کمتر بودن مشکلات زیست‌محیطی در این مناطق نیست.

یکی از دلایل اصلی، طراحی فناوری‌ها برای مزارع بزرگ و نیازمند سرمایه‌گذاری بالا در آمریکای شمالی و اروپا است که زمین‌های وسیع دارند و هزینه خرید ماشین‌آلات را می‌توان میان صدها هکتار زمین تقسیم کرد.

پیش‌بینی می‌شود شدت فعالیت‌های کشاورزی در دهه‌های آینده در جنوب صحرای آفریقا بیش از بسیاری از مناطق دیگر افزایش یابد. اگر این روند بدون مدیریت مناسب منابع انجام شود، پیامدهای زیست‌محیطی قابل‌توجهی به همراه خواهد داشت.

در نبود ابزارهای هوشمند، افزایش تولید کشاورزی ممکن است به برداشت آب بیش از ظرفیت تجدید منابع آب زیرزمینی، مصرف کود بیشتر از توان جذب گیاهان و استفاده بیش از نیاز از آفت‌کش‌ها منجر شود. از این رو، توسعه فناوری‌های کشاورزی هوشمند متناسب با شرایط مزارع این مناطق، یک ضرورت عملی است. انتظار برای آنکه مزارع کوچک آفریقا به واحدهای بزرگ‌تری تبدیل شوند تا با فناوری‌های موجود سازگار باشند، ممکن است به معنای انتظار برای تحولی باشد که هرگز رخ ندهد.

مقررات زیست‌محیطی تا چه اندازه اهمیت دارند؟

پژوهشگران سه سناریو را برای آینده بررسی کردند، در سناریوی نخست، توسعه اقتصادی مطابق روندهای کنونی ادامه می‌یابد و تغییر عمده‌ای در مقررات زیست‌محیطی رخ نمی‌دهد. در این شرایط، سهم زمین‌های کشاورزی جهان که استفاده از فناوری‌های هوشمند در آنها سودآور است، طی ۲۰ سال آینده از ۴۲ درصد به حدود ۵۰ درصد افزایش خواهد یافت.

در سناریوی دوم، مقررات زیست‌محیطی در سراسر جهان سخت‌گیرانه‌تر می‌شوند و این سهم به ۷۵ درصد می‌رسد. در سناریوی سوم، کاهش سخت‌گیری‌های زیست‌محیطی باعث می‌شود سهم زمین‌های کشاورزی برخوردار از کشاورزی هوشمند سودآور به ۳۱ درصد کاهش یابد.

این اختلاف نشان می‌دهد که فناوری به‌تنهایی تعیین‌کننده میزان گسترش کشاورزی هوشمند نیست و سیاست‌گذاری نیز نقش مهمی در توجیه اقتصادی استفاده از آن دارد. در مناطقی که مقررات کشاورزان را به کاهش مصرف مواد شیمیایی ملزم می‌کند، ابزارهای هوشمند می‌توانند هزینه‌های خود را جبران کنند اما در مناطقی که مقررات ضعیف است یا وجود ندارد، انگیزه اقتصادی برای سرمایه‌گذاری در این فناوری‌ها کاهش می‌یابد.

بر اساس گزارش ارث، پژوهشگران همچنین مناطقی را شناسایی کردند که در آنها سودآوری کشاورزی هوشمند با شدت مشکلات زیست‌محیطی همزمان است و در نتیجه، استفاده از این فناوری‌ها می‌تواند بیشترین دستاورد را به همراه داشته باشد. برای مثال، سامانه‌های آبیاری هوشمند اغلب در مناطقی صرفه اقتصادی دارند که با شدیدترین کمبود آب مواجه‌اند.

نتایج این پژوهش در نشریه علمی مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم آمریکا (PNAS) منتشر شده است.