8 بحوث عالمية عن نظم المعلومات GIS وعلاقتها في الزراعة والتربة والنبات

نظم المعلومات GIS تعتبر ثورة تكنولوجية في عالم الزراعة، حيث توفر أدوات متقدمة لتحليل البيانات الجغرافية وتحسين إدارة الموارد الزراعية. في ظل التحديات المتزايدة مثل تغير المناخ ونقص الموارد، أصبح استخدام هذه الأنظمة في الزراعة والتربة والنبات ضرورة ملحة لتحقيق استدامة عالية وإنتاجية أفضل.

في هذا المقال، سنستعرض ثمانية بحوث عالمية رائدة تتناول كيفية استخدام نظم المعلومات GIS في تحسين إدارة التربة، وتحليل البيانات الزراعية، وتطبيقات في زراعة المحاصيل. كما سنستكشف كيف يمكن لهذه التقنيات أن تسهم في اتخاذ قرارات مستنيرة، وزيادة كفاءة استخدام الموارد، وتقليل الأثر البيئي.

انضم إلينا في هذه الرحلة لاستكشاف الأبحاث المتقدمة في مجال نظم المعلومات GIS. وكيف يمكن أن تحدث هذه الابتكارات فرقًا حقيقيًا في الزراعة الحديثة. لذلك دعونا نغوص في عالم التكنولوجيا الزراعية ونكشف عن الإمكانيات الكبيرة التي توفرها نظم المعلومات GIS لتعزيز الإنتاجية واستدامة الزراعة.

تطبيق تقنية الاستشعار عن بُعد ونظم المعلومات الجغرافية في الزراعة وإدارة الموارد الطبيعية في ظل الظروف المناخية المتغيرة

أنظمة الإنتاج الزراعي معرضة بشكل كبير لتغيرات المناخ والتربة والتضاريس في مختلف المناطق. ولإدارة زراعية مستدامة، يجب تحليل جميع هذه العوامل على أساس مكاني وزمني. تعتبر التقنيات المتقدمة مثل الاستشعار عن بعد، نظام تحديد المواقع العالمية، ونظم المعلومات الجغرافية أدوات مفيدة للغاية لتقييم وإدارة هذه العوامل.

تعد تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية أدوات مهمة لها مجموعة واسعة من التطبيقات لمواجهة هذه القضايا. تشمل التطبيقات المتعددة لهذه التقنيات في الزراعة:

• تمييز المحاصيل
• مراقبة نمو المحاصيل/كشف الضغوط
• جرد المحاصيل
• تقدير رطوبة التربة وحساب التبخر-النتح للمحاصيل
• الإدارة المحددة للمواقع/الزراعة الدقيقة
• تقدير مساحة المحاصيل وتوقع العائد

يمكن أن تكون المعلومات الدقيقة والموثوقة حول مساحة المحاصيل، وظروف النمو وتقدير العائد مفيدة للغاية للمزارعين والمديرين ومخططي السياسات. لاتخاذ قرارات تكتيكية بشأن الأمن الغذائي، والاستيراد/التصدير، وتأثيرات الاقتصاد. كذلك يمكن الحصول على مثل هذه المعلومات على مستوى إقليمي باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية.

كما يمكن استخدام الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات GIS الجغرافية بشكل فعال في تحليل استخدام الأراضي/غطاء الأرض. وكذلك تقييم الأضرار الناتجة عن الجفاف والفيضانات والأحداث المناخية المتطرفة الأخرى.

تهدف هذه الدراسة إلى مراجعة وتحليل وتقييم أحدث المعلومات المتعلقة بتطبيق تقنيات الاستشعار عن بعد. لمراقبة المحاصيل، وتقييم حالة المحاصيل، وتقدير العائد من أجل استدامة الزراعة والموارد الطبيعية في ظل السيناريوهات المناخية المتغيرة.

الرصد عن بُعد ونظم المعلومات الجغرافية في الزراعة ومراقبة موارد الغابات

تعتبر الموارد الأرضية البيولوجية عرضة بشدة للتغيرات المناخية، والتربة، والتضاريس في المناطق المختلفة. ويجب تحليل جميع هذه العوامل على أساس مكاني وزمني لتحقيق الإدارة والتخطيط المناسبين. يمكن أن تكون التقنيات المتقدمة مثل الرصد عن بعد، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ونظام المعلومات الجغرافية (GIS) ذات فائدة كبيرة في تقييمها وإدارتها ومراقبتها.

