هر زمین، یک شناسنامه؛ آینده مدیریت خاک در ایران

 این فناوری چه چیزی را تغییر می‌دهد؟ نقشه رقومی چه تفاوتی با نقشه‌های مرسوم خاک دارد و چرا رسیدن به «شناسنامه رقومی خاک» برای اراضی کشور اهمیت دارد؟ رسول خوارزمی، استادیار سنجش از دور و سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی مؤسسه تحقیقات خاک و آب، بخش تحقیقات تشکیل، طبقه‌بندی و شناسایی خاک، در گفت‌وگو با ایانا به این پرسش‌ها پاسخ می‌دهد.

نقشه رقومی خاک چیست و چه تفاوتی با نقشه‌های مرسوم خاک دارد؟ چرا در سال‌های اخیر این فناوری بیش از گذشته مورد توجه قرار گرفته است؟

نقشه‌برداری رقومی خاک نسل جدید و مکمل نقشه‌های خاک است، نه جایگزین آنها. در روش مرسوم، نقشه‌های خاک عمدتاً بر اساس بازدیدهای میدانی دقیق، حفر و تشریح پروفیل‌های خاک و دانش و تجربه کارشناسان خاک‌شناس تهیه می‌شوند. این روش همچنان پایه و اساس تولید اطلاعات معتبر خاک است و بدون داده‌های باکیفیت حاصل از مطالعات میدانی، امکان تولید نقشه‌های رقومی قابل اعتماد وجود ندارد.

در نقشه‌برداری رقومی، این داده‌ها با اطلاعاتی مانند تصاویر ماهواره‌ای، توپوگرافی، اقلیم، پوشش گیاهی و سایر متغیرهای محیطی تلفیق می‌شوند و با استفاده از روش‌های آماری، زمین‌آماری و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، ویژگی‌های خاک در سطح گسترده‌تر و به‌صورت پیوسته پیش‌بینی می‌شود. همچنین امکان ارزیابی دقت، برآورد عدم‌قطعیت و به‌روزرسانی آسان‌تر اطلاعات فراهم می‌شود.

 سنجش از دور، تصاویر ماهواره‌ای و سامانه اطلاعات جغرافیایی چه نقشی در تهیه و به‌روزرسانی نقشه‌های رقومی خاک دارند؟

خوارزمی: تصاویر ماهواره‌ای و داده‌های سنجش از دور اطلاعاتی درباره وضعیت سطح زمین، پوشش گیاهی، رطوبت، دمای سطح، بازتاب طیفی خاک و بسیاری از متغیرهای محیطی در اختیار ما قرار می‌دهند. GIS نیز این اطلاعات را در کنار داده‌های توپوگرافی، اقلیم و نمونه‌های خاک یکپارچه می‌کند و امکان تحلیل آنها را فراهم می‌سازد.

البته این فناوری‌ها جایگزین کار میدانی نیستند. مطالعات خاک‌شناسی و تشریح افق‌های خاک در خاکرخ‌ها همچنان پایه اصلی تولید اطلاعات خاک است، اما فناوری‌های نوین باعث می‌شوند نمونه‌برداری هدفمندتر، سریع‌تر و اقتصادی‌تر انجام شود.

وضعیت تهیه نقشه رقومی خاک در ایران را چگونه ارزیابی می‌کنید و مهم‌ترین چالش‌های پیش‌رو چیست؟

طی یک دهه اخیر، فعالیت‌های ارزشمندی در این زمینه انجام شده است. مؤسسه تحقیقات خاک و آب، دانشگاه‌ها و برخی مراکز پژوهشی پروژه‌های متعددی را اجرا کرده‌اند و امروز نسبت به گذشته دانش فنی و نیروی انسانی متخصص بیشتری در اختیار داریم.

بیشتر مطالعات بر ویژگی‌هایی مانند بافت خاک، کربن آلی، شوری، اسیدیته و ظرفیت نگهداری آب متمرکز بوده است. همچنین دشت‌های کشاورزی، مناطق آبی، اراضی شور و عرصه‌هایی که با خطر فرسایش روبه‌رو هستند، بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند.

با این حال، از منظر ملی هنوز با نقطه مطلوب فاصله داریم. مهم‌ترین چالش، پراکندگی داده‌های خاک و نبود یک شبکه یکپارچه و استاندارد در سطح کشور است. بخشی از اطلاعات ارزشمند خاک نیز در دستگاه‌های مختلف تولید شده، اما به دلیل نبود سازوکار مناسب برای تبادل داده، امکان استفاده یکپارچه از آنها وجود ندارد. به اعتقاد من، امروز چالش مهم‌تر از تولید فناوری، مدیریت داده است.

 نقشه‌های رقومی خاک چه کاربردی برای کشاورزان، کارشناسان و مدیران دارند؟

ارزش واقعی نقشه‌های رقومی خاک زمانی مشخص می‌شود که این اطلاعات وارد فرآیند تصمیم‌گیری شوند. هدف اصلی، صرفاً تهیه یک محصول تحقیقاتی نیست، بلکه کمک به مدیریت بهتر مزرعه است.

برای کشاورز، این نقشه‌ها می‌توانند نشان دهند کدام قسمت مزرعه ظرفیت نگهداری آب بیشتری دارد، چه بخشی به کود بیشتری نیاز دارد یا کدام قسمت با مشکل شوری یا محدودیت‌های فیزیکی خاک روبه‌روست. در نتیجه، مصرف آب و کود می‌تواند متناسب با شرایط واقعی هر بخش از مزرعه تنظیم شود، نه اینکه یک نسخه واحد برای کل زمین اجرا شود.

