38% انخفاض في مياه صرف الفراولة

كيف استخدم Proefcentrum Hoogstraten جهاز Soil Mini من Sigrow لتحسين الري

القطاع: الزراعة / البحث  |  وقت القراءة: 7 دقائق  |  المحصول: فراولة دائمة الإثمار (صنف Karima)  |  الموقع: Proefcentrum Hoogstraten (PCH)، Meerle، بلجيكا  |  منتج Sigrow المستخدم: Soil Mini مستشعر ركيزة  |  السنة: 2023  |  مشروع البحث: مشروع EU Life ACLIMA (LIFE20-CCA-BE-1720)

نظرة عامة

أصبح استخدام المياه المستدام أحد أكبر التحديات في زراعة الفراولة الحديثة — وأنظمة الطاولات المستخدمة في شمال أوروبا من أصعب الأماكن لتحقيقه. في عام 2023، أجرى Proefcentrum Hoogstraten (PCH) تجربة موسم كامل بمستشعرات Sigrow Soil Mini للركيزة لمعرفة ما إذا كان الري الموجَّه بالمستشعرات يستطيع تقليل مياه الصرف على نظام طاولة Mini-Air بصرف حر.

كانت النتائج لافتة. إذ بفضل استخدام بيانات رطوبة الركيزة وEC المستمرة لتوجيه الري في النصف الثاني من الموسم، خفّض PCH الاستهلاك الكلي للماء بنسبة 19.5% (من 520 إلى 419 L/m²) وقلّل مياه الصرف بنسبة 38% (من 189 إلى 118 L/m²) — كل ذلك دون أي خسارة في الإنتاج أو حجم الثمرة أو الصلابة أو Brix أو مدة الصلاحية. علاوة على ذلك، أنتج كلا قسمي التجربة قرابة 2 كغ لكل نبتة، أي نحو 10 كغ/م²، مع تصنيف 75% من الثمار كبيرة الحجم.

بالنسبة للمنتِجين الذين يديرون فراولة الطاولات على طاولات بصرف حر، فإن الخلاصة واضحة: مستشعرات الركيزة ليست مجرد أدوات تشخيص — بل رافعة عملية لتقليل هدر المياه مع حماية الإنتاج.

التحدي: فراولة الطاولات بالصرف الحر نقطة عمياء في استهلاك المياه

خلال العشرين سنة الماضية، حقّق منتِجو الفراولة البلجيكيون والهولنديون تقدّمًا حقيقيًا في الاستخدام المستدام للمياه. فمعظم البيوت المحمية الإنتاجية تُعيد تدوير مياه الصرف وتجمع مياه الأمطار محليًا — غالبًا أكثر من 3,000 م³ لكل هكتار. ونتيجة لذلك، أغلقت تلك الاستثمارات الحلقة على دورات الإنتاج الداخلية.

غير أن نظامًا واحدًا ظلّ مفتوحًا بعناد: زراعة الطاولات المكشوفة أو المغطاة بصرف حر. وهي أنظمة طاولات الفراولة المرتفعة التي يستخدمها المنتِجون من أبريل إلى سبتمبر، مع عشب تحت الطاولات وبلا استرداد للصرف. أي ماء يخرج من الأوعية يتسرّب إلى التربة تحته. باختصار، هذا ماء مفقود.

السؤال الذي أراد PCH الإجابة عليه كان مباشرًا: هل يمكننا تقليل الصرف بأمان على هذه الأنظمة دون إيذاء المحصول؟ وبشكل أكثر تحديدًا — هل تستطيع مستشعرات الركيزة إخبارنا متى يكون من الآمن فعلاً تأجيل الري؟

لماذا يهدر النهج التقليدي المياه

في تسميد ري الفراولة القياسي، يجرع المنتِجون العناصر الغذائية بـ EC منخفض (عادة 1.1–1.5 mS/cm) مع كل دورة تنقيط. ثم يوجّهون كمية الماء وEC التنقيط المختار باستخدام رقمين يقرأونهما عند الصرف: نسبة الصرف وEC الصرف.

