صحة التربة أمر بالغ الأهمية لتحويل التربة البور إلى تربة خصبة لزراعة البن. من خلال الحفاظ على تربة صحية، يمكن لمزارعي البن تحسين نمو النبات، وصحة الأوراق، وجودة البراعم والكرز والفاصوليا، والإنتاجية. مراقبة التربة التقليدية كثيفة العمالة، وتستغرق وقتًا طويلاً، وعرضة للأخطاء. عزز أنظمة المراقبة بتقنية إنترنت الأشياء المدعومة بالذكاء الاصطناعي لتمكين التغييرات السريعة والدقيقة. تعمل أنظمة إدارة خصوبة التربة المتكاملة على تحويل الأراضي القاحلة إلى أراضٍ خصبة باستخدام تحليلات البيانات في الوقت الفعلي لتحسين صحة التربة، وتعظيم الكفاءة، وتحسين الاستدامة، ومنع نمو المحاصيل. يستخدم نهج RNN-IoT أجهزة استشعار إنترنت الأشياء في مزارع البن لجمع بيانات في الوقت الفعلي عن درجة حرارة التربة، والرطوبة، ودرجة الحموضة، ومستويات المغذيات، والطقس، ومستويات ثاني أكسيد الكربون، والتوصيل الكهربائي، والمواد الصلبة الذائبة، والبيانات التاريخية. استخدم منصة سحابية لاسلكية لنقل البيانات. اختبر ودرّب باستخدام الشبكات العصبية المتكررة (RNNs) والوحدات المتكررة المبوابة لجمع البيانات للتنبؤ بصحة التربة وتلف المحاصيل. يجري الباحثون اختبارات نوعية مفصلة لتقييم نهج RNN-IoT المقترح. استخدم توصياتٍ افتراضية لتطوير استراتيجيات بديلة للري والتسميد وإدارة الأسمدة والمحاصيل، مع مراعاة ظروف التربة الحالية والتوقعات والبيانات التاريخية. تُقيّم الدقة بمقارنتها بخوارزميات التعلم العميق الأخرى. بالمقارنة مع أساليب مراقبة التربة التقليدية، يُحسّن رصد صحة التربة باستخدام أساليب RNN-IoT الكفاءة والدقة. قلّل من أثرك البيئي بتقليل استخدام المياه والأسمدة. حسّن عملية اتخاذ القرارات لدى المزارعين وتوافر البيانات من خلال تطبيق جوال يوفر بيانات آنية، وتوصيات مُولّدة بالذكاء الاصطناعي، وإمكانية اكتشاف الأضرار المحتملة للمحاصيل لاتخاذ إجراءات سريعة.
في القرن التاسع عشر، بدأت زراعة البن في البرازيل بالتوسع في منطقة سيرادو. والسيرادو عبارة عن سافانا شاسعة ذات تربة فقيرة. ومع ذلك، فقد طور مزارعو البن البرازيليون أساليب جديدة لتحسين التربة، مثل استخدام الجير والأسمدة. ونتيجة لذلك، أصبحت سيرادو الآن أكبر منطقة منتجة للبن في العالم. توجد مكونات مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكبريت والحديد في التربة الخصبة. أفضل تربة لزراعة البن هي التربة الطينية في شمال كارناتاكا، الهند، والتي تتميز بقوام جيد وتصريف جيد واحتباس للماء. تتطلب تربة مزارع البن تربة جيدة التصريف لمنع التشبع بالمياه وتعفن الجذور. تتمتع نباتات البن بنظام جذر واسع يخترق عمق التربة ويمتص العناصر الغذائية والماء. التربة الغنية بالمغذيات هي الأساس للنمو والتطور الأمثل لأشجار البن، مما يساهم في إنتاج حبوب بن عالية الجودة. تُشير خصوبة التربة إلى قدرة التربة على توفير العناصر الغذائية الأساسية (مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم) لنمو النبات. تُؤدي التربة السليمة إلى أشجار بنّ أكثر صحة، ما يُنتج غلةً أكبر من حبوب البنّ عالية الجودة. تنمو أشجار البنّ جيدًا في تربة حمضية قليلاً، ذات درجة حموضة تتراوح بين 5.0 و6.5.
يُعدّ تغطية المحاصيل، والسماد العضوي، والأسمدة العضوية، والحد الأدنى من الحراثة، والحفاظ على المياه، وإدارة الظل، من استراتيجيات خصوبة التربة الراسخة. يُعدّ استخدام مستشعرات إنترنت الأشياء لمراقبة وتحسين صحة التربة في مزارع البن، واستعادة خصوبتها في الأراضي الجافة، أمرًا مبتكرًا وناجحًا. تقيس مستشعرات التربة النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم. تُظهر مستشعرات درجة حرارة التربة كيف تؤثر درجة الحرارة على نمو النبات وامتصاص العناصر الغذائية. يمكن للمزارعين حماية نباتات البن من درجات الحرارة القصوى من خلال مراقبة درجات حرارة التربة. تُظهر مستشعرات درجة حرارة التربة كيف تؤثر درجة الحرارة على نمو النبات وامتصاص العناصر الغذائية. يمكن أن يحمي تحليل أنماط درجة حرارة التربة نباتات البن من درجات الحرارة القصوى. تساعد مستشعرات إنترنت الأشياء المزارعين على تحسين الري والتسميد وأنشطة إدارة التربة الأخرى، مما يضمن تربة أكثر صحة وإنتاجية أعلى من خلال توفير بيانات التربة في الوقت الفعلي.
فحص شامل لبيانات مغذيات التربة للتنبؤ بنقص المغذيات المحتمل، مما يُمكّن المزارعين من استخدام الأسمدة بكفاءة وفعالية. تُمكّنك المراقبة المنتظمة للتربة من تتبع تغيرات حالتها واتخاذ تدابير السلامة في الوقت المناسب.
يُعد إنترنت الأشياء (IoT) تقنيةً أساسيةً للزراعة الذكية، إذ يُمكنه جمع البيانات من أجهزة الاستشعار وتحليلها آنيًا. ويُمكن لنظام قياس التربة المُعتمد على إنترنت الأشياء توفير بيانات آنية حول مُعاملات التربة، مما يُمكّن المزارعين من الاستجابة السريعة للتغيرات. ويُمكن أن يُركز العمل المُستقبلي على أنظمة قياس التربة المُعتمدة على إنترنت الأشياء على تبسيط إعداد النظام وصيانته.
وقت النشر: ١١ يوليو ٢٠٢٤