برای کارشناسان نیز این نقشه‌ها مبنای ارائه توصیه‌های علمی و مکان‌محور هستند. در سطح کلان هم می‌توان از آنها در ارزیابی تناسب اراضی، برنامه‌ریزی الگوی کشت، توسعه سامانه‌های نوین آبیاری، مدیریت فرسایش، حفاظت از خاک و برنامه‌ریزی امنیت غذایی کشور استفاده کرد.

با توجه به تغییرات اقلیمی، فرسایش و تخریب خاک، توسعه نقشه‌های رقومی تا چه اندازه در مدیریت پایدار منابع خاک مؤثر است؟

تغییرات اقلیمی، خشکسالی، افزایش شوری، فرسایش و کاهش ماده آلی خاک، روندهایی تدریجی هستند و اگر به‌موقع شناسایی نشوند، هزینه جبران آنها بسیار سنگین خواهد بود.

نقشه‌های رقومی این امکان را فراهم می‌کنند که این تغییرات به صورت مستمر پایش شوند و روندهای تخریب قبل از آنکه به بحران تبدیل شوند، شناسایی شوند. برای مثال، می‌توان روند کاهش کربن آلی، گسترش شوری یا افزایش خطر فرسایش را در طول زمان بررسی و مناطق اولویت‌دار را مشخص کرد.

به اعتقاد من، نقشه‌برداری رقومی خاک امروز دیگر صرفاً یک ابزار پژوهشی نیست، بلکه بخشی از زیرساخت مدیریت پایدار سرزمین و امنیت غذایی کشور محسوب می‌شود.

در سال‌های اخیر چه فناوری‌های نوینی مانند هوش مصنوعی، پهپادها یا تصاویر ماهواره‌ای با قدرت تفکیک بالا وارد حوزه نقشه‌برداری و پایش خاک شده‌اند؟ این فناوری‌ها چه فرصت‌هایی برای ایران ایجاد می‌کنند؟

تحول اصلی در این حوزه به واسطه ورود هوش مصنوعی، الگوریتم‌های یادگیری ماشین، پهپادها، تصاویر ماهواره‌ای با قدرت تفکیک بالا و پردازش داده‌های حجیم اتفاق افتاده است.

هوش مصنوعی امکان شناسایی روابط پیچیده بین ویژگی‌های خاک و عوامل محیطی را فراهم کرده، پهپادها فرصت تهیه اطلاعات بسیار دقیق از مزارع و عرصه‌های کوچک را به وجود آورده‌اند و تصاویر ماهواره‌ای جدید نیز امکان پایش مستمر مناطق وسیع را فراهم کرده‌اند.

 اگر بخواهید مهم‌ترین اقدام برای توسعه نقشه‌برداری رقومی خاک و استفاده مؤثر از آن در کشاورزی ایران را بیان کنید، آن اقدام چیست؟

اگر بخواهم تنها یک اقدام راهبردی را نام ببرم، آن ایجاد یک نظام ملی حکمرانی داده‌های خاک و اتصال آن به فرآیندهای تصمیم‌سازی در بخش کشاورزی است.

امروز در مؤسسه تحقیقات خاک و آب، پایگاه ملی داده‌های خاک کشور در حال تکمیل است. این پایگاه فایل‌های رقومی نقشه‌های خاک، اطلاعات واحدهای خاک، فازها، سری‌های خاک و نتایج دهه‌ها مطالعات خاک‌شناسی را در خود جای داده است و یک سرمایه ملی ارزشمند و زیربنای توسعه فناوری‌های نوین، از جمله نقشه‌برداری رقومی خاک، به شمار می‌رود.

اما توسعه نقشه‌برداری رقومی تنها به داشتن یک پایگاه داده قوی محدود نمی‌شود. داده‌های ارزشمند دیگری نیز در بخش‌های مختلف کشور تولید می‌شود و باید در چارچوب یک نظام استاندارد و با قابلیت تعامل با یکدیگر مدیریت شوند.

به اعتقاد من، مسئله اصلی امروز کمبود داده نیست؛ بلکه تکمیل زنجیره «از داده تا تصمیم» است. اطلاعات موجود باید به کمک نقشه‌برداری رقومی، سنجش از دور، هوش مصنوعی و سامانه‌های تصمیم‌یار به اطلاعات کاربردی تبدیل شوند؛ اطلاعاتی که به کشاورز برای مدیریت مزرعه، به کارشناس برای ارائه توصیه‌های فنی و به مدیران برای برنامه‌ریزی در زمینه الگوی کشت، مدیریت منابع آب، حفاظت خاک و امنیت غذایی کشور کمک کند.

چشم‌انداز نهایی این مسیر، حرکت به سمت «شناسنامه رقومی خاک» برای اراضی کشور است؛ یعنی هر قطعه زمین کشاورزی به مجموعه‌ای از اطلاعات به‌روز، استاندارد و قابل اعتماد درباره ویژگی‌ها، قابلیت‌ها و محدودیت‌های خاک خود دسترسی داشته باشد. چنین شناسنامه‌ای می‌تواند مبنای توسعه کشاورزی دقیق، مدیریت پایدار منابع و تصمیم‌گیری علمی در سطوح مختلف باشد.

اگر این نگاه یکپارچه محقق شود، پایگاه ملی داده‌های خاک از یک مخزن ارزشمند اطلاعات فراتر خواهد رفت و به هسته اصلی یک نظام ملی تصمیم‌سازی تبدیل می‌شود؛ نظامی که در آن داده‌های خاک با سایر اطلاعات محیطی تلفیق شده و به تصمیم‌های هوشمند برای افزایش بهره‌وری، حفاظت از منابع آب و خاک و ارتقای تاب‌آوری کشاورزی کشور در برابر تغییرات اقلیمی منجر خواهد شد.

خبرنگار، ماریا سلیمان‌زاده