الري من الفضاء.. استخدام الاستشعار عن بعد لإدارة المياه الزراعية
مصر:إيهاب محمد زايد
ومع تزايد ندرة المياه وتشكل الزراعة المروية بالفعل 70% من عمليات سحب المياه على مستوى العالم، تدعم الحكومات في جميع أنحاء العالم الجهود المبذولة لتحسين أداء استخدام المياه في الزراعة. غالبًا ما يكون تحسين إنتاجية المياه هو الطريق الأكثر أهمية للتعامل مع الطلب المتزايد على المياه في الزراعة (منظمة الأغذية والزراعة، 2020). وفي حين أن استخدام الاستشعار عن بعد لتقييم ورصد إنتاجية المياه الزراعية ليس جديدا، فقد حان الوقت لتوسيع نطاق هذه التكنولوجيات واستخدامها في صنع السياسات الفعالة، وخاصة في المناطق المروية حيث تندر المياه. تستخدم تقنيات الاستشعار عن بعد دقة مكانية وزمانية عالية لتقدير العديد من المتغيرات الزراعية والهيدرولوجية عبر نطاقات متداخلة – من الحقل إلى مخططات الري إلى مستجمعات المياه. وقد استثمرت منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو) وشركاؤها في تطوير قواعد البيانات والأدوات التي تطبق الاستشعار عن بعد في إدارة المياه الزراعية، مع التركيز على السياقات منخفضة الدخل وندرة البيانات.
يقترح هذا الموجز تطبيقات ملموسة للأداة التي طورتها منظمة الأغذية والزراعة: WaPOR – إنتاجية المياه من خلال الوصول المفتوح إلى بوابة البيانات المستمدة من الاستشعار عن بعد. وهو يضع الإطار المنهجي المستخدم لتقدير المتغيرات الرئيسية التي يمكن أن تساعد في اتخاذ القرار بشأن تحسين إدارة مياه الري، مثل استخدام مياه الري والإنتاجية الاقتصادية لمياه الري (EIWP). تظهر نتائج دراسة حالة لوادي البقاع، المنطقة الزراعية الأكثر أهمية في لبنان، أن التطبيق الصحيح لـ WaPOR مع البيانات الاقتصادية يمكن أن يؤدي إلى تحسين عملية صنع القرار في مجال السياسات والاستثمار، وإدارة أكثر استدامة للمياه الزراعية في المناطق التي تعاني من ندرة المياه. .
تقدير إنتاجية المياه في المناطق التي تعاني من ندرة المياه – لماذا يحدث الاستشعار عن بعد فرقا
ويشكل النمو السكاني والاقتصادي، فضلا عن تغير المناخ، ضغوطا إضافية على الموارد المتاحة. ونظرا لأهمية المياه للزراعة، فإن الرصد الدقيق لاستخدام المياه والفرص المتاحة لتحسين إنتاجية المياه أمر ضروري. تركز معظم الجهود المبذولة لتحسين إدارة المياه الزراعية على زيادة الإنتاجية لكل وحدة من إمدادات المياه – أو إنتاجية مياه المحاصيل كما حددتها منظمة الأغذية والزراعة (2016) – على أساس أن هذا يمكن أن يساهم في زيادة إنتاج الغذاء و”توفير” المياه لقطاعات أخرى. – تورس وخدمات النظام البيئي.
ومع ذلك، فإن الغلة ليست قابلة للمقارنة بين المحاصيل. وفي حين أن إنتاجية المياه للمحاصيل تعد مؤشرا مفيدا لتحسين استخدام المياه لمحصول واحد، فإن هذا ليس هو الحال في النظم التي تتنافس فيها محاصيل متعددة على نفس موارد المياه الشحيحة. وفي هذه الحالات، نحتاج إلى أداة مختلفة.
