•   يتم تنفيذ مشروع بحثي بعنوان الرسمدة الدقيقة لزراعة مستدامة في المملكة العربية السعودية. تتضمن الأهداف الأساسية لهذا المشروع البحثي رسم وتحديد مناطق إدارة الحقل المبنية على مرجعيتها المكانية لتطبيق المدخلات بمعدل تطبيق متغير،تطوير وتقييم تقنية الرسمدة (الري والتسميد في آنٍ واحد) الدقيقة لمحصولي البرسيم والقمح،يتم تنفيذ هذا النظام بنظام التحكم التلقائي لأجهزة الري المحوري واستخدام كاميرا لمراقبة الحالة المائية للمحصول بالإضافة لبعض الأجهزة الأخرى والتي تقيس صحة النبات.ومن المأمول أن تسهم نتائج هذا البحث في تطوير الإنتاج الزراعي النباتي عبر الإستخدام الأمثل للموارد الطبيعية، وخصوصاً المياه التي تعتبر من الموارد الطبيعية المستنزفة بشدة في بيئة المملكة، ومخصبات الإنتاج والظروف البيئية من أجل تقليص تكاليف الإنتاج وتحقيق الفائدة النوعية للسلع والمحاصيل الزراعية وتقليص نسب التلف. كذلك فإن نتائج هذا المشروع ستؤدي إلى زيادة الإنتاجية وبالتالي الإنتاج الزراعي على المدى الطويل وهذا يعني تقليل الفجوة بين الإنتاج المحلي والطلب الكلي على المحاصيل الزراعية والذي ينعكس بدوره على تخفيف العبء على ميزان المدفوعات نتيجة تقليل استيراد المحاصيل الزراعية من الخارج وكذلك زيادة ربحية المزارع السعودي. إضافة إلى ما سبق فإنه يتوقع أن تفضي نتائج هذا المشروع البحثي إلى توصيات بخصوص معدلات التطبيق المثلى للأسمدة الكيماوية وذلك للحد من تلوث البيئة، بما فيها المياه الجوفية، من جراء الاستخدام المفرط للأسمدة الكيماوية في مجال الإنتاج الزراعي. كما أنه من المتوقع أن توصي نتائج هذه الدراسة أيضا بمعدلات ري محددة ومقننة بناءً على الإحتياجات الفعلية للمحاصيل والتي من شأنها المحافظة على الموارد المائية المتاحة واستعمالها بحكمة ودراية. مما سبق يتضح أن هذه الدراسة ستعود، إن شاء الله، بالنفع على المجتمع الزراعي بصفة خاصة من خلال زيادة الكفاءة الإقتصادية الزراعية وعلى المجتمع السعودي بصفة عامة من خلال الحد من تلوث البيئة وحفظ الموارد الطبيعية .
•   تستهلك الزراعة بصفة عامة،وخصوصاً الري،ما لايقل عن 80٪ من كمية المياه الكلية المستهلكة في المملكة العربية السعودية. لذا،فإن العناية بالإنتاجية المائية في القطاع الزراعي تعتبربالغة الأهمية وذلك لتوفيرالماء المتطلب لسد الإحتياجات الضرورية الأخرى. قدم مقترح بحثي بعنوان "إنشاء خرائط إنتاجية المياه وتقييم أداء الري للمحافظة على مياه الري" لبرنامج مشاريع الخطة الوطنية وتم الموافقة عليه. يتوقع أن يسهم هذا المشروع بشكل أساسي في الجهود المبذولة لتحقيق زراعة مستدامة في المملكة العربية السعودية،وذلك من خلال إستخدام التكنولوجيا الحديثة في تكوين وإيجاد طرق فعالة ورسم خرائط دقيقة يمكن توظيفها لتحديد إنتاجية مياه الري وتعيين المناطق المختلفة بناءً على كفاءة المحاصيل في إستخدام المياه على مستوى الحقول،المناطق،والمقاطعات الكاملة. يمكن بإستخدام نتائج هذه الدراسة في صياغة ورسم إستراتيجيات قومية للإقتصاد في استخدام مياه الري.
•  تجود زراعة البطاطس في مناطق مختلفة في المملكة العربية السعودية حيث إزدادت أهميتها في الآونة الأخيرة باعتبار أن محصول البطاطس أحد المحاصيل البديلة للقمح بالنسبة للمزارع السعودي. أكثر آلات زراعة البطاطس إنتشار في المملكة العربية السعودية هي آلات الزراعة ذات الأكواب. أجريت دراسة على هذه النوعية من الآلات وذلك بهدف تحديد العوامل التشغيلية وكذلك صفات البذور (الدرنات) والتي تؤدي إلى الحصول على أعلى إنتظامية للمسافة بين الدرنات والذي ينعكس بدورة على تحسين عملية الإنبات وزيادة الإنتاجية عن طريق تقليل التنافس بين النباتات على الضوء والماء وكذلك العناصر الغذائية. هذا البحث له قيمة تطبيقية كبيرة لمنتجي البطاطس لما له من تأثير على إنتاجية البطاطس وبالتالي زيادة العائد المادي.
• تعتبر تقنيات الزراعة المائية في البيوت المحمية ضمان لزيادة الإنتاج الغذائي،وتحسين الجودة، والحفاظ على الموارد،وحماية البيئة.ويمكن لنظام الزراعة المائية مضاعفة الإنتاج بحوالي 30-45 مرة مقارنة بالنظم التقليدية، وباستهلاك 20% فقط من المياه. قدم مقترح مشروع بحثي لبرنامج الخطة الوطنية تحت عنوان " الزراعة المائية للحفاظ على المياه واستدامة الزراعة في المملكة العربية السعودية" ويهدف هذا المشروع إلى دراسة الآثار الناجمة عن إستخدام المياه المالحة على إنتاج وجودة محصول الطماطم في بيوت الزراعة المائية المحمية،  تحديد النظام الأمثل لإدارة الإستخدام المشترك للمياه المالحة وغير المالحة على إنتاجية محصول الطماطم في بيوت الزراعة المائية المحمية. ومن المرجو أن يسهم هذا المشروع في الوصول إلى نتائج تدعم إمكانية استخدام المياه المالحة في إنتاج محصول الطماطم وبالتالي التوسع في إنتاج هذا المحصول دون الحاجة إلي مياه عذبة.

