درسنامه آموزشی دانش فنی تخصصی کلاس دوازدهم امور باغی

واحد یادگیری 4: فناوری‌های نوین در کشاورزی

فن‌آوری‌های نوین و حسگرها

آیا می‌دانید که:

- دنیای فناوری کشاورزی یا همان تکنوکشاورزی با استقبال سریعی در حال تغییر و تحول است؟
- در بخش‌های مختلف مانند حسگرها، فناوری‌های مرتبط با تولید غذا، اتوماسیون‌سازی، مهندسی کشاورزی، آب مغناطیسی، نانو در کشاورزی، سوپر جاذب‌ها، انرژی هسته‌ای در کشاورزی و... چقدر پیشرفت حاصل شده است؟
- حسگرها می‌توانند در کلیه مراحل تولید، آماده‌سازی محصولات کشاورزی، تست و تشخیص محصولات و کنترل بر ماشین‌آلات کشاورزی تأثیر بگذارند.

فناوری‌های حال و آینده کشاورزی

دنیای فناوری کشاورزی یا همان تکنوکشاورزی با سرعت زیادی در حال تغییر و تحول است. آمیختن فناوری باعث شده است که امور سخت کشاورزی به شیوۀ خودکار انجام شوند و کشاورزان دانش و بینش وسیع‌تری در خصوص محصولات خود به دست آورند. از این رو تکنولوژی همگام با نیازهای کشاورزی و محیط زیست در حال رشد و توسعه است. فناوری‌های جدید می‌توانند صنعت کشاورزی را نیز مانند هر صنعت دیگری متحول کنند. ازطرفی پیش‌بینی‌هایی در زمینه فناوری‌های جدید بر اساس گفت‌وگو با متخصصان امر و نظر خواهی از آن‌ها انجام شده است که هر یک از این فناوری‌ها از نظر علمی چه زمانی توسعه خواهند یافت (منظور فناوری‌هایی است که توسط شرکت‌های بزرگ، دولت‌ها و دانشگاه‌ها توسعه یافته است)، چه زمانی توجه زیادی به آن‌ها خواهد شد (منظور زمانی است که سرمایه‌گذاران خطرپذیر و شرکت‌های نوپا سرمایه‌های عظیمی را به این فناوری‌ها اختصاص می‌دهند) و چه زمانی از نظر مالی می‌توانند منفعت بخش باشند.

این فناوری‌ها در بخش‌های مختلف مانند حسگرها، فناوری‌های مرتبط با تولید غذا، اتوماسیون‌سازی، مهندسی کشاورزی، آب مغناطیسی، نانو در کشاورزی، سوپر جاذب‌ها، انرژی هسته‌ای در کشاورزی و... معرفی خواهند شد.

مزارع آینده:

صنعت کشاورزی یکی از تأثیرپذیرترین صنایع از دگردیسی دیجیتال و پیشرفت فناوری است. غذا یکی از مهم‌ترین و اساسی‌ترین تولیدات اقتصادی است و کشاورزی هم یکی از مهم‌ترین و اصیل‌ترین حرفه‌های موجود از ابتدای تمدن بشری برای تحقق این نیاز اولیه بشر بوده است. مطابق گفته‌های سازمان کشاورزی و غذای (FAO) ملل متحد، با توجه به رشد جمعیت جهان در سال 2050 در مقایسه با سال 2006 به اندازه 60 درصد به مواد غذایی بیشتر نیاز داریم.

در کنار مزایایی که فناوری می‌تواند برای تولیدکنندگان و کشاورزان داشته باشد، برای دولت‌ها نیز منافعی را به دنبال خواهد داشت. دگردیسی دیجیتال و توسعه فناوری‌ها در تمامی بخش‌ها از جمله کشاورزی دارای تأثیرات شگرفی است که در ترغیب دولت‌ها در به کارگیری این فناوری و ابزارها بسیار مؤثر است. در ادامه مروری بر مزایایی خواهیم داشت که در نگرش دولت‌ها به استفاده از فناوری در صنعت کشاورزی نقش به سزایی دارد.

