مشروع بحثي يقدم حلولا لترشيد استهلاك الطاقة والمياه في الزراعة دون التأثير على الإنتاج

إمكانية التقليل من العمالة الوافدة في الحقول لوجود نظام ري دقيق -

كتبت- عهود الجيلانية -

مول مجلس البحث العلمي مشروعا بحثيا طلابيا بعنوان «ترشيد كمية المياه المستخدمة في الري باستخدام تقنيات حديثة وزيادة العائد المادي للمزارع باستخدام الطاقة النظيفة» لطلبة من كلية الهندسة بجامعة السلطان قابوس ضمن برنامج دعم بحوث الطلاب.

وخرج المشروع البحثي بنتائج جيدة بعد تجربته في محطة البحوث الدراسية بجامعة السلطان قابوس، لخصت النتائج أن النظام يستطيع ري النخلة بإعطائها الكمية التي تحتاجها من المياه دون زيادة ولا نقصان ودون التأثير على إنتاجيتها وكفاءتها. وتم إعداد دراسة في كيفية تصميم نظام الطاقة الشمسية (Solar PV System) باستخدام الخلايا الكهروضوئية وحسابات كمية المياه التي تحتاجها النخلة ثم تم تصميم محاكاة إلكترونية بين الطاقة الكهربائية ونظام الري باستخدام مجسات مبرمجة لغرض الري، ويساعد في التقليل من العمالة الوافدة في الحقول الزراعية.

وأوصى المشروع بعدة توصيات منها أهمية دعم المشروع لتطويره بحيث يمكن الاعتماد عليه في توفير المياه والطاقة واحتضان المشروع عن طريق القطاع الخاص أو الحكومي من أجل تجربته على عدد أكبر من المزروعات، كما أشارت الدراسة إلى أهمية الاستفادة من الخبرات الموجودة لدى الكادر الأكاديمي من أجل إيجاد بيئة تفاعلية في خدمة المجتمع ودعم المشروع لبناء شركة تساهم في تطوير الجانب التصنيعي.

ويعتبر القطاع الزراعي المستخدم الرئيسي للمياه بالسلطنة حيث يبلغ إجمالي نسبة استهلاكه 83%، وتشير بيانات تحديث الميزان المائي بالسلطنة إلى زيادة معدلات الاحتياجات المائية للقطاع الزراعي لتبلغ (1546 مليون م 3). مقارنة بمثيلاتها في عام 2000 م (1131 مليون م 3) أي بزيادة تعادل حوالي 36%. تشمل الموارد المائية بالسلطنة نوعين رئيسيين هما: الموارد المائية التقليدية (الطبيعية) وتشمل المياه السطحية والجوفية وتمثل حوالي (87 %)، والموارد المائية غير التقليدية وتشمل مياه التحلية ومياه الصرف الصحي المعالجة وتمثل حوالي 13 % حسب إحصائيات وزارة البلديات الإقليمية وموارد المياه لعام 2011 م، وبسبب الزيادة في استخدام المياه الجوفية في القطاع الزراعي فقد دعت الحاجة إلى وجود أنظمة بديلة للري التقليدي، حيث إن من المتعارف عليه أن الري التقليدي للمزروعات يستهلك الكثير من المياه الجوفية وتذهب آلاف الجالونات من المياه في التربة بدون جدوى.

ونشر البحث في مجلة «إضاءات علمية» لمجلس البحث العلمي، وأوضح فيها إبراهيم بن طالب الشقصي، عضو في الفريق البحثي متحدثا عن المشروع البحثي: إن فكرة المشروع جاءت من خلال الاطلاع على إحصائيات تزايد زراعة أشجار النخيل في السلطنة، فحسب إحصائيات 2014 م تجاوز عدد النخيل في السلطنة 8.5 مليون نخلة.

وتشير الإحصائيات إلى أن نسبة كبيرة من هذه الأشجار تسقى بالري التقليدي وهو نظام الأفلاج. ومن المتعارف عليه أن الطريقة التقليدية تستنزف المياه الجوفية وبالتالي تعتبر إحدى مسببات شح المياه الجوفية أو سيطرة المياه المالحة على الآبار في بعض مناطق السلطنة خاصة في المناطق الشمالية من السلطنة «ساحل الباطنة» مما أدى إلى هجرة أصحاب المزارع لمهنة الزراعة لقلة الجدوى الاقتصادية منها.