- تتمثل الأهداف الرئيسية لهذاالمقترح :-
     أولاً: تقييم ودراسة التغيرات المرتبطة بالزمن والخاصة بإستخدامات الأراضي ونمط الغطاء الأرضي في مدينة حائل.
     ثانياً: إعداد قواعد بيانات مكانية دقيقة  ونماذج رقمية للإرتفاعات لكل المباني والطرق والبني التحتية الحضرية الأخرى في منطقة الدراسة.
     ثالثاً: تحديدالمناطق المعرضة لخطرالفيضانات وإنتاج خرائط مكانية رقمية لهذه المناطق.
    رابعاً: استحداث وتطويرنظام سهل الاستخدام لدعم اتخاذ القرارات في إدارة الفيضانات وتقييم مخاطرها.
    - وهذا المشروع النموذجي يمكن أن يمتد تطبيقه ليشمل كل مناطق المملكة العربية السعودية.

 تقنية الزراعة الدقيقة لزراعة مستدامة بالمملكة العربية السعودية

 - تستهلك الزراعة بالمملكة العربية السعودية حوالي 90% من المياه المستخدمه، ومن ثم فإن كفاءة إستخدام الموارد المائية المحدودة هو أمر ضروري لتحقيق زراعة مستدامة وحماية للبيئة الضعيفة بالمملكة، لذا قام كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة بجامعة الملك سعود بتنفيذ مشاريع بحثية تطبيقية ممولة من مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية تحت برنامج الخطة الوطنية للعلوم و التقنية من أجل تطوير سبل إستخدام المياة في قطاع الزراعة بكفاءة عالية، ويقوم كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة بتوظيف تكنولوجيا الزراعة الدقيقة لتحقيق هذا الهدف الأسمى. وفقاً للدكتور خالد بن علي القعدي، المشرف على كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة، فإن علم الزراعة الدقيقة يعتبر جديد كلياً على هذه المنطقة، وللمره الأولى فى منطقة الشرق الأوسط تقام مشاريع بحثية كبيرة تعتبر مبادرات في تكنولوجيا الزراعة الدقيقة تتبناها جامعة الملك سعود ممثلة بكرسي أبحاث الزراعة الدقيقة. تُعنى الزراعة الدقيقة بتطبيق المدخلات الزراعية، مثل البذور و المياه و الأسمدة و المبيدات، بالكميات المناسبة في الوقت المناسب وفي المكان المناسب و بالطريقة الصحيحة. التطبيقات المختلفة للزراعة الدقيقة تساعد المزارعين في تعظيم كفاءة استخدام المدخلات مما يؤدي إلى زيادة الكفاءة الإقتصادية الزراعية وحماية البيئة. تنطوي الزراعة الدقيقة على تقييم، إدارة و رصد التغيرات المكانية والزمانية فى خصائص التربة ونمو المحاصيل. ومن أجل تطبيق الزراعة الدقيقة بشكل فعال فإن إستخدام التقنيات الحديثة مثل الإستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية (GIS) ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتقنية المعلومات والإتصالات وتقنية الحساسات والشبكات اللاسلكية ورسم خرائط الإنتاجية وتقنية تطبيق المعدلات المتغيرة يعتبر ذو أهمية بالغة .
- يجري حالياً تنفيذ أبحاث الزراعة الدقيقة بمشاركة المزراعين وذلك فى مزرعتين تجاريتين في منطقتي حرض والخرج، حيث تنتمي أحدهما للشركة الوطنية للتنمية الزراعية (نادك) التي تم توقيع مذكرة تفاهم للعمل البحثي التعاوني بينها وبين جامعة الملك سعود، ممثلة بكرسي أبحاث الزراعة الدقيقة، في يونيو 2011م. يتم حالياً تنفيذ أبحاث الزراعة الدقيقة من خلال مشروعين بحثيين بتمويل من مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنيه تحت برنامج الخطة الوطنية للعلوم والتقنيه وهما: (1) "الرسمدة الدقيقة لزراعة مستدامة فى المملكة العربية السعودية" و (2) "خرائط إنتاجية المياه و تقييم أداء الري للمحافظه على مياه الري: دراسة بمنطقة الخرج بالمملكة العربية السعودية". الهدف الرئيسي من هذين المشروعين هو تحقيق الإستخدام الامثل للموارد، مثل المياه والأسمدة، في الزراعة. تم إنشاء مختبر خاص بالزراعة الدقيقة داخل الكرسي وتم تجهيز هذا المختبر بأحدث المعدات التقنية اللازمة لتنفيذ البحوث المتقدمة في الزراعة الدقيقة.

