الآلات الزراعية

مع ظهور الثورة الصناعية وتطور الآلات الأكثر تعقيدًا، شهدت أساليب الزراعة نقلة نوعية. ^{[ 2 ]} فبدلًا من حصاد الحبوب يدويًا بشفرة حادة ، أصبحت الآلات ذات العجلات تقطع مسارًا متصلًا. وبدلًا من درس الحبوب بضربها بالعصي، أصبحت آلات الدرس تفصل البذور عن السنابل والسيقان. وظهرت الجرارات الأولى في أواخر القرن التاسع عشر. ^{[ 3 ]}

كانت الطاقة اللازمة لتشغيل الآلات الزراعية تُستمد في الأصل من الثيران أو غيرها من الحيوانات المستأنسة . ومع اختراع الطاقة البخارية ، ظهر المحرك المحمول ، ثم لاحقًا محرك الجر ، وهو مصدر طاقة متنقل متعدد الأغراض، يُعدّ بمثابة النسخة الأرضية من قاطرة البخار . تولّت محركات البخار الزراعية مهمة جرّ الثيران الشاقة ، كما زُوّدت ببكرة تُشغّل الآلات الثابتة عبر سير طويل . كانت الآلات التي تعمل بالبخار ضعيفة الطاقة وفقًا لمعايير اليوم، ولكن نظرًا لحجمها ونسب تروسها المنخفضة، فقد كانت قادرة على توفير قوة جرّ كبيرة . دفع بطء سرعة الآلات التي تعمل بالبخار المزارعين إلى القول بأن الجرارات لها سرعتان فقط: "بطيئة، وبطيئة جدًا".

أصبح محرك الاحتراق الداخلي ، بدءًا بمحرك البنزين ثم محركات الديزل ، المصدر الرئيسي للطاقة للجيل التالي من الجرارات. كما ساهمت هذه المحركات في تطوير الحصادة والدراس ذاتية الدفع ، أو الحصادة المركبة (أو اختصارًا "الحصادة"). فبدلاً من قطع سيقان الحبوب ونقلها إلى آلة دراس ثابتة ، كانت هذه الحصادات تقطع الحبوب وتدرسها وتفصلها أثناء تحركها المستمر في الحقل.

تُؤدي الجرارات الجزء الأكبر من العمل في المزارع الحديثة . فهي تُستخدم لدفع أو سحب الآلات الزراعية، التي تقوم بحراثة الأرض وزرع البذور وغيرها من المهام. تُهيئ آلات الحراثة التربة للزراعة عن طريق تفكيكها والقضاء على الأعشاب الضارة أو النباتات المنافسة. وأشهرها المحراث ، وهو أداة قديمة طُوّرت عام 1838 على يد جون دير . يُستخدم المحراث اليوم بشكل أقل في الولايات المتحدة مقارنةً بالماضي، حيث تُستخدم بدلاً منه الأقراص المُزاحة لتقليب التربة، والأزاميل للوصول إلى العمق اللازم للاحتفاظ بالرطوبة.

الحصادة آلة مصممة لحصاد مجموعة متنوعة من محاصيل الحبوب بكفاءة. ويستمد اسمها من دمجها لأربع عمليات حصاد منفصلة - الحصاد ، والدراس ، والتجميع ، والتذرية - في عملية واحدة. ومن بين المحاصيل التي تُحصد بالحصادة : القمح ، والأرز ، والشوفان ، والجاودار ، والشعير ، والذرة الرفيعة ، وفول الصويا ، والكتان ، وعباد الشمس ، وبذور اللفت . ^{[ 4 ]}

أكثر أنواع البذارات شيوعًا هي البذارة الآلية ، وهي توزع البذور بالتساوي في صفوف طويلة، عادةً ما تكون المسافة بينها من 60 إلى 90 سم. تُزرع بعض المحاصيل بواسطة آلات البذر ، التي تضع كمية أكبر من البذور في صفوف متقاربة، مما يغطي الحقل بالكامل. أما آلات نقل الشتلات فتُسهّل عملية نقل الشتلات إلى الحقل. ومع الانتشار الواسع لاستخدام الأغطية البلاستيكية ، تقوم آلات وضع الأغطية البلاستيكية، وآلات نقل الشتلات، والبذارات بوضع صفوف طويلة من البلاستيك ، ثم تزرع البذور من خلالها تلقائيًا.

بعد الزراعة، يمكن استخدام آلات زراعية أخرى، مثل الرشاشات ذاتية الدفع ، لرش الأسمدة والمبيدات . يُعدّ رش المحاصيل بالرشاشات الزراعية وسيلة لحماية المحاصيل من الأعشاب الضارة باستخدام مبيدات الأعشاب والفطريات والحشرات . كما يُعدّ رش المحاصيل أو زراعتها لتغطية التربة من الطرق الفعّالة لمكافحة نمو الأعشاب الضارة. ^{[ 5 ]}

يمكن استخدام مكابس قش المحاصيل الزراعية لضغط العشب أو البرسيم بإحكام وتخزينه خلال فصل الشتاء. يعتمد الري الحديث على الآلات، حيث توفر المحركات والمضخات وغيرها من المعدات المتخصصة المياه بسرعة وبكميات كبيرة لمساحات شاسعة من الأراضي. ويمكن استخدام معدات مماثلة، مثل رشاشات المبيدات الزراعية، لتوزيع الأسمدة والمبيدات .

