زراعة البابريكا الصيفية وجرارات الهيدروجين الكهربائية وتقييم البذر… الكشف عن ثلاث تقنيات واعدة للبحث والتطوير في الأغذية الزراعية

تبلغ صادرات البابريكا المحلية في المتوسط نحو 2,500 طن شهريًا، لكنها تنخفض في موسم الركود من أغسطس إلى أكتوبر بنحو 40% إلى حوالى 1,500 طن. وحتى في مزارع المرتفعات في غانغوون التي أدخلت نمط الزراعة الصيفية، ظل نصيب الإنتاج في النصف الثاني من العام عند 36.1–39.9% فقط. ومع تزامن ارتفاع درجات الحرارة ليلًا مع انخفاض الإشعاع الشمسي، تركزت معظم الدراسات التي تتناول معايير إزالة الأوراق وتخفيف الثمار على موسم الزراعة الشتوي، ما يترك مزارع الزراعة الصيفية عمليًا بلا معايير زراعية يمكن الاعتماد عليها.

يُقدّر أن جرارًا كهربائيًا بقدرة 19 كيلوواط يعمل بالبطارية لمدة تقارب 1.25 ساعة في ظروف الحمل العالي، ولذلك لكي يصمد لثماني ساعات عمل يجب أن يحمل بطارية من فئة 64.8 كيلوواط ساعة بوزن 527 كغ. أما آلات التربيط المربعة الكبيرة—وهي آلات تضغط قش الأرز والأعلاف وتربطها—فتتطلب حدًا أدنى قدره 115–160 حصانًا على أساس مأخذ القدرة (PTO)، وهو الجزء الذي ينقل قدرة الجرار إلى الآلة الملحقة، ولذلك ظلت الجرارات المتوسطة وشبه الكبيرة ذات القدرة 100 حصان أو أقل مستبعدة تمامًا من هذا العمل. 

لا يزال تقييم أداء آلات البذر يُجرى في الخارج بطريقة يعدّ فيها العاملون البذور واحدة تلو الأخرى. فالطقس وحالة التربة والإضاءة تختلف من اختبار إلى آخر، ما يجعل تثبيت الظروف أمرًا صعبًا؛ وحتى عند استخدام معالجة الصور والذكاء الاصطناعي (AI)، فإن اختلاط لون التربة بالشوائب يجعل النظام غير قادر على فصل البذور عن الخلفية.

كُشف في العرض عن تقنيات يمكن أن تعالج هذه الصعوبات الميدانية. فقد عقدت وزارة الزراعة والأغذية والشؤون الريفية ومعهد كوريا للتخطيط والتقييم للتكنولوجيا في الأغذية والزراعة والغابات (IPET) في 14 سبتمبر، في مركز كوريا للعلوم والتكنولوجيا الواقع في حي غانغنام في سيول، «عرض التقنيات الواعدة للبحث والتطوير في الأغذية الزراعية لعام 2026 في مجالي الصداقة البيئية والتكنولوجيا الحيوية الخضراء»، وكشفت عن تقنيات ذات إمكانات عالية للتسويق التجاري من بين نتائج البحث والتطوير في الأغذية الزراعية. وجرت عروض الباحثين بالتوازي مع استشارات تقنية فردية للشركات.

البابريكا المزروعة صيفًا تعتمد عدد الأزهار والأوراق على الأفرع الجانبية معيارًا

إن «طريقة زراعة البابريكا لزيادة الإنتاج» التي قدمتها مؤسسة التعاون الصناعي-الأكاديمي بجامعة كانغوون الوطنية (الباحثون كيم إيل-سوب وجانغ دونغ-تشول ويانغ سونغ-هو) هي تقنية ترفع الإنتاج من خلال إدارة عدد الأزهار والأوراق على الأفرع الجانبية بحسب المراحل. تُربى الشتلات حتى تظهر 12 ورقة حقيقية ثم تُنقل إلى وسط من الصوف الصخري، وبعد ذلك يُترك من الساق الرئيسية ساقان إلى ثلاث سيقان فقط وتُزال نقاط النمو لمنعها من الاستمرار في النمو. كما تُهذب الأفرع الجانبية بحيث لا يُترك منها إلا واحد إلى ثلاثة. وفي الفرع الجانبي تُعد زهرة واحدة وورقة واحدة على الساق الرئيسية وحدة واحدة، ولا يُترك إلا وحدة إلى ثلاث وحدات من مجموع الأزهار والأوراق، وتُزال البقية. وفي الزراعة بثلاث سيقان، حيث تُترك ثلاث سيقان رئيسية، طُرحت شروط النمو على أساس كثافة زراعة قدرها 6.8 ساق/م²، ومتوسط حرارة 20–22℃، وتركيز ثاني أكسيد الكربون 400–700 جزء في المليون، وموصلية كهربائية (EC) للمحلول المزوّد قدرها 2.3–2.8 مللي سيمنز/سم.