- يجري تنفيذ بحوث الزراعة الدقيقة فى حقول مزارعين و ليس فى مزرعة الجامعة التعليمية بأسلوب العمل بالشراكة مع المزارع لوضع خبرة المزارعين فى الإعتبار عند تخطيط البرنامج البحثي، فالحوار المستمر مع المزارعين يعتبر عاملاً مهماً في تنفيذ المشاريع بالشكل الصحيح الذي يعود بالنفع على الباحثين والمزارعين على حدٍ سواء. كذلك فإن إشراك المزارعين في الأبحاث يساعد بشكلٍ كبير في تخفيض الوقت اللازم لنقل التقنية، فمبدأ (المشاهدة للإقناع) يندرج فى صلب عملية البحث وهي نشاط بحثي لم يُذكر أن تم القيام به في أي وقت سابق في المملكة العربية السعودية .

- يشرح الدكتور القعدي بإيجاز منهجية البحث العملي التى إعتمدها كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة في تنفيذ مشروع بحث الرسمدة الدقيقة على النحو التالي: يتم بعناية مناقشة خطة البحث، بما فى ذلك تصميم التجارب و المعاملات المختلفة، مع المزارعين وذلك قبل بدء العمل الحقلي علماً أن العمليات الزراعية كلها تنفذ من قِبل المزارع. لتغيير معدل التطبيق من المدخلات للمحاصيل تحت الإختبار (القمح و البرسيم الحجازي)، تم تركيب نظام حديث لتطبيق معدل ري متغير (VRI) صمم خصيصاً من قبل شركة فالي للري بولاية كاليفورنيا, الولايات المتحدة الامريكية على إثنين من محاور الرش في مزرعة الدراسة. لدى نظام الـVRIالقدرة على تغيير معدل تطبيق مياه الري ليناسب الإحتياجات المختلفة للمناطق داخل الحقل. ومن ثم فإن المعرفة فى هذا المجال ضرورية لإنشاء خرائط وصفية لإستخدامها فى أنظمة معدلات الري المتغيرة، تم إنشاء الخرائط الوصفية للمحاصيل تحت الإختبار إستناداً إلى كمية المياه التي ينبغي تطبيقها فى كل دورة للري والتي تعتمد على حسابات البخر-نتح للنبات (ET_C)، يتم بعد ذلك تحميل هذة الخرائط الوصفية إلى وحدة التحكم الخاصة بجهاز معدل الري المتغير ليقوم بتطبيق المعدل بشكلٍ متفاوت يناسب مناطق القل المختلفة. يستند قرار تغيير كمية مياه الري داخل الحقل على أساس مفهوم المناطق الإدارية (MZ), عملية تخطيط وتحديد هذه المناطق هي تقنية جديدة تعتبر الأولى من نوعها في المملكة العربية السعودية، حيث تم في هذه التقنية تقسيم الحقل إلى مناطق إدارية ملائمة بحسب الإختلافات المكانية للإنتاج المحتمل داخل الحقل، والعوامل التى تم إستخدامها فى تقسيم الحقل هى التوصيل الكهربي للتربة، مناسيب الحقل والفرق الطبيعي للغطاء النباتي (NDVI) الذي تم حسابه بإستخدام سلسلة زمنية من صور الأقمار الصناعية. تم تقسيم كل حقل في المزرعتين إلى منطقتين إداريتين و يجري حالياً تنفيذ تجارب حقلية لدراسة إستجابة المحاصيل للرسمدة الدقيقة .
تم عن قرب وبشكل مستمر مراقبة عدة عوامل لكل من المحصولين مثل نمط النمو، درجة حرارة الغطاء النباتي للمحصول، درجة حرارة سطح الأرض (LST)، دليل مساحة الورقة (LAI)، الفرق الطبيعي للغطاء النباتي (NDVI) و الإنعكاس الطيفي وذلك باستخدام تقنيات الإستشعار عن بعد و التقنيات التقريبية. كذلك تم استخدام صور الأقمار الصناعية المتقدمة للإنبعاثات الحرارية و الإنعكاسات الإشعاعية (ASTER) لغرض الرصد الدوري لنمو المحاصيل و (ASTER) هو أداة للتصوير عن بعد على متن (Terra)، وهو من الأقمار الصناعية الرئيسية الخاصة بالإدارة الوطنية للملاحة الجوية و الفضاء (ناسا NASA) بالولايات المتحدة الأمريكية. بالإضافة إلى تحليل صور الاقمار الصناعية، فقد تم جمع بيانات دورية حقلية للتحقق على أرض الواقع من العوامل الفيزيائية و الحيوية للمحاصيل. كذلك تم، على آلة لتبييل القش، تركيب نظام لتسجيل بيانات ذات مرجعية جغرافية عن إنتاجية البرسيم من القش أثناء التبييل. و إستناداً إلى مجموع كميات المياه المستخدمة و محصول التبن، تم تحديد كفاءات المحصول في إستخدام مياه الري.