- کاهش قیمت تمام شده
- افزایش صادرات به جهت افزایش تولید
- کاهش نگرانی‌های ناشی از هدر رفت منابع آبی در سیستم کشاورزی
- رونق کشاورزی و کاهش سیر صعودی مهاجرت به شهرها
- حفظ منابع زیست محیطی

البته باید توجه داشت که صنعت کشاورزی مسیری بسیار طولانی را تا رسیدن به این مرحله یعنی کشاورزی هوشمند طی کرده است. اگرچه هنوز کشاورزی به معنای واقعی و فراگیر، به شکل هوشمند در نیامده است اما با توجه به پیشرفت‌های فناوری، می‌توان پیش‌بینی کرد که در مدل هوشمند چه تغییراتی حاصل خواهد شد. اگر صنعت کشاورزی را از آغاز پیدایش ماشین‌های بسیار ابتدایی که در برداشت محصول مورد استفاده قرار می‌گرفتند، در نظر بگیریم، می‌توان مراحل دیگری را در جهت تکامل این ماشین‌ها و توسعه فناوری‌های کشاورزی را بر شمرد.

حسگرها:

فن‌آوری‌های جدید، صنعت کشاورزی را مانند هر صنعت دیگری تغییر داده یا در حال تغییر آن هستند. از میان فن‌آوری‌ها، حسگرها یا سنسورهای هوشمند نقش به سزایی در زمان حال و سهم بیشتری در آینده کشاورزی بازی خواهند کرد. حسگرها در جمع‌آوری اطلاعات از زمین کشاورزی اهمیت زیادی را برعهده دارند؛ اطلاعاتی که توسط بسیاری از فناوری‌های دیگر برای تجزیه و تحلیل و تصمیم‌گیری مورد استفاده قرار می‌گیرند. مانند حسگرهایی که مقدار دقیق محصولات برداشت شده و موجود در انبار را دارند. همچنین حسگرهایی که در درون خاک قرار می‌گیرند و میزان آب و مواد مغذی موجود در خاک را دائماً بررسی کرده و به کشاورز گزارش می‌دهند.

حسگرها می‌توانند در کلیه مراحل تولید، آماده‌سازی محصولات کشاورزی، تست و تشخیص محصولات و کنترل بر ماشین‌های کشاورزی، کنترل و نظارت بر حیوانات مزرعه و وضعیت ماشین‌های کشاورزی کمک کنند.

در زیر به برخی از حسگرهایی که در حال حاضر یا آینده در حوزه کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ خواهیم پرداخت.

حسگرهای قابل استفاده در آب و هوا:

وجود این حسگرها در مزارعی که اتوماسیون‌سازی شده‌اند، یک امر لازم و ضروری است و در حال حاضر امکان بررسی شرایط مزارع، برخی از جنگل‌ها و پهنه‌های آبی را فراهم می‌کند. این حسگرها در سال 2013 از نظر علمی توسعه یافتند و در سال 2015 نیز مورد توجه قرار گرفتند و ارزش مالی پیدا کردند.

تجهیزات تله ماتیک:

این تجهیزات به برخی از تجهیزات مکانیکی مانند تراکتور این امکان را می‌دهد که با راننده خود ارتباط برقرار کنند و او را از آسیب‌های احتمالی که ممکن است به زودی به‌وسیله وارد شود، آگاه کنند. می‌توان ارتباط بین راننده و تراکتور را یک پلتفرم که در واقع ترکیبی از تعداد زیادی ربات‌های کوچک و بزرگ با میکرو حسگرها است در نظر گرفت.

تجهیزات زیست‌سنجی حیوانات مزرعه:

امروزه قلاده‌های مجهز به GPS (سامانه بازشناسی با امواج رادیویی) RFID (سامانه‌ای بی‌سیم برای برقراری ارتباط که با تبادل اطلاعات بین یک برچسب و یک بازخوان عمل می‌کند) و همچنین سیستم‌های زیست‌سنجی می‌توانند اطلاعات مهم و حیاتی مربوط به حیوانات دامی را تشخیص دهند و این اطلاعات را به مزرعه‌داران انتقال دهند.

