ملخص: في ظل التحول من الزراعة التقليدية إلى الزراعة الدقيقة والذكية، تتطور مستشعرات درجة حموضة المياه من مجرد أدوات مختبرية غير مألوفة إلى "براعم تذوق ذكية" في الحقل. فمن خلال مراقبة درجة حموضة مياه الري آنيًا، تحمي هذه المستشعرات نمو المحاصيل، وأصبحت عنصرًا أساسيًا في الإدارة العلمية للمياه والأسمدة.
أولاً: خلفية القضية: مأزق "وادي الطماطم"
في قاعدة "المصدر الأخضر" التجريبية للزراعة الحديثة في شرق الصين، كانت هناك دفيئة زجاجية حديثة مساحتها 500 فدان مخصصة لزراعة طماطم كرزية عالية الجودة، تُعرف باسم "وادي الطماطم". كان مدير المزرعة، السيد وانغ، يعاني باستمرار من مشكلة: عدم انتظام نمو المحاصيل، مع اصفرار الأوراق وتقزم النمو في بعض المناطق، بالإضافة إلى انخفاض كفاءة الأسمدة.
بعد إجراء تحقيقات أولية، تم استبعاد احتمال وجود آفات وأمراض ونقص في العناصر الغذائية. وفي النهاية، انتقل التركيز إلى مياه الري. كان مصدر المياه نهرًا قريبًا، وكانت مياه الأمطار تُجمع فيه، وكانت قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) متقلبة بسبب تغيرات الطقس والبيئة. وقد اشتبه الباحثون في أن عدم استقرار الرقم الهيدروجيني للمياه يؤثر على توافر الأسمدة، مما أدى إلى المشاكل الملحوظة.
الحل الثاني: نشر نظام ذكي لمراقبة درجة الحموضة
ولحل هذه المشكلة نهائياً، قامت قاعدة "المصدر الأخضر" بتقديم ونشر نظام ذكي لمراقبة مياه الري يعتمد على أجهزة استشعار درجة الحموضة لجودة المياه عبر الإنترنت.
- تكوين النظام:
- مستشعرات الرقم الهيدروجيني (pH) عبر الإنترنت: تُركّب مباشرةً على أنبوب سحب مياه الري الرئيسي وعند مخرج خزان خلط الأسمدة في كل صوبة زراعية. تعمل هذه المستشعرات بطريقة الأقطاب الكهربائية، مما يُتيح رصدًا مستمرًا وفوريًا لدرجة حموضة الماء.
- وحدة اكتساب البيانات ونقلها: تقوم بتحويل الإشارات التناظرية من أجهزة الاستشعار إلى إشارات رقمية وتنقلها لاسلكيًا إلى منصة تحكم مركزية عبر تقنية إنترنت الأشياء (IoT).
- منصة التحكم المركزية الذكية: نظام برمجي قائم على السحابة مسؤول عن استقبال بيانات الرقم الهيدروجيني وتخزينها وعرضها وتحليلها، وتحديد عتبات الإدارة.
- نظام الضبط التلقائي (اختياري): مرتبط بالمنصة، ويتحكم تلقائيًا في حقن كميات صغيرة من محلول الحمض (مثل حمض الفوسفوريك) أو القلوي (مثل هيدروكسيد البوتاسيوم) لضبط درجة الحموضة بدقة عندما تخرج القيم عن النطاق.
- سير العمل:
- المراقبة في الوقت الحقيقي: يتم التقاط درجة حموضة مياه الري في الوقت الحقيقي بواسطة أجهزة الاستشعار قبل دخولها إلى نظام الري بالتنقيط.
- إنذارات الحد الأقصى: يُضبط نطاق الرقم الهيدروجيني الأمثل لنمو الطماطم الكرزية (5.5-6.5) في منصة التحكم المركزية. في حال انخفاض الرقم الهيدروجيني عن 5.5 أو ارتفاعه عن 6.5، يُرسل النظام تنبيهًا فوريًا إلى المديرين عبر تطبيق جوال أو جهاز كمبيوتر.
- تحليل البيانات: تقوم المنصة بإنشاء مخططات اتجاهات درجة الحموضة، مما يساعد المديرين على تحليل الأنماط وأسباب تقلبات درجة الحموضة.
- الضبط التلقائي/اليدوي: يمكن ضبط النظام على الوضع التلقائي بالكامل، بإضافة حمض أو قلوي لضبط الرقم الهيدروجيني بدقة إلى القيمة المستهدفة (مثلًا، 6.0). أو يمكن للمديرين تفعيل نظام الضبط يدويًا عن بُعد عند تلقي تنبيه.
ثالثًا: نتائج التطبيق وقيمته
بعد ثلاثة أشهر من استخدام النظام، حققت قاعدة "المصدر الأخضر" فوائد اقتصادية وبيئية كبيرة:
- تحسين كفاءة الأسمدة وخفض التكاليف:
- معظم العناصر الغذائية (مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم) تكون متاحة بسهولة للنباتات في بيئة حمضية قليلاً (درجة الحموضة 5.5-6.5). بفضل التحكم الدقيق في درجة الحموضة، زادت كفاءة استخدام الأسمدة بنسبة 15% تقريبًا، مما قلل من استخدامها بنحو 10% مع الحفاظ على المحصول.