إن توفر بيانات الرصد عن بعد من مستشعرات مختلفة على منصات متعددة، مع مجموعة واسعة من الدقة المكانية والزمنية والمطيافية، جعل من الرصد عن بعد، على الأرجح، أفضل مصدر للبيانات للتطبيقات واسعة النطاق في الزراعة ومراقبة موارد الغابات. سيمكن الاستخدام المتكامل لبيانات الرصد عن بعد، ونظام تحديد المواقع العالمي، ونظم المعلومات الجغرافية مديري الموارد الطبيعية والباحثين من تطوير خطط إدارة لتطبيقات متنوعة في إدارة الزراعة وموارد الغابات. في هذا الفصل، تم استعراض أمثلة على تطبيقات الرصد عن بعد ونظم المعلومات GIS الجغرافية في الزراعة ومراقبة موارد الغابات.

فوائد تقنيات نظم المعلومات الجغرافية ومبادئ الزراعة الدقيقة في إدارة مغذيات التربة لإنتاج المحاصيل الزراعية

فوائد تطبيق ممارسات الزراعة الدقيقة وتقنيات نظم المعلومات الجغرافية في إدارة مغذيات التربة لإنتاج المحاصيل الزراعية. تم أخذ تباين التربة في أكبر منتج زراعي في مقدونيا، ZK Pelagonija AD، كحالة دراسية. كما تقوم الشركة برسم خريطة لتباين التربة في أراضيها باستخدام تقنيات نظم المعلومات الجغرافية.

تظهر معلومات مغذيات التربة من الحقول وجود تباين كبير في المغذيات داخل وحدات الإنتاج (قطع الأراضي). تشير الاستنتاجات من التحليل إلى أن استخدام تقنيات أخذ عينات التربة المتقدمة وإدارة مغذيات التربة سيؤدي إلى زيادة الغلات، وتقليل تكاليف الأسمدة، وتحسين إدارة الأثر البيئي لممارسات الزراعة المكثفة.

تحليل ملاءمة استخدام الأراضي الزراعية باستخدام نظم المعلومات الجغرافية وتقنية تحليل Hierarchy

تهدف هذه الدراسة إلى تحديد الأراضي المناسبة للاستخدام الزراعي في منطقة يوسفلي بمدينة آرتفين (تركيا)، حيث ستتعرض الأراضي الزراعية الحالية في مركز المنطقة و3 قرى للغمر الكامل، بينما ستتعرض الأراضي في 22 قرية للغمر الجزئي بسبب بناء ثلاثة سدود كبيرة حاليًا. تم استخدام طريقة “عملية التحليل الهرمي (AHP)”، التي تُستخدم عادة في تحليل ملاءمة استخدام الأراضي، في هذه الدراسة.

في التطبيق، تم استخدام معايير مثل مجموعة التربة الكبيرة، وفئة قدرة استخدام الأراضي، وفئة فرعية لقدرة استخدام الأراضي، وعمق التربة، والانحدار، والاتجاه، والارتفاع، ودرجة التآكل، وخصائص التربة الأخرى. كما تم استشارة آراء الخبراء لتحديد أوزان المعايير، وتم تقسيم خريطة ملاءمة الأراضي الزراعية المولدة إلى 5 فئات وفقًا لتصنيف ملاءمة الأراضي لمنظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة (FAO).

بعد استبعاد الغابات، والمراعي، ومناطق الخزانات من خريطة الملاءمة المعاد تصنيفها، تم تقدير أن 0.08% من مساحة الدراسة (177.87 هكتار) هي مناسبة للغاية للإنتاج الزراعي، بينما 1.55% (3578.33 هكتار) مناسبة بشكل معتدل، و6.3% (14575.91 هكتار) مناسبة بشكل هامشي للإنتاج الزراعي. كما وجد أن نسبة الأراضي التي تعتبر حاليًا غير مناسبة للإنتاج الزراعي تصل إلى 2.24% (5183.63 هكتار). بينما تصل كمية الأراضي غير المناسبة بشكل دائم إلى 3.42% (7923.39 هكتار).

تحدد الدراسة أيضًا أن العوامل التالية كانت فعالة في الوصول إلى هذه النتائج: تغطي الغابات والمراعي نسبة كبيرة (حوالي 85%) من منطقة الدراسة، وعمق التربة غير كافٍ للإنتاج الزراعي، والانحدار في منطقة الدراسة مرتفع بشكل كبير، وبالتالي فإن درجة التآكل مرتفعة أيضًا.