حسگرهای مورد استفاده برای محصولات:

در کشاورزی مدرن به جای اینکه میزان بذر موردنیاز برای تولید محصول زیاد، بدون بررسی و آزمایش مشخص شود، می‌توان از حسگرهایی استفاده کرد که میزان موردنیاز بذر را برای تجهیزات مورد استفاده برای کشت محصول، تعیین کنند. در ضمن می‌توان از حسگرهای نوری و یا پهپادها برای اطمینان از سلامت محصول، استفاده کرد. (برای مثال با استفاده از اشعه مادون قرمز می‌توانند این کار را انجام دهند).

تکنولوژی سنسور در زمین و مزرعه

اینترنت اشیا:

امروزه در کشورهای پیشرفته، آیفون و آیپد در دست کشاورزان حکم یک وسیله عادی است. با استفاده از فناوری اینترنت اشیا اطلاعات دقیقی نظیر آب و هوا، شرایط رشد محصول، کیفیت و رطوبت خاک که قبلاً در دسترس نبود، مشخص می‌شود.

حسگرهای خاک و هوا که در مزارع نصب می‌شوند و به دستگاه‌های موبایل متصل هستند، می‌توانند تصمیمات لازم را در زمینه‌هایی همچون آبیاری جهت رسیدن به سطح مشخصی از رطوبت، استفاده مؤثر از کودها و سموم شیمیایی را به‌صورت هوشمند و بر اساس اطلاعات موجود بگیرند. این کار به کاهش خسارات ناشی از خطاهای انسانی کمک می‌کند.

این ابزار می‌تواند مشاهداتی چون جریان‌های بارانی، تگرگ، سطح برگ، آب موردنیاز محصول، تنش‌های محیطی، شرایط آب و هوای نقطه‌ای و حتی آلودگی هوا را اندازه‌گیری کند. این دستگاه همواره توسط بلوتوث، وای‌فای و اینترنت شبکه به تلفن همراه متصل می‌باشد.

این دستگاه دید مناسبی را از سراسر زمین‌های زراعی در اختیار قرار می‌دهد.

با استفاده از این وسیله برای نخستین بار کشاورزان ما قادر هستند وضعیت محصول را نسبت به شرایط آب و هوایی مدیریت کنند. از طرفی این پردازنده‌ها قادر هستند میزان بازدهی محصول آینده را تعیین کنند و به این ترتیب کشاورزان می‌توانند دید بهتری نسبت به بازار خود به دست آورند. ضمن اینکه مواردی چون خشکسالی، بحران غذایی، میزان استفاده از آب روستایی هم پیش‌بینی خواهد شد.

فناوری‌های تولید غذا

در تولید موادغذایی هم می‌توان از فناوری‌های مرتبط با اصلاح ژنتیک بهره‌مند شد و حتی به‌صورت بالقوه می‌توان از فناوری‌های مرتبط با تولید گوشت در محیط آزمایشگاهی نیز استفاده کرد.

اصلاح ژنتیکی فرآورده‌های غذایی:

به زودی خصوصیات حیوانات و گیاهانی که برای تولید غذا پرورش داده می‌شوند، با استفاده از فناوری‌ها اصلاح ژنتیکی می‌شوند تا نیازهای زیستی و فیزیولوژیکی بشر به بهترین شکل ممکن تأمین شوند. افراد متخصص در زمینه مهندسی ژنتیک درکشاورزی تلاش می‌کنند با استفاده از این فناوری، خصوصیات گیاهان و دام‌ها را از پایه و اساس تغییر دهند و آن‌ها را اصلاح کنند.