عادةً تتراوح نسب الصرف المستهدفة بين 15% في الأيام الغائمة حتى 40% في الأيام الساطعة. أما EC الصرف المستهدف فيدور حول 1.1–1.3 mS/cm للأصناف دائمة الإثمار وحول 1.5 mS/cm لأصناف يونيو. عمليًا، يوجّه المنتِجون نحو تلك القيم بضبط عدد وطول دورات التنقيط، وغالبًا باستخدام محفّزات التكامل الضوئي مثل «أعطِ 100 مل لكل قطّارة مقابل كل 120 J/cm² من الضوء المتراكم».

يعمل — لكنه غير مباشر. ففي النهاية، نسبة الصرف وEC الصرف تخبرانك بما حدث داخل الركيزة قبل عدة ساعات. أنت تقود بمرآة الرؤية الخلفية. علاوة على ذلك، على الطاولات بالصرف الحر، أي نسبة صرف فوق الصفر هي ماء لن تراه مجددًا.

الأهداف والغايات

صمّم PCH تجربة 2023 للإجابة على مجموعة محددة من الأسئلة:

• هل تستطيع مستشعرات الركيزة منح المنتِجين ثقة كافية لتقليل مياه الصرف بأمان على أنظمة الطاولات؟
• ما هي عتبات الرطوبة وEC في الركيزة التي تشكّل حدودًا آمنة قبل أن يعاني المحصول؟
• هل يحافظ الري الموجَّه بالمستشعرات على إنتاج الثمار وحجمها وجودتها أو يحسّنها؟
• هل يعمل هذا النهج مع صنف دائم الإثمار مثل Karima، الأكثر حساسية لتقلبات الري من أصناف يونيو؟

حل Sigrow

للإجابة على هذه الأسئلة، اشترى PCH ستة مستشعرات Sigrow Soil Mini للركيزة لمراقبة التجربة. وتحديدًا، يستهدف Soil Mini الركائز العضوية ويقيس البارامترات الأهم في زراعة الفراولة:

ما الذي تم قياسه:

• محتوى رطوبة الركيزة (%) — الإشارة الأساسية لقرارات الري
• EC الركيزة (mS/cm) — لتتبّع تركيز العناصر الغذائية في منطقة الجذر
• درجة حرارة الركيزة
• الضوء المحيط
• عجز ضغط البخار (VPD)

في هذه التجربة، كانت الرطوبة وEC هما البارامتران الأهم. وتابع المستشعرات الباقي في الخلفية، رغم أن الفريق لم يتصرّف بناءً عليها مباشرة.

تقسيم Mini-Air إلى قسم تحكّم وقسم اختبار

جرت التجربة على نظام طاولة Mini-Air، مزروع بصنف Karima دائم الإثمار في 29 مارس 2023. ثم وزّع PCH المستشعرات الستة بالتساوي على قسمين:

• قسم التحكّم: ثلاثة مستشعرات، مرويّة من غرفة PCH التقنية المركزية باستخدام الاستراتيجية القياسية الموجَّهة بالصرف.
• قسم الاختبار: ثلاثة مستشعرات، مرويّة من وحدة تسميد ري منفصلة مخصصة يمكن توجيهها مباشرة من بيانات المستشعرات.

لأن التجربة استخدمت صواني Meerle منخفضة (أوعية طاولة ضحلة)، لم يستطع الفريق القياس على ارتفاعات متعددة داخل الركيزة. بدلاً من ذلك، وضع كل قسم مستشعرًا واحدًا في كرة جذر في زاوية الصينية، وواحدًا في كرة جذر في منتصفها، وواحدًا في الركيزة الحرة بين كرات الجذور. ونتيجة لذلك، حصل PCH على صورة كاملة لكيفية انتقال الرطوبة وEC عبر مناطق مختلفة.