ولهذا السبب تعتبر الإنتاجية الاقتصادية لمياه الري (EIWP) مؤشرًا مهمًا لصنع السياسات (انظر الإطار 1 للحصول على تعريف). يتضمن حساب EIWP التعامل مع الإنتاجية وممارسات الري التي تختلف من مزرعة إلى أخرى ومن سنة إلى أخرى، بالإضافة إلى أنظمة المحاصيل المتعددة المعقدة والأعداد الكبيرة من المزارع. في مثل هذه السياقات،
قد يكون جمع البيانات الميدانية الدقيقة أمرًا صعبًا ومكلفًا باستخدام الأساليب التقليدية التي تعتمد على البيانات الميدانية لتغذية النماذج النظرية حول متطلبات الري بناءً على المعلمات الهيدرولوجية ونمو النبات واستخدام المياه. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه النماذج النظرية لا تقدر إمدادات المياه الفعلية، ولا تغيراتها المكانية والزمانية. توفر أدوات الاستشعار عن بعد طريقة بديلة قوية وفعالة من حيث التكلفة لتقدير EIWP الفعلي.
يوفر التقدم في الوصول المفتوح ومنتجات الاستشعار عن بعد فرصًا جديدة لإجراء هذه التقييمات، مما يعزز فهم استهلاك المياه وتحسين إدارة المياه الزراعية (هيلجرز وآخرون، 2010). وتعد بوابة WaPOR التابعة لمنظمة الأغذية والزراعة إحدى هذه الأدوات (انظر الإطار 2 للاطلاع على مقدمة قصيرة عن WaPOR). يساعد WaPOR البلدان على مراقبة إنتاجية المياه وتحديد الفجوات في إنتاجية المياه والحد منها (منظمة الأغذية والزراعة، 2022). بفضل معلومات البكسل في الوقت الفعلي تقريبًا، يمكن لسلطات الري الحصول على معلومات حول الإنتاجية والاستخدام الفعال لموارد المياه من خلال WaPOR، مما يساعدها على مراقبة سياسات إدارة مياه الري والاستثمار (انظر الإطار 3 حول استخدام الاستشعار عن بعد لتقدير EIWP ).
تحديد الإنتاجية الاقتصادية لمياه الري
هيليجرز وآخرون. (2010) يُعرّف مشروع الطاقة المتجددة (بالدولار الأمريكي/م3) بأنه الكتلة الحيوية المفيدة مضروبة في سعر السوق، مخصومًا منها تكاليف الإنتاج المالية (باستثناء المياه)، وكلها مقسومة على المياه المستهلكة (أي قيمة المياه أو صافي المياه العائدة إلى المنتج) .
EIWP = (الكتلة الحيوية المفيدة × سعر السوق – تكاليف الإنتاج المالي) / المياه المستهلكة
يسلط باركر وداو وإينوسينسيو (2003) الضوء على الفرق بين العائد الخاص وصافي العائد الاجتماعي للمياه. ويؤدي صافي العائد الاجتماعي للمياه إلى إزالة جميع التحويلات بين الوكلاء وتشوهات الأسعار، مثل الإعانات أو الضرائب أو آثار السياسات التجارية. كما أنه يأخذ في الاعتبار العوامل الخارجية. ومع ذلك، فقد اعترف المؤلفون بأن إدارة المياه مليئة بالعوامل الخارجية التي يصعب تحويلها إلى أموال (على سبيل المثال، انظر Kiptala et al. [2018] لمعرفة المزيد عن حساب الخدمات البيئية للمياه).
يتدفق إلى النظام). وهو يختلف عن التعريفات التي ذكرها المؤلفون سابقًا والذين قاموا بدلاً من ذلك بقياس ET فقط. ولأغراض هذا الموجز، يقترح المؤلفون تعريف EIWP باستخدام المعادلات التالية:
EIWP الخاص = الربح / مياه الري المطبقة على الحقل، EIWP الاجتماعي = الربح الاقتصادي / مياه الري المطبقة على الحقل
الربح، كما حددته منظمة الأغذية والزراعة (2013) وتماشيًا مع ما قاله Hellegers et al. (2010) يقترح، أن يكون العائد مضروبًا في سعر باب المزرعة صافيًا من قيم الاستهلاك الوسيط، والعمالة، واستهلاك رأس المال الثابت في المزرعة، بالإضافة إلى الفوائد والإيجارات والضرائب. في هذه الحالة، يشمل الاستهلاك الوسيط تكاليف استخراج المياه ونقلها واستخدامها، ولكن ليس سعر المياه. يمكن إجراء التحويل من الربح الخاص إلى الربح الاجتماعي كما هو موضح أعلاه.