گوشت درون کشتگاهی:

که به آن گوشت مصنوعی نیز گفته می‌شود، نوعی از گوشت است که با کشتن حیوانات دامی به دست نمی‌آید بلکه با کشت و تکثیر یک سلول ماهیچه به دست می‌آید. محققان در حال تحقیق و بررسی برای تولید گوشت از طریق این روش هستند؛ اما هنوز چنین گوشتی تولید نشده‌ است.

اتوماسیون‌سازی

در مورد اتوماسیون‌سازی هم می‌توان گفت این فرآیند می‌تواند با استفاده از ربات‌های بسیار بزرگ و یا بسیار کوچک به منظور بررسی محصولات کشاورزی یا نگهداری از آن‌ها، عملی شود.

سیستم کنترل نواری (swath control) با نسبت متغیر:

این سیستم با بهره‌گیری از GPS فعالیت می‌کند و به تجهیزات مورد استفاده برای کشت محصولات کمک می‌کند تا با جلوگیری از روی هم قرار گرفتن بذر، در مصرف مواد معدنی، مواد مورد استفاده برای تقویت خاک و نیز مواد لازم برای از بین بردن علف‌های هرز صرفه‌جویی کنند. این سیستم با محاسبه شکل زمینی که مواد ذکر شده در آن مورد استفاده قرار می‌گیرند و هم چنین محاسبه میزان حاصلخیزی بخش‌های مختلف زمین و میزان کارایی تراکتورها و ربات‌های مورد استفاده برای کشاورزی، می‌توان میزان مواد مصرفی را در قسمت‌های مختلف زمین تعیین کرد.

تکرار سریع روند پرورش انتخابی یا تکثیر گزینشی:

در این فرایند انسان به پرورش گیاهان یا حیواناتی می‌پردازد که از نظر ژنتیکی اصلاح شده هستند. نسل بعدی گیاهان یا حیواناتی که با استفاده از این روش تکثیر و پرورش داده می‌شوند، از نظر کمیتی مورد تحلیل و بررسی قرار می‌گیرند و از روش‌هایی که برای تکثیر یا پرورش آن‌ها به کار گرفته می‌شوند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ربات‌های مختص کشاورزی:

ماشین‌هایی هستند که برای اهداف مشخصی طراحی شده‌اند و تماماً خودکار می‌باشند و برای کاشت و برداشت محصول مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ربات‌ها (agriculture robots) برای اتوماسیون‌سازی فرایندهای مختلف کشاورزی و تسریع آن‌ها، مانند برداشت محصول، چیدن میوه، شخم‌زنی، نگهداری از خاک، از بین‌بردن علف‌های هرز، کاشت محصول، آبیاری و سایر موارد مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کشاورزی دقیق:

یکی از مفاهیمی است که در کشاورزی مدرن به آن توجه زیادی می‌شود و به معنای تلاش برای عدم وجود ناهمگونی در مزرعه است. در این روش، مدیریت کشاورزی بر اساس مشاهده تغییرات متنوعی که در مزارع کشاورزی ایجاد شده است و واکنش به آن‌ها صورت می‌گیرد. کشاورزان در این روش نوین می‌توانند با بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای و حسگرهای پیشرفته، بازده مواد مورد استفاده در کشاورزی (بذر، کود، آفت‌کش و غیره) را افزایش دهند و در عین حال منابع مختلف، حتی در مقیاس‌های بزرگ را حفظ کنند. هم چنین با استفاده از این رویکرد جدید می‌توان اطلاعات بیشتری در مورد محصولات متنوع و آب و هوای مناطق جغرافیایی مختلف به دست آورند. در ضمن استفاده از حسگرهای دقیق می‌تواند روند تصمیم‌گیری خودکار و ایجاد فناوری‌های مکمل برای کشت محصولات را تقویت کند.

فناوری استفاده از مجموعه ربات‌ها (Robotic farm swarms)

ایده مطرح شده در مورد این فناوری، ترکیب چندین ربات مورد استفاده برای کشاورزی با هزاران میکرو حسگر است. این ربات‌های مجهز به حسگر می‌توانند برای نظارت بر شرایط زمین یا پیش‌بینی این شرایط و یا حتی برای کشت محصولات و برداشت آن‌ها بدون دخالت انسان‌ها مورد استفاده قرار گیرند. اجرای این فناوری واقعا کاربردی در مقیاس کوچک در آینده میسر خواهد شد.