في اختبار استمر 40 أسبوعًا بأربع معاملات داخل بيت بلاستيكي في مقاطعة إنجي بغانغوون، عندما كان عدد الثمار العاقدة متساويًا زاد العقد كلما زاد عدد الأوراق، وعندما كان عدد الأوراق متساويًا سبّب انخفاض عدد الثمار العاقدة تقدمًا أسرع في نمو الأعضاء الخضرية. وفي المقطع الخامس، وهو مرحلة النمو المتأخرة، كان F1L2 أعلى من F2L2 بنحو 77%، أما سرعة تفتح العقد في المقطع الثالث فاختلفت بحسب المعاملة بما يصل إلى نحو 28%. وهذا يعني أن تركيبة عدد الأوراق وعدد الثمار العاقدة تتحكم مباشرة في توازن النمو. بلغت التقنية مستوى نضج تكنولوجي 5 (تحقق في بيئة مشابهة، TRL 5)، كما أُنجز تسجيل البراءة رقم 10-2573495 (طلبها في 22 نوفمبر 2021).

دمج الهيدروجين والبطارية والمكثف لربط آلة تربيط بجرار متوسط

إن «التقنية الصديقة للبيئة (الهيدروجين·الكهرباء) والذكية لتطوير التنقل الزراعي المستقبلي» التي عرضها فريق البروفيسور كيم يونغ-جو في مؤسسة التعاون الصناعي-الأكاديمي بجامعة تشونغنام الوطنية (قسم هندسة آلات النظم الحيوية) تبنت نهجًا يغير تركيب مصدر القدرة. فهي تُكوّن مصدر الطاقة من وحدة خلايا وقود هيدروجينية وبطارية رئيسية ومكثف، وتقوم وحدة توزيع الطاقة بتقسيم الخرج وإرساله إلى وحدة القيادة. وذكر البروفيسور كيم أنه، إضافة إلى ذلك، تُدمج بشكل منفصل مع مأخذ قدرة الجرار منظومة تضم محركًا مساعدًا وبطارية مساعدة وعاكسًا لنقل القدرة مباشرة إلى آلة التربيط.

النقطة الجوهرية هي توقيت التدخل. أوضح البروفيسور كيم: «نضع حساسات تكشف حمل دوران بكرات التشكيل وحركة شبكة الربط، ونشغل المحرك المساعد فقط في مقاطع تشكيل البالة وربطها. وإذا قفز طلب الخرج إلى أكثر من 50%، تتحقق وحدة توزيع الطاقة من حالة شحن وحدة المكثفات المقسومة إلى جزأين وتسحب الطاقة من الجهة التي تستوفي المعيار، وإذا لم يبلغ المكثف المعيار تسنده البطارية الرئيسية». وعند التباطؤ تُعاد شحن البطارية المساعدة بالكبح التجديدي، وإذا جرى التعامل بشكل منفصل مع الحمل العالي اللحظي والخرج المستمر، فإن هذا الهيكل يمكن أن يوسع نطاق عمل الجرار الكهربائي المتوسط من دون تضخيم مصدر الطاقة على نحو مفرط. وتقع التقنية حاليًا عند مستوى نضج تكنولوجي 3 (تحقق مختبري، TRL 3).