تقييم مخاطر ملوحة التربة في المنطقة الزراعية بمحافظة البصرة، العراق: استخدام تقنيات الرصد عن بُعد ونظم المعلومات الجغرافية

تقدم هذه الدراسة دراسة متكاملة لعملية توسع الأراضي المملحة في محافظة البصرة. وهي منطقة نموذجية متأثرة بالملوحة في الأجزاء الجنوبية من العراق، باستخدام تقنيات المعلومات الجغرافية. تم استخدام صور الأقمار الصناعية (Landsat TM 1990) والخرائط الموضوعية (ETM 2003) لتوفير رؤى شاملة حول ظروف السطح مثل تغطية الغطاء النباتي وكشف الملوحة. باستخدام برنامج ERDAS، تم حساب مؤشر الملوحة التفاضلي المعياري (NDSI) ومؤشر الملوحة (SI) ثم تقييمها لتدهور التربة بسبب الملوحة. تم استخدام برنامج ARC/INFO مع بيانات الملاحظة الميدانية (نظام تحديد المواقع العالمي) للتحليل.

خلال السنوات الـ 13 الماضية، زادت الأراضي المملحة في المنطقة المدروسة بمقدار 6579.1 كم²، وفي عام 2003. غطت 34.5% من إجمالي المساحة؛ في حين انخفضت تغطية الغطاء النباتي بمقدار 4595.9 كم²، وفي عام 2003، كانت تغطي فقط 24.1% من المنطقة المدروسة. تظهر التغيرات البيئية أنه بين عامي 1990 و2003، تم تحويل 37.5% من الغطاء النباتي و45.9% من الأراضي الرطبة إلى مروج مالحة وقشرة مالحة رطبة، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، تم تحويل 16.6% من الأراضي الرملية إلى قشرة مالحة جافة.

أظهرت النتائج باستخدام طرق التحليل المكاني أن 7894.9 كم² (41.4%) من الأراضي لم تكن معرضة لخطر تدهور البيئة بسبب ملوحة التربة، و4595.9 كم² (24.1%) كانت في خطر طفيف، و4042.8 كم² (21.2%) كانت في خطر معتدل. و2536.3 كم² (13.3%) من إجمالي المساحة كانت في خطر عالٍ من تدهور البيئة بسبب ملوحة التربة. في الختام، كانت المنطقة المدروسة معرضة لخطر عالٍ من ملوحة التربة.

تقييم ملاءمة الأراضي للأغراض الزراعية باستخدام الرصد عن بُعد ونظم المعلومات الجغرافية في قضاء السلام بمحافظة ميسان، العراق

تم إجراء هذه الدراسة في قضاء السلام بمحافظة ميسان. الذي يحدد جغرافيًا بين خطي طول 46° 30’0″ و 47° 10’0″، ودائرتي عرض 31° 40’0″ و 31° 15’0″ لتقييم ملاءمة الأراضي لزراعة المحاصيل الحبوب والمراعي. كما تم استخدام صورة الأقمار الصناعية المأخوذة من قمر Landsat-8 في عام 2017، التي تحتوي على أحد عشر نطاقًا طيفيًا، وتم إجراء التصحيحات اللازمة.

تم تحديد أربعة أنواع في منطقة الدراسة، وتم حفر عينة واحدة (pedon) في كل نوع، وتمت عملية الوصف المورفولوجي. أظهرت نتائج التقييم ملاءمة الأراضي لزراعة المحاصيل الحبوب بسبب وجود ثلاثة أنواع. حيث كانت S1 (مناسبة جدًا) ضمن سلسلة التربة DM97 التي شكلت حوالي 23.76% من إجمالي المساحة. وS3 (مناسبة معتدلة) في سلسلتي التربة MM11 وDM95، حيث شكلتا 6.03% و32.48% على التوالي من التربة في منطقة الدراسة. أما بالنسبة لـ S4 (مناسبة قليلاً)، فقد شملت سلسلة التربة MM9، التي شكلت حوالي 21.14% من إجمالي التربة.

تظهر النتائج أيضًا ثلاثة أنواع لملاءمة الأراضي لمزارع المراعي، حيث كانت S2 ضمن سلسلة التربة DM97 التي شكلت 23.76% من إجمالي سلسلة التربة. وS3 في سلسلتي التربة MM97 وDM95، حيث شكلتا 6.03% و32% على التوالي. وN ضمن سلسلة التربة MM9، التي شكلت حوالي 21.14% من منطقة الدراسة.