مهندسی کشاورزی:

مهندسی کشاورزی نیز با فناوری‌هایی در ارتباط است که باعث می‌شود امکان استفاده از ابزار جدید در کشاورزی فراهم شود و کشاورزی به جایگاه‌های جدیدی دست پیدا کند و حتی در زمینه‌های مختلف اقتصادی نیز به رشد و شکوفایی خوبی برسد. یکی از زمینه‌هایی که در مهندسی کشاورزی به آن توجه زیادی می‌شود، زیست شناسی مصنوعی است که امکان برنامه‌ریزی مجدد به‌صورت کارآمد برای تولید سوخت از موجودات تک سلولی، محصول جانبی (فراورده‌هایی که در کنار محصول اصلی به‌صورت ناخواسته تولید می‌شوند) از شیمی آلی و هم چنین تولید وسایل هوشمند را فراهم می‌کند.

سیستم اکولوژیکی بسته:

اکوسیستمی است که از تبادل ماده با فضای بیرونی بی‌نیاز است. در این سیستم‌ها از نظر تئوری، مواد زائد به اکسیژن، مواد مغذی و آب تبدیل می‌شوند تا نیاز موجوداتی که در این اکوسیستم قرار دارند، تأمین شوند. نظیر چنین اکوسیستمی قبلاً در مقیاس‌های کوچک اجرا شده است؛ اما فناوری‌های جدید موجب شده است که امکان ایجاد این اکوسیستم‌ها در مقیاس بزرگ نیز ممکن شود.

زیست‌شناسی مصنوعی:

زیست‌شناسی مصنوعی که ترکیبی از علوم و مهندسی است. این نوع از زیست‌شناسی شامل تعریف مجدد گسترده از علم زیست‌شناسی و توسعه آن است و هدف آن نیز طراحی، تولید و اصلاح سیستم‌های زیستی مهندسی است که برای پردازش اطلاعات، دستکاری در مواد شیمیایی، ساختن مواد و ایجاد ساختارها، تولید انرژی، تأمین موادغذایی و حفظ سلامت انسان و بهبود آن و هم چنین محافظت از محیط پیرامونی انسان، طراحی شده‌اند.

مزارع عمودی:

این روش توسعه کشاورزی در محیط شهری به‌صورت عمودی است. در این روش نوین، گونه‌های گیاهی یا جانوری در آسمان خراش‌هایی که به همین منظور ساخته شده‌اند و یا آسمان خراش‌های چند منظوره، پرورش داده می‌شوند. در مزارع عمودی از فناوری‌هایی مشابه فناوری‌های مورد استفاده در خانه‌های شیشه‌ای استفاده می‌شود. که گیاهان علاوه‌بر نور طبیعی با سیستم‌های روشنایی با مصرف کم، نیز تقویت می‌شوند. از مزایای آن برداشت محصول در همه فصول سال، محافظت محصولات از شرایط بد آب و هوایی، خودکفایی شهرها در تولید محصولات کشاورزی موردنیاز خود و کاهش هزینه‌های حمل‌ونقل محصولات می‌شود.

کشاورزی شهری و داخلی:

در حال حاضر حدود 20 درصد از موادغذایی جهان در محیط‌های شهری تولید می‌شود و صنعت چند میلیارد دلاری را به خود اختصاص داده است.

یکی از کمپانی‌ها اقدام به ایجاد روشی برای توسعه کشاورزی خانگی کرده و سیستمی راه‌اندازی کرده است که در آن گیاهان و سبزی‌های دارویی به‌صورت خودکار رشد می‌کنند و از طریق گوشی هوشمند روند رشد آن‌ها کنترل می‌شود. این سیستم شامل پمپ، چراغ‌های روشنایی و فیلترهای هوای کربنی است و موادمغذی برای رشد گیاهان را فراهم می‌کند.