تقييم أداء البذر ينتقل إلى الداخل

قدم فريق الباحثين بقيادة البروفيسور لي داي-هيون من مؤسسة التعاون الصناعي-الأكاديمي بجامعة تشونغنام الوطنية (قسم هندسة آلات النظم الحيوية) «جهازًا وطريقة لجمع الصور بخلفية قابلة للاستبدال لمحاكاة بيئة العمل الزراعي». تُصنع صفيحة السطح المرجعي التي تُنثر عليها البذور من مادة شفافة، وتوضع تحتها صفائح محاكاة خلفية تعيد تمثيل أنواع تربة مختلفة وتنزلق يمينًا ويسارًا لاستبدالها. وقال الباحث كانغ سونغ-وو (طالب دكتوراه) من مختبر الذكاء البصري الزراعي بجامعة تشونغنام، الذي تولى العرض ذلك اليوم: «لأن الهيكل يحصل على الصور مع تغيير الخلفية فقط وترك توزيع البذور كما هو، يمكن تراكم كميات كبيرة من بيانات التعلم داخل المختبر، وهي بيانات كان من الصعب جمعها مرارًا في الخارج». وتُستخدم صفيحة تقييم بيضاء أحادية اللون بشكل منفصل للوسم وإنشاء بيانات مرجعية، ثم تُحسب نسبة الخطأ بمقارنة نتائج الكشف بين خلفية التقييم والخلفية المحاكاة، وتُعاد هذه النتائج إلى تصحيح نموذج الكشف. كما طُرح كميزة أن بالإمكان تنفيذه بحساسات تصوير فقط من دون حساسات باهظة الثمن. وهذه التقنية أيضًا في مستوى النضج التكنولوجي 5.

البيوت المحمية 74.1 مليار دولار، وآلات التربيط 12 مليار دولار، والزراعة الدقيقة 38.8 مليار دولار… توقعات السوق تدعم ذلك

كما عُرضت توقعات الأسواق ذات الصلة. فمن المتوقع أن ينمو سوق البيوت المحمية العالمي بمعدل سنوي مركب 10.9% من 32.8 مليار دولار في 2025 إلى 74.1 مليار دولار في 2033. ومن المتوقع أن ينمو سوق الجرارات الزراعية الكهربائية من 178.31 مليون دولار في 2024 إلى 337.13 مليون دولار في 2030 بمعدل سنوي 11.2%، وأن يتسع سوق آلات التربيط خلال الفترة نفسها من 6.4 مليار دولار إلى 12 مليار دولار بمعدل سنوي 10.6%. أما سوق الزراعة الدقيقة فيتوسع من 15.1 مليار دولار في 2025 إلى 38.8 مليار دولار في 2033، وتشكل الأجهزة بما فيها الكاميرات والحساسات وأنظمة التحكم الآلي 66.7% من الإجمالي وفق معيار 2025.

ويتقاطع ذلك مع الطلب على السياسات. فوزارة الزراعة والأغذية والشؤون الريفية وإدارة التنمية الريفية تدفعان خلال 2026–2030 مشروعًا مشتركًا للبحث والتطوير في الروبوتات الزراعية بحجم إجمالي 57.2 مليار وون، وتدعمان 18 مهمة أساسية تشمل البذر الدقيق وبناء معايير بيانات ونظام إثبات للتحول إلى الذكاء الاصطناعي الزراعي (AX). وهنا تبرز الحاجة إلى نظام اختبار داخلي قادر على التحقق المتكرر من أداء آلات البذر والروبوتات الزراعية، وتأمين بيانات تعلم في ظروف تربة متنوعة.

المسألة الحاسمة هي المسافة بين المختبر والحقول. يجب تحويل طريقة زراعة البابريكا إلى دليل للمزارعين، وبما أن نظام قدرة الجرار الهيدروجيني الكهربائي في مرحلة التحقق المختبري، فلا تزال هناك حاجة إلى تركيبه على آلة فعلية والتحقق من متانته. أما جهاز جمع الصور، فسيكون مدى اتساع تغطيته لأشكال البذور حسب المحاصيل وظروف التربة متغيرًا يحدد سرعة انتشاره. ويخطط معهد IPET لمواصلة استشارات نقل التكنولوجيا بين الباحثين والشركات بشأن التقنيات التي أُعلن عنها ذلك اليوم.