إلى جانب الجرار، تم تكييف مركبات أخرى للاستخدام في الزراعة، بما في ذلك الشاحنات والطائرات والمروحيات ، مثل نقل المحاصيل وجعل المعدات متنقلة، والرش الجوي وإدارة قطعان الماشية .

تُعرّف منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو) الأتمتة الزراعية بأنها استخدام الآلات والمعدات في العمليات الزراعية لتحسين تشخيصها، واتخاذ القرارات بشأنها، أو أدائها، مما يقلل من مشقة العمل الزراعي ويحسن من توقيت العمليات الزراعية، وربما دقتها. ^{[ 1 ] [ 6 ]}

شهد التطور التكنولوجي في الزراعة رحلةً بدأت بالأدوات اليدوية، ثم انتقلت إلى استخدام الحيوانات في الجر، ثم إلى الميكنة الآلية، وصولاً إلى المعدات الرقمية. وقد تُوِّج هذا التطور باستخدام الروبوتات المزودة بالذكاء الاصطناعي. فعلى سبيل المثال، تعمل الميكنة الآلية على أتمتة عمليات مثل الحراثة والبذر والتسميد والحلب والتغذية والري، مما يقلل بشكل كبير من العمل اليدوي. ^{[ 7 ]} ومع ظهور تقنيات الأتمتة الرقمية، أصبح من الممكن أتمتة التشخيص واتخاذ القرارات. فعلى سبيل المثال، يمكن لروبوتات المحاصيل ذاتية التشغيل حصاد المحاصيل وبذرها، ويمكن للطائرات المسيّرة جمع المعلومات للمساعدة في أتمتة عمليات إدخال البيانات. ^{[ 1 ] [ 6 ]} أما الجرارات، فيمكن تحويلها إلى مركبات آلية قادرة على بذر الحقول بشكل مستقل. ^{[ 1 ]}

كشف تقرير صادر عن وزارة الزراعة الأمريكية عام 2023 أن أكثر من 50% من محاصيل الذرة والقطن والأرز والذرة الرفيعة وفول الصويا والقمح الشتوي في الولايات المتحدة تُزرع باستخدام أنظمة توجيه آلية. هذه الأنظمة، التي تستخدم التكنولوجيا لتوجيه المعدات الزراعية ذاتيًا، لا تتطلب سوى إشراف المزارع. وهذا مثال واضح على كيفية تطبيق الأتمتة الزراعية في سيناريوهات الزراعة الواقعية. ^{[ 8 ]}

يشعر العديد من المزارعين بالاستياء لعجزهم عن إصلاح أنواع جديدة من المعدات الزراعية عالية التقنية. ^{[ 9 ]} ويعود ذلك في الغالب إلى لجوء الشركات إلى قوانين الملكية الفكرية لمنع المزارعين من امتلاك الحق القانوني في إصلاح معداتهم (أو الوصول إلى المعلومات اللازمة لذلك). ^{[ 10 ]} وفي أكتوبر/تشرين الأول 2015، أُضيف استثناء إلى قانون الألفية الرقمية لحقوق المؤلف (DMCA) يسمح بفحص وتعديل البرمجيات في السيارات والمركبات الأخرى، بما في ذلك الآلات الزراعية. ^{[ 11 ]}

تضم حركة الزراعة مفتوحة المصدر مبادرات ومنظمات متنوعة، منها Farm Labs، وهي شبكة في أوروبا، ^{[ 12 ]} وL'Atelier Paysan، وهي تعاونية تُعلّم المزارعين في فرنسا كيفية بناء أدواتهم وإصلاحها، ^{[ 13 ] [ 14 ]} وEkylibre، وهي شركة مفتوحة المصدر تُزوّد ​​المزارعين في فرنسا ببرمجيات مفتوحة المصدر ( SaaS ) لإدارة العمليات الزراعية. ^{[ 14 ] [ 15 ]} وفي الولايات المتحدة، تسعى مبادرة الزراعة المفتوحة التابعة لمختبر الإعلام في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى تعزيز "إنشاء منظومة تكنولوجية مفتوحة المصدر تُتيح وتُعزز الشفافية والتجريب الشبكي والتعليم والإنتاج المحلي للغاية". ^{[ 16 ]} وتُطوّر المبادرة مشروع " حاسوب الغذاء الشخصي "، وهو مشروع تعليمي لإنشاء "منصة تكنولوجية زراعية في بيئة مُتحكّم بها، تستخدم أنظمة روبوتية للتحكم في المناخ والطاقة ونمو النباتات ومراقبتها داخل غرفة زراعة مُخصصة". يشمل ذلك تطوير Open Phenom ، ^{[ 17 ]} وهي مكتبة مفتوحة المصدر تحتوي على مجموعات بيانات مفتوحة لوصفات مناخية تربط استجابة النمط الظاهري للنباتات (المذاق، القيمة الغذائية) بالمتغيرات البيئية والبيولوجية والوراثية والموارد اللازمة للزراعة (المدخلات). ^{[ 18 ]} يمكن أن تختلف النباتات ذات التركيب الجيني نفسه بشكل طبيعي في اللون والحجم والملمس ومعدل النمو والإنتاجية والنكهة وكثافة العناصر الغذائية وفقًا للظروف البيئية التي تُنتج فيها.