المرحلة 1: تعلّم قراءة البيانات (أبريل – منتصف يوليو)

خلال أول ~3.5 شهر من الموسم، روى PCH عمدًا قسم الاختبار بنفس طريقة قسم التحكّم. لم يكن الهدف توفير الماء بعد — بل تعلّم كيف تتصرف قيم المستشعرات تحت استراتيجية ري تقليدية معروفة.

تبيّن أن هذه المرحلة أساسية لسببين:

1. بنت خط أساس واضح لما تبدو عليه رطوبة الركيزة وEC «الطبيعية» عبر كرات الجذور والركيزة الحرة في مراحل مختلفة من المحصول.
2. اكتشفت مشكلة تشغيلية حقيقية. في 28 يونيو، أظهرت قياسات EC الصرف أن الوحدة المخصصة كانت فجأة تنقّط بـ EC عالٍ جدًا — نتيجة ارتفاع غير مفسَّر في EC خزان مياه الأمطار الذي يغذّي تلك الوحدة. أفرغ الفريق الخزان فورًا وأعاد ملأه بمياه أمطار نظيفة. غير أن الذروة القصيرة لـ EC تركت أثرًا مرئيًا في بيانات الركيزة لأسابيع بعدها، خصوصًا في المستشعر الموضوع في كرة الجذر الوسطى من الصينية. بدون مراقبة ركيزة مستمرة، كان من المحتمل ألا يُلاحظ هذا التلوث.

من تلك التجربة، استخلص PCH أيضًا خلاصة مبكرة مهمة: EC الركيزة أقل موثوقية من EC الصرف كإشارة توجيه يومية. وتحديدًا، ارتفع EC الركيزة مع الوقت (خصوصًا في كرات الجذور)، بينما بقي EC الصرف داخل النطاق المستهدف. كان الرقمان يرويان قصصًا مختلفة بوضوح — فعدّلت التجربة وفقًا لذلك.

المرحلة 2: الري الموجَّه بالمستشعرات (منتصف يوليو – نهاية الموسم)

من منتصف يوليو فصاعدًا، انتقل قسم الاختبار إلى الري الموجَّه بالمستشعرات. بناءً على ما كشفته المرحلة الأولى، حدّد PCH عتبات رطوبة ركيزة واضحة:

• حد أدنى 40% رطوبة في كرات الجذور — المنطقة التي يحدث فيها امتصاص الجذور النشط
• حد أدنى 30% رطوبة في الركيزة الحرة بين كرات الجذور — يقبل أن تجف أكثر بسبب وجود كتلة جذور نشطة أقل
• EC الصرف مُبقًى بين 1.1 و1.3 mS/cm — النطاق المستهدف القياسي لـ Karima دائم الإثمار
• سُمح لـ EC الركيزة بالارتفاع بحرية، طالما بقي EC الصرف في الهدف

سجّلت المستشعرات باستمرار، رغم أن PCH لم يُؤتمت وحدة التسميد المخصصة. بدلاً من ذلك، فحص الموظفون بيانات رطوبة الركيزة عدة مرات أسبوعيًا واتخذوا قرارات ري يدوية: تأجيل الماء حين تكون الرطوبة فوق الهدف، إضافة دورة تنقيط حين تقترب الرطوبة من الحد الأدنى، أو زيادة الماء إذا بدأ EC الصرف بالارتفاع الحاد.

كقاعدة، أبقى PCH دورات التنقيط على الحد الأدنى الذي يحتاجه المحصول فعلاً — لا الحد الأقصى الذي يسمح به النظام.

رؤى البيانات وتحليلها

جعلت بيانات المستشعرات المستمرة عدة أمور مرئية كانت المراقبة بالصرف فقط تخفيها دائمًا. وتحديدًا، برزت أربعة اكتشافات.

الرطوبة صمدت أفضل بكثير من المتوقع

أولاً، حتى مع دورات تنقيط أقل بكثير من قسم التحكّم، بقيت رطوبة الركيزة في كرات الجذور مريحة فوق هدف 40% في معظم النصف الثاني من الموسم. باختصار، كان لدى المحصول احتياطيات في الركيزة كان الري الموجَّه بالصرف يدفعها للخروج دون ضرورة.