تقدير مناطق توزيع نبات Suaeda aegyptiaca في العراق باستخدام تطبيقات الرصد عن بُعد وGIS

تعتبر العوامل البيئية جزءًا أساسيًا في مراقبة التغيرات الطبيعية في الأنظمة البيئية. وتساعد على إدارة توقعات أو تنبؤات مناطق زراعة النباتات، مثل تقليل التصحر، وتقليل تلوث الهواء، واستقرار الأحوال الجوية. تعتمد هذه العمليات على القدرة على فهم كيفية عمل نظام بيئي معين والآليات التي تتحكم في توزيع العناصر، مثل نبات Suaeda aegyptiaca في هذه الدراسة. يعتبر هذا النبات من النباتات المحلية في العراق، ويتواجد على نطاق واسع في بعض المناطق.

يمكن ملاحظة انتشار مناطق زراعة هذا النبات وثراء آلياته، بالإضافة إلى تقدير المواقع البعيدة وغير المعروفة لتشكيل السيطرة وتحسين البيئة والتخفيف من تأثيرات النظام البيئي. استخدمت الدراسة تقنيات رسم الخرائط النباتية، التي تحدد العديد من المؤشرات حول التوزيع المكاني. يمكن أن تقدم الخرائط إشارة واضحة تعرض النقاط البيئية المهمة.

لتحقيق ذلك، استخدمت الدراسة تقنيات الرصد عن بُعد، ونظم المعلومات الجغرافية، وتقدير كثافة النواة (KDE). أظهرت النتائج أن مناطق توزيع Suaeda aegyptiaca تتركز بشكل كبير في وسط وجنوب غرب العراق. يعتبر تقدير كثافة النواة أداة فعالة لتحديد مناطق زراعة نبات Suaeda aegyptiaca من خلال إنتاج سطح ناعم ومستمر يعكس أنماط النقاط الخاصة بالزراعة.

كما يمثل تقدير كثافة النواة طريقة قوية لإجراء تحليل النقاط الساخنة ورؤية الأبعاد عبر مناطق واسعة بسهولة.

التحليل المكاني لنبات Bassia eriophora (Schrad.) Asch. المنتشر في جميع أنحاء العراق باستخدام تقنيات الرصد عن بُعد ونظم المعلومات الجغرافية

تعتبر معظم النباتات مغطاة بالغطاء الأرضي (LC) على مستوى العالم، وازداد الاهتمام بالنباتات لأنها تمثل عنصرًا أساسيًا في الحفاظ على التوازن الطبيعي. خاصة في ظل التغيرات السريعة الناتجة عن الاستخدامات البشرية المنتظمة والعشوائية. تدور هذه الدراسة حول نبات Bassia eriophora، الذي يعتبر جزءًا أساسيًا من نظام تصنيف الغطاء الأرضي (LCCS) الذي طورته منظمة الأغذية والزراعة (FAO) وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP) لمراقبة العناصر البيئية الأساسية باستخدام التقنيات الحديثة.

على الرغم من أن هذا النبات منتشر في جميع أنحاء العراق، إلا أنه يوجد بشكل رئيسي في المناطق الوسطى والجنوبية من العراق. وخاصة في المناطق الرطبة بالقرب من الأنهار أو مناطق التجميع أو حوض المياه. الفكرة الرئيسية هي كيفية استخدام هذه التقنيات لمراقبة توزيع نبات Bassia eriophora. للاستفادة من نموه وانتشاره، بالإضافة إلى فهم السيطرة على مدى هذه المناطق في العراق.

تتضمن الدراسة مراقبة توزيع Bassia eriophora في العراق من خلال تطبيق تقنيات الرصد عن بُعد (RS) ونظم المعلومات الجغرافية (GIS). تم الحصول على البيانات من (BAG) المتحف الوطني العراقي، وزارة الزراعة، و(BUNH) مركز بحوث التاريخ الطبيعي في العراق وجامعة بغداد، وهرم المجموعات النباتية (BUH) في كلية العلوم بجامعة بغداد. تحتوي هذه البيانات على معلومات عن مواقع إنبات النبات، وتم الكشف عن هذه المعلومات وتغطيتها لجميع المناطق الم sampled باستخدام تقنيات الصور الساتلية والصور الملتقطة من الجو وبعض السجلات البيانية التي تسلط الضوء على الخصائص الرئيسية لهذه المناطق.