ضمن اینکه سیستم موجود نقش یک میزبان برای سنسورهای محیطی را ایفا و با استفاده از یک دوربین HD، اطلاعات موردنیاز را به گوشی هوشمند ارسال می‌کند. با این حال، از لحاظ مصرف انرژی الکتریسیته، این سیستم چندان مقرون به صرفه نیست و می‌توان برای اجرای مفید آن به برنامه‌های کاربردی انرژی خورشیدی امیدوار بود.

روش نوآورانه دیگری در کشاورزی شهری ابداع شده است که برای رشد محصولات از کانتینرهای مخصوص حمل‌ونقل روی یک کامیون استفاده می‌شود و تمام امکانات موردنیاز برای رشد محصول را در آن فراهم می‌کند.

به علاوه، این امید وجود دارد که با به کارگیری اینترنت اشیا بتوان نظارت دقیق‌تری بر شرایط رشد محصولات کشاورزی داشت. این تکنولوژی به کشاورزان این توانایی را می‌دهد که محصولات خود را از راه دور کنترل و ویژگی‌های رشد گیاه از قبیل دما، رطوبت سطح دی اکسید کربن را ارزیابی کنند.

ضمن اینکه زنگ‌های هشداری وجود دارند که در صورت خارج‌شدن شرایط از حالت ایده‌آل به صدا در می‌آیند. علاوه‌بر این، اطلاعات جمع‌آوری شده کمک می‌کند تا سرویس‌هایی که به کشاورزان داده می‌شود؛ بهبود یابد و چشم‌انداز بهتری در اختیار مشتریان برای استفاده از محصولات فراهم شود. البته باغبانی در کانتینر در فضای شهری، جدید نیست؛ اما با توجه به این که در این کانتینرها از آب به‌صورت بهینه استفاده می‌شود، در مناطقی که خشک سالی وجود دارد روش مفیدی خواهد بود.

حشرات خوراکی و مواد مغذی گیاهی:

حشرات بخش بزرگی از موادغذایی جهان را تشکیل می‌دهند. معمولاً در بسیاری از کشورهای غیر غربی با استفاده از مقدار کم کربن به پرورش و اصلاح نژاد آن‌ها پرداخته می‌شود. با تکیه بر فناوری اینترنت اشیا و اتوماسیون، سیستم‌های کشاورزی هوشمند را طراحی کرده‌اند که به سادگی برای رشد حشرات به کار برده می‌شوند. این سیستم از ادغام سنسور با یک پلتفرم ثبت داده‌ها ساخته شده است و اطلاعات را تحلیل و بهینه‌سازی می‌کند و در مانیتور نمایش می‌دهد. در این میان، یک اپلیکیشن مرتبط وجود دارد که وضعیت سلامت حشرات را ردیابی می‌کند.

از طرفی این تکنولوژی توانسته است راه خود را در مکمل‌های غذایی نیز باز کند. هر چند ارتباط این بخش با کشاورزی یا تولید مورد بحث است، اما قطعاً در فرآیند آن تکنولوژی حضور دارد.

پهپادها:

این دستگاه‌ها نقشه زمین کشاورزی را تهیه می‌کنند و تصاویر هوایی از وضعیت محصولات کاشته شده را ارائه می‌دهند.

سامانه ضد تگرگ:

این سامانه با استفاده از گاز مایع، بر اثر شلیک‌های پی درپی و با ایجاد ارتعاشات صوتی و حرارتی، سلول‌های هسته مرکزی مولکول تگرگ را در داخل ابر تگرگ‌زا شکسته و به باران تبدیل می‌کند؛ در واقع سامانه ضد بارش تگرگ این امکان را به وجود می‌آورد که قبل از بارش تگرگ و با پیش‌بینی وضع هوا و مشاهده عینی ابرها، با تبدیل تگرگ به باران، از خسارات احتمالی پیشگیری کند.