- التوفير في مياه الري
وفقاً للدكتور القعدي، فإن النتائج الأولية للدراسة واعدة للغاية. دلت هذه النتائج على توفير ما نسبته 20% من إجمالي المياه المستخدمة في البرسيم (6260 متر مكعب من المياه/هكتار/سنه) و ما نسبته 30% في القمح (2280 متر مكعب من المياه/هكتار/موسم) دون التأثير في كمية المحصول. على المستوى الوطني، يترجم هذا التوفير إلى أكثر من 775 مليون متر مكعب من المياه في السنة لمحصول البرسيم باعتبار أن مساحة البرسيم المزروعة تساوي 123837 هكتار عام 2011م. أما بالنسبة للقمح فيبلغ التوفير في مياه الري أكثر من 439 مليون ونصف المليون متر مكعب من المياه في الموسم باعتبار أن المساحة المزروعة بالقمح تساوي 192818 هكتار في نفس العام. هذا التوفير الهائل في مورد نادر في المملكة يعتبر مهماً جداً وذو بعد وطني واستراتيجي. يرجع السبب في التوفير إلى تطبيق تقنيات الرسمدة الدقيقة.
- الفوائد الإقتصادية لتقنية الرسمدة الدقيقة 
كمية وقود الديزل المستخدم لتشغيل جهاز الري المحوري بمعدل تصرف 1360 جالون / دقيقة لمدة ساعة يعادل 90 لتر وقود، وباعتبار أن سعر وقود الديزل الحالي هو 25 هللة/لتر، وعليه فإن تكلفة تشغيل جهاز الري تعادل 22.5 ريال/ساعة، وهكذا يمكن في البرسيم توفير حوالي 456 ريال/هكتار لفترة 11 شهر، أما في القمح فإن التوفير يساوي 166 ريال/هكتار/موسم، حيث أن الموسم حوالي أربعة إلى خمسة أشهر. استنتاجياً، يمكن تقدير التوفير على المستوى الوطني بما يقارب الـ56 مليون ونصف المليون ريال بالسنة باعتبار أن مساحة البرسيم المزروعة تساوي 123837 هكتار عام 2011م. أما بالنسبة للقمح، فإن التوفير يبلغ أكثر بقليل من 32 مليون باعتبار أن المساحة المزروعة بالقمح تساوي 192818 هكتار في نفس العام. هذا التوفير يساعد بفعالية الشركات الزراعية في زيادة الربحية والحصول على الإستدامة مع حماية البيئة والحفاظ عليها. الأهمية الإستراتيجية القصوى للمياه في أمن المملكة المائي والغذائي يجعل أهمية هذا التوفير الإقتصادي تبدو ضئيلة.
- يقوم كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة أيضاً بإنشاء خرائط لنوع المحاصيل، إنتاجيتها، البخر-نتح و إنتاجية المياه من المحصول. المشروع الطموح الثالث المزمع تنفيذه هو بعنوان "إستخدام المياه المالحة لإنتاج الطماطم داخل البيوت المحمية باستخدام الزراعة المائية" الذي تم الموافقة على تمويله من قِبل برنامج الخطة الوطنية للعلوم والتقنية وسيبدأ تنفيذه قريباً إن شاء الله. إن جهود فريق كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة مسخرة لتطوير التقنيات المناسبة من الزراعة الدقيقة لصالح المجتمع عموماً في المملكة العربية السعودية.