- تحسين صحة المحاصيل، وتعزيز الجودة والعائد:
- تم حل مشاكل مثل "اصفرار الأوراق بسبب نقص العناصر الغذائية"، والتي حدثت بسبب ارتفاع درجة الحموضة (pH) مما أدى إلى حبس العناصر الغذائية الدقيقة كالحديد والمنجنيز، مما جعلها غير متاحة للنباتات. أصبح نمو المحصول منتظمًا، وتحولت الأوراق إلى اللون الأخضر الصحي.
- تحسن مستوى بريكس، وطعم، وقوام الطماطم الكرزية بشكل ملحوظ. وارتفع معدل الثمار القابلة للتسويق بنسبة 8%، مما عزز العائدات الاقتصادية بشكل مباشر.
- تمكين إدارة الدقة وتوفير العمالة:
- تم استبدال الطريقة القديمة التي تتطلب أخذ العينات والاختبارات يدويًا بشكل متكرر بشرائط اختبار الرقم الهيدروجيني أو أجهزة قياس محمولة. أتاحت هذه التقنية مراقبة مستمرة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع دون تدخل بشري، مما وفر الكثير من الجهد وساهم في الحد من الأخطاء البشرية.
- يمكن للمديرين التحقق من حالة جودة المياه لنظام الري بأكمله في أي وقت وفي أي مكان عبر هواتفهم، مما يحسن كفاءة الإدارة بشكل كبير.
- منع انسداد النظام وتقليل تكاليف الصيانة:
- قد يؤدي ارتفاع الرقم الهيدروجيني (pH) بشكل مفرط إلى ترسب أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم في الماء، مما يُشكل ترسبات تسد ناشرات التنقيط الحساسة. وقد أدى الحفاظ على الرقم الهيدروجيني المناسب إلى إبطاء تكوّن الترسبات بفعالية، وإطالة عمر نظام الري بالتنقيط، وتقليل وتيرة الصيانة وتكاليفها.
رابعًا: النظرة المستقبلية
يتجاوز تطبيق مستشعرات درجة حموضة الماء هذا بكثير. ففي مخطط الزراعة الذكية المستقبلية، سيلعب دورًا محوريًا أكثر:
- التكامل العميق مع أنظمة التسميد بالري: سوف تتحد أجهزة استشعار الرقم الهيدروجيني مع أجهزة استشعار التوصيل الكهربائي ومختلف الأقطاب الكهربائية الانتقائية للأيونات (على سبيل المثال، للنترات والبوتاسيوم) لتشكيل "نظام تشخيص غذائي" كامل للتسميد عند الطلب والري الدقيق.
- التحكم التنبئي المدعوم بالذكاء الاصطناعي: من خلال تحليل بيانات الرقم الهيدروجيني التاريخية وبيانات الطقس ونماذج نمو المحاصيل باستخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي، يمكن للنظام التنبؤ باتجاهات الرقم الهيدروجيني والتدخل بشكل استباقي، والانتقال من "التحكم في الوقت الفعلي" إلى "التنظيم التنبئي".
- التوسع في تربية الأحياء المائية ومراقبة التربة: يمكن تطبيق نفس التكنولوجيا لإدارة جودة المياه في برك تربية الأحياء المائية واستخدامها كمسبار لمراقبة درجة حموضة التربة في الموقع، مما يؤدي إلى إنشاء شبكة شاملة لمراقبة البيئة الزراعية.
خاتمة:
تُظهر حالة قاعدة "المصدر الأخضر" بوضوح أن مستشعر درجة حموضة الماء المتواضع يُمثل جسرًا يربط بين إدارة الموارد المائية والصحة الغذائية للمحاصيل. فمن خلال توفير بيانات دقيقة ومتواصلة، يُسهم هذا المستشعر في دفع الزراعة التقليدية القائمة على الخبرة نحو "زراعة ذكية قائمة على البيانات"، مُقدمًا دعمًا فنيًا قويًا لتحقيق ترشيد استهلاك المياه، وتقليل استخدام الأسمدة، وتحسين الجودة، وتعزيز الكفاءة، والتنمية الزراعية المستدامة.
يمكننا أيضًا تقديم مجموعة متنوعة من الحلول لـ
1. عداد محمول لجودة المياه متعدد المعايير
2. نظام العوامات العائمة لجودة المياه متعددة المعايير
3. فرشاة التنظيف التلقائية لمستشعر المياه متعدد المعلمات
4. مجموعة كاملة من الخوادم ووحدة البرامج اللاسلكية، تدعم RS485 GPRS /4g/WIFI/LORA/LORAWAN
لمزيد من مستشعر المياه معلومة،
يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
موقع الشركة:www.hondetechco.com
هاتف: +86-15210548582
وقت النشر: ٢٢ أكتوبر ٢٠٢٥