ويضيف الشقصي قائلا: يراعي جميع هذه المعطيات من خلال إدارة عملية الري وتحديد الكمية المطلوبة من المياه لكل شجرة وبالتالي يمكن زيادة عدد المساحات المزروعة من النخيل. يمكن للمزارع استهلاك نفس الكميات المستخدمة في الري التقليدي لمساحات زراعية أكبر.

ويضم الفريق البحثي كلا من: إبراهيم بن طالب الشقصي وخالد بن يحيى النبهاني وعبدالله بن هال الشقصي ومصطفى بن عبدالله المفرجي بإشراف كل من الدكتور راشد بن سعيد العبري والدكتور حسن يوسف من قسم الكهرباء والحاسب الآلي والدكتور عبدالرحيم الإسماعيلي من كلية الزراعة والعلوم البحرية.

وعن عينة الدراسة يقول إبراهيم الشقصي: تتمثل عينة دراسة المشروع البحثي في النخيل بمحطة البحوث الدراسية في جامعة السلطان قابوس بالإضافة إلى مشروع زراعة المليون نخلة. وتشير نتائج المشروع البحثي إلى إمكانية ري 250 نخلة إضافية إلى المعدل الحالي لنفس كمية المياه المستخدمة حاليا خلال العام ضمن مشروع زراعة المليون نخلة.

مراحل التنفيذ

ويقسم إبراهيم الشقصي العمل في المشروع البحثي إلى قسمين هما: القسم الأول البحث في الطاقة المستخدمة وهو توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة الشمسية، القسم الثاني التحكم بكمية المياه ويقصد به التحكم بكمية المياه المناسبة لري النخيل حسب الكمية المناسبة لكل نخلة، والمدة الزمنية للمشروع فصلان دراسيان كمشروع تخرج، موضحا أنهم في الفصل الدراسي الأول عملوا على قراءة مجموعة من الدراسات والمقالات العلمية السابقة في مجال الطاقة واستخداماتها وطرق الري الحديثة والبرمجة وغيرها.

وفي الفصل الدراسي الثاني عملوا على التطبيق العملي من خلال عمل جهاز خاص يتحكم في عملية ري النخيل ثم استخراج النتائج والتوصيات.

وعن طريقة عمل الجهاز يتحدث إبراهيم الشقصي قائلا: يتم وضع المياه في خزانات خاصة وربطها بمجسات لكل نخلة تحت مستوى معين من العمق في التربة «يعتمد على نوع النخلة وكمية احتياجها من المياه» ويتمثل دور المجسات في عملية حساب احتياج النخلة بالاعتماد على قياس كمية رطوبة التربة. بعد ذلك يتم جمع القراءات لكمية الرطوبة في التربة وترسل إلى جهاز التحكم الذي بدوره يحدد كمية المياه المطلوبة للنخلة. ويحدد الجهاز أعلى كمية مياه يمكن أن تتحملها التربة وأدنى كمية مياه يستطيع النبات امتصاصها.

تحديات المشروع

وذكر الشقصي العقبات التي تواجه المشروع البحثي، قائلا: من التحديات التي تواجه المشروع البحثي وجود أكثر من نوع من المزروعات في نفس المساحة الزراعية، ويستدعي ذلك وجود أكثر من مجس حيث إن احتياج النباتات من الماء يختلف باختلاف نوع النبات، علاوة على ذلك نواجه إشكالية في عدم انتظام عمل المجسات أو وجود خلل تقني مما يسبب قراءات خاطئة لكمية المياه المطلوبة للمزروعات وهذا يستدعي البحث عن أنواع أخرى من المجسات أكثر جودة وتقنية.

وتطرق الشقصي إلى إيضاح فوائد أخرى للمشروع البحثي بقوله: يمكن للمشروع البحثي عند تطبيقه التقليل من العمالة الوافدة في الحقول لوجود نظام ري لا يستدعي الجهد في ري المزروعات، كما يمكن للمجسات تحديد كمية المياه في الخزانات.