انخفضت نسب الصرف دون 5% في ذروة الموسم

ثانيًا، بحلول أواخر يوليو، كان قسم الاختبار يعمل بنسب صرف أقل بكثير من 5% — أقل بكثير من الأهداف التقليدية 15–40% — بينما بقي EC الصرف داخل النافذة المستهدفة. بعبارة أخرى، كان المحصول يحصل على ما يحتاجه فحسب، لا على هامش أمان مدمج من ماء إضافي.

تراكم EC في كرات الجذور أصبح مرئيًا في الوقت الفعلي

ثالثًا، ارتفع EC الركيزة باطّراد عبر الموسم، خصوصًا في كرات الجذور الزاوية والوسطى — وبلغ 8–9 mS/cm في سبتمبر. في الوقت نفسه، بقي EC الصرف بين 1.3 و1.8 mS/cm. هذه الفجوة عزّزت اكتشاف المرحلة 1: في Karima على أنظمة طاولات Mini-Air، يمكن لـ EC الركيزة أن ينحرف عاليًا دون أن يُظهره EC الصرف. لذلك، يبقى EC الصرف إشارة التوجيه اليومية الأكثر موثوقية — لكن EC الركيزة لا يزال قيِّمًا كتنبيه اتجاه طويل الأمد.

الري بتوقيت المحصول، لا الساعة

أخيرًا، ولأن الرطوبة كانت مرئية لحظيًا، توقّفت قرارات الري عن كونها مدفوعة بالتقويم («أعطِ دورة كل 120 J/cm²») وأصبحت مدفوعة بالاستجابة («أعطِ دورة حين تقترب الرطوبة من 40% في كرة الجذر»). في كثير من الأيام، كان ذلك يعني دورات أقل. وفي بعض الأيام الحارة، كان يعني المزيد. في كلتا الحالتين، كان دقيقًا.

الإجراءات المتخذة

بناءً على بيانات المستشعرات المستمرة، قام فريق PCH بـ:

• نقل قسم الاختبار من جدولة تنقيط قائمة على التقويم إلى جدولة قائمة على عتبات الرطوبة بدءًا من منتصف يوليو
• تقليل عدد دورات التنقيط اليومية حيثما بقيت رطوبة كرة الجذر فوق 40%
• إضافة دورات استباقيًا حين بدأ EC الصرف بالارتفاع
• كشف وإصلاح تلوث خزان مياه الأمطار في 28 يونيو قبل أن يسبب ضررًا دائمًا
• بناء مجموعة واضحة من أهداف رطوبة الركيزة لـ Karima على أنظمة طاولات Mini-Air يمكن إعادة استخدامها في تجارب مستقبلية ونصائح تجارية

النتائج والأثر

على مدار الموسم الكامل، تروي الأرقام قصة واضحة:

استهلاك المياه

• التحكّم: 520 L/m²
• الموجَّه بالمستشعرات: 419 L/m²
• التوفير: 19.5% أقل من الماء المستخدم

مياه الصرف المُنتجة

• التحكّم: 189 L/m²
• الموجَّه بالمستشعرات: 118 L/m²
• الانخفاض: 38% أقل من مياه الصرف المفقودة

والأهم — جاء هذا الانخفاض رغم أن PCH طبّق الري الموجَّه بالمستشعرات فقط في النصف الثاني من الموسم. لو طبّق الفريق هذا النهج منذ اليوم الأول، لكانت التوفيرات بالتأكيد أكبر.

الإنتاج وجودة الثمار: بلا تضحية

بالطبع، الاختبار الحقيقي لأي استراتيجية لتقليل المياه هو ما إذا كانت تؤذي المحصول. في هذه التجربة، ببساطة لم تُؤذِه.