يمكن أن تختلف تعريفات إنتاجية مياه الري الاقتصادية في الأدبيات. على سبيل المثال، نوري وآخرون. (2020) يعرفها على أنها قيمة المخرجات (بوابة المزرعة) مقسومة على التبخر (ET) بينما يستخدم Schyns وHoekstra (2014) قيمة المخرجات (التصدير) مقسومة على ET. وعلى الرغم من أن هذين التعريفين أسهل في التطبيق من التعريف الأولي، إلا أنهما يتجاهلان تكاليف الإنتاج. وبالنسبة للمحاصيل ذات التكاليف المختلفة للغاية، فإن استخدام القيمة الإجمالية للإنتاج قد لا يوفر بديلاً جيدًا للاختلافات في عودة المياه.
يتطلب تحديد الإنتاجية الاقتصادية لمياه الري أيضًا تحديد المقياس الذي سيتم استخدامه لحجم مياه الري. أديبوي وآخرون. (2015) وسانتوس وآخرون. (2010) قياس مياه الري المطبقة على الحقل. لا يأخذ هذا التعريف في الاعتبار خسائر النقل والتوزيع التي لا يسيطر عليها المزارعون ولكنه يشمل جميع الاستخدامات غير الاستهلاكية في المزرعة (الإرجاع
يتم اختيار مياه الري المستخدمة في الحقل كمقياس مفضل، حيث أنه في معظم الحالات يتم تحديد سعر المياه لكل متر مكعب من المياه المستخدمة. تكاليف الضخ في المزرعة هي أيضًا دالة على حجم المياه المستخدمة. وبالتالي، يتيح هذا المقياس إجراء مقارنة مباشرة بين صافي عائد مياه الري وسعرها (أو قيمتها الاقتصادية). ومع ذلك، قد يكون من الصعب قياس مياه الري المطبقة في الميدان بدقة مكانية وزمانية عالية (في غياب قياس المياه). وعادة ما يتم قبول حصة المخلفات الأرضية الفعلية الناتجة عن الري كبديل جيد في بعض السياقات. على سبيل المثال، يرى أحمد وباستيانسن وفيديس (2005) وباستيانسن وهيليجرز (2007) أنه إذا كانت ET الناتجة عن الري تنشأ من المياه الجوفية، حيث لا تتوفر سجلات، فهذا مؤشر جيد على صافي استهلاك المياه الجوفية.
تستخدم بوابة WaPOR الاستشعار عن بعد لتزويد المستخدمين بإمكانية الوصول إلى مجموعة واسعة من بيانات الأقمار الصناعية في الوقت الحقيقي حول إنتاجية المياه على مدى عشر سنوات. توفر البيانات، وهي مفتوحة المصدر، خرائط (عقدية) مدتها عشرة أيام للتبخر والنتح الفعلي (ETa) وصافي الإنتاج الأولي (NPP) من خلال الغطاء النباتي المنتج على ثلاثة مستويات مكانية: قاري مع دقة مكانية تبلغ 250 مترًا؛ وطنية ذات دقة مكانية تبلغ 100 متر، وتغطي بلدانًا مختارة؛ وعلى المستوى دون الوطني بدقة 30 مترًا، وتغطي مناطق زراعية مختارة. يتم الحصول على تقديرات ET وNPP من معالجة العديد من بيانات مدخلات الأقمار الصناعية بدقة مكانية وزمانية مختلفة.
مزيد من المعلومات حول WaPOR ومنهجيته وتقييمات الجودة ومجموعة التقارير حول تطبيقات WaPOR في العديد من المناطق الجغرافية متاحة على الموقع التالي: www.fao. org/in-action/remote-sensing-for-water-productivity/en/.
يمكن الوصول إلى بوابة WaPOR على: https://wapor.apps.fao. org/home/WAPOR_2/1
مصادر بيانات WaPOR ومخرجاتها
المصدر: منظمة الأغذية والزراعة. 2022. Wa POR، الاستشعار عن بعد لإنتاجية المياه. http://www.fao.org/…/remote-sensing-for-water…/en
قياس EIWP