 لقد قام كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة أيضاً بتنفيذ مشروع بحثي بعنوان "إنشاء خرائط إنتاجية المياه وتقييم أداء الري للمحافظة على مياه الري: دراسة في منطقة الخرج بالمملكة العربية السعودية"، للفترة 2012-2014م. الهدف الرئيسى لهذا المشروع البحثي هو زيادة استخدام كفاءة المياه في المملكة عن طريق إنشاء خرائط لنوع المحاصيل ، إنتاجيتها ، البخر- نتح و إنتاجية المياه من المحصول . لقد تم إنجاز هذا العمل البحثي وبكفاءة عالية من خلال المجهود المشترك بين المؤسسات الوطنية الممثلة في كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة و قسم الجغرافيا بجامعة الملك سعود بالإضافة للشركة الوطنية للتنمية الزراعية (نادك) و مزرعة التوضيحية . فضلاً عن المجهودات المشتركة على المستوى العالمي ممثلةً في التعاون مع المركز الدولي لأبحاث الأراضي الجافة (ايكاردا) – عمان – الأردن ، و قسم الزراعة بالولايات المتحدة (USDA) – تكساس - الولايات المتحدة الأمريكية .
المساهمة الأساسية لهذا المشروع في الجهود المبذولة من أجل زراعة مستدامة في المملكة العربية السعودية تتمثَّل في المنهجيات التي تم تطبيقها في هذا المشروع والتي تعتمد في الأساس على التقنيات المتقدمة والتي ساعدت في الحصول على نتائج قيِّمة ساهمت في إنتاج خرائط تحديد إنتاجية مياه الري وترسيم المناطق على أساس كفاءة استخدام المياه . كما يمكن الإستفادة من نتائج هذه الدراسة لغرض صياغة استراتيجيات زراعية تهدف إلى توفير كميات كبيرة من مياه الري على المستوى القومي.
 
المشروع الطموح الثالث المزمع تنفيذه هو بعنوان "إستخدام المياه المالحة لإنتاج الطماطم داخل البيوت المحمية باستخدام الزراعة المائية" الذي تم الموافقة على تمويله من قِبل برنامج الخطة الوطنية للعلوم والتقنية وسيبدأ تنفيذه قريباً إن شاء الله . إن جهود فريق كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة مسخَّرة لتطوير التقنيات المناسبة من الزراعة الدقيقة لصالح المجتمع عموماً في المملكة العربية السعودية . و في سبيل ذلك قام الكرسي بتنفيذ عدد من الدورات التدريبيىة و ورش العمل والمحاضرات العلمية بمشاركة أساتذة زائرون من جامعات ومؤسسات عالمية رائدة في مجال أبحاث الزراعة الدقيقة ، كما قام الكرسي بإعداد منشورات وكتيبات تعريفية عن الزراعة الدقيقة و نتائج البحوث العلمية و المشاريع البحثية التي تم تنفيذها في المملكة .
 

مزرعة التوضيحية "منطقة الدراسة لمشروع الرسمدة الدقيقة"
 

جهاز الري المحوري المستخدم في تجربة الري ذو المعدل المتغير  

خرائط وصفية استخدمت في إضافة المياه والأسمدة لمحصول البرسيم بنظام المعدَّل المتغيِّر 
 

خرائط البخر- نتح لمزرعة التوضيحية خلال الفترة من فبراير 2012م حتى مايو 2013م

أ. د./ خالد القعدي (المشرف على كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة) و د./ رانجا سواميا (الباحث بكرسي أبحاث الزراعة الدقيقة) أثناء معايرة حساسات نظام الري ذو المعدل المتغير

أ. د./ خالد القعدي (المشرف على كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة) و د./ علي الدوسري (مستشار كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة) أثناء زيارة حقلية لمشروع الرسمدة الدقيقة

شعار كرسي أبحاث الزراعة الدقيقة