• الإنتاج: أنتج كلا القسمين قرابة 2 كغ لكل نبتة، أو 10 كغ/م²
• حجم الثمار: 75% من الثمار صُنّفت كبيرة في كلا القسمين
• الصلابة: لا فرق قابل للقياس
• الجودة البصرية: لا فرق قابل للقياس
• Brix (محتوى السكر): لا فرق قابل للقياس
• مدة الصلاحية: لا فرق قابل للقياس

بعبارة أخرى: لم يلاحظ المحصول. أنتج نفس الوزن، ونفس توزيع الأحجام، ونفس الجودة — مع 19.5% ماء أقل و38% صرف أقل.

أبرز النقاط

• مستشعرات الركيزة تحوّل تقليل الصرف إلى قرار مدعوم بالبيانات. على أنظمة الطاولات بالصرف الحر، الري الموجَّه بالمستشعرات يمكنه خفض مياه الصرف بقرابة 40% دون خسارة في الإنتاج أو الجودة.
• EC الصرف يبقى إشارة التوجيه اليومية الأكثر موثوقية لـ Karima على أنظمة طاولات Mini-Air — لكن بيانات رطوبة الركيزة المستمرة هي ما يسمح للمنتِجين فعلاً بتقليل الري بثقة.
• قاعدة 40% / 30% للرطوبة تعمل عمليًا. تجربة PCH تُظهر أن رطوبة كرة الجذر يمكن إدارتها بأمان إلى 40%، ورطوبة الركيزة الحرة إلى 30%، لـ Karima دائم الإثمار.
• المراقبة المستمرة تكشف عن مشاكل يخفيها التسميد التقليدي — مثل ارتفاع EC في خزان مياه الأمطار في يونيو، الذي كان سيمر دون تشخيص حتى يظهر الضرر على المحصول.
• توفير المياه يتوسّع مع الوقت على النظام. هذه التجربة طبّقت الري الموجَّه بالمستشعرات فقط لنصف الموسم تقريبًا. تطبيق موسم كامل سيدفع التوفيرات على الأرجح أعلى.
• مستشعرات Sigrow Soil Mini مناسبة للركائز العضوية وتقدّم بيانات الرطوبة وEC والبيانات البيئية اللازمة لهذا النوع من إدارة المياه الدقيقة في زراعة الفراولة.

حول Proefcentrum Hoogstraten

Proefcentrum Hoogstraten (PCH) هو أحد مراكز الأبحاث التطبيقية الرائدة لزراعة الفراولة والخضروات في بلجيكا، ومقره في Meerle. يدير المركز تجارب على نطاق تجاري بالنيابة عن المنتِجين وشركاء الصناعة عبر أوروبا، مع التركيز على تقنيات الزراعة المستدامة وإدارة المياه والتكيف المناخي وابتكار المحاصيل.

حول مشروع Life ACLIMA

نفّذ PCH هذا العمل ضمن مشروع Life ACLIMA، الذي يموّله برنامج Life التابع للاتحاد الأوروبي تحت رقم المنحة LIFE20-CCA-BE-1720. يدعم مشروع ACLIMA التكيف المناخي في البستنة عبر تطوير وتحقّق أدوات عملية لإدارة المياه والموارد المستدامة.

المرجع

تستند دراسة الحالة هذه إلى بحث منشور بقلم P. Melis وS. Laurijssen وM. Hofkens وV. Greffe (Proefcentrum Hoogstraten, Meerle)، نُشر أصلاً في:

«Drain in aardbeien te beperken met behulp van sensoren» (تقليل الصرف في الفراولة بمساعدة المستشعرات) — Proeftuinnieuws 20، 24 نوفمبر 2023، الصفحات 11–13.

مهتم بالري الموجَّه بالمستشعرات لمحصولك؟

Sigrow Soil Mini جزء من مجموعة كاملة من مستشعرات الركيزة والمناخ مبنية للمنتِجين التجاريين ومراكز الأبحاث. إذا كنت تعمل على تقليل المياه أو إدارة الصرف أو التسميد الدقيق في الفراولة أو الطماطم أو محاصيل أخرى تُزرع في ركائز، تواصل مع فريقنا — يسعدنا مساعدتك في تصميم استراتيجية مستشعرات تناسب عمليتك.