نکته اقتصادی قابل تأمل آن است که حتی اگر دستگاه طی 10 سال فقط یک بار عمل کند و موجب پیشگیری خسارت در محدوده پوششی خود شود، با کل هزینه‌های انجام گرفته برابری می‌کند. همچنین این دستگاه نه تنها هیچ‌گونه عوارض زیست محیطی ندارد، بلکه گاهی نیز حتی موجب افزایش مقدار و شدت باران می‌شود.

این دستگاه شامل مخزن انفجار، لوله پرتاب و هدایت، مخازن ذخیره گاز، لوازم کنترل فشار، سامانه ایجاد اشتعال، فرمان و تأمین انرژی اعم از باتری و تابلو خورشیدی است و کاربرد می‌تواند به‌صورت دستی و یا با ارسال پیامک از طریق تلفن همراه و قابلیت دریافت و پردازش داده‌های هواشناسی به روش GIS با این دستگاه کار کند.

سامانه ضد تگرگ دارای یک ژنراتور تولید موج انفجاری می‌باشد که یک موج فشاری مخصوص به نام «سالیتون» است ایجاد کرده و انرژی پر قدرت حاصله از انفجار بعد از عبور از گلوی بالای محفظه به سمت دهانه مخروطی شکل هدایت می‌شود و در این موقع در تمامی جهات به ارتعاش در می‌آید. سالیتون (موج فشاری) به عنوان یک پرتابه به سمت فضا و داخل ابرهای تندری با سرعت صوت شلیک و هدایت می‌شوند. این حرکت موجب ایجاد یک صدای سوت مانند شده که در بعضی شرایط آب و هوایی صدایی شبیه سوت بخار را ایجاد می‌کند. این صدا در نزدیکی سامانه به مدت 30 ثانیه قابل شنیدن می‌باشد.

امواج صوتی مذکور بعد از رسیدن به ابرها دارای پتانسیل تولید تگرگ باعث ایجاد پدیده لرزش «توربلانس» در آن‌ها می‌شود. این فرایند ایجاد لرزش توسط امواج، موجب اختلال در بهم پیوستن طبیعی ذرات و کریستال‌های یخی در همان مراحل اولیه رشد و نمو و تشکیل ذرات تگرگ می‌شود و متعاقب آن بارش به صورت قطرات لطیف باران و یا برف خفیف ادامه می‌یابد.

عملکرد این سیستم‌ها بنا به ماهیت عملیاتی که دارند، نسبی بوده و بستگی به پتانسیل ابرها دارد و جهت حصول نتیجه مطلوب می‌بایستی سامانه حداقل چند دقیقه قبل از واردشدن ابرهای تندری به ناحیه تحت پوشش فعال شود. این سامانه به فرایند تشکیل بارش‌ها نه چیزی را اضافه، نه چیزی را کم می‌کند و تنها کاری که انجام می‌دهد، ساختار بارش را در حین شکل‌گیری آن‌ها به نحو سودمندی اصلاح می‌کند و هیچ نقشی در قطع بارش‌ها و یا شروع مجدد آن‌ها ندارد. 

واحد یادگیری 5: به کارگیری فناوری جدید در کشاورزی

ابر جاذب‌ها «Super Absorbent»:

ایران به عنوان کشوری با آب و هوای خشک و نیمه خشک، همواره با مشکل کمبود آب روبروست. یکی از مسائل مهم بخش مصرف آب مسئله آبیاری در کشاورزی است که در تولید محصولات مختلف با کیفیت مطلوب، اهمیت بسیاری دارد. با توجه به این موضوع که کل آب مصرفی در ایران حدود 90 میلیارد متر مکعب در سال می‌باشد، حدود 80 میلیارد متر مکعب آن در بخش کشاورزی مصرف می‌شود. از این مقدار 65 درصد آن به علت شیوه‌های غلط و روش‌های ناکارآمد سنتی آبیاری هدر می‌رود. خشک سالی و فجایع زیست محیطی، پیامد هدرروی بی رحمانه آب است. محدودیت منابع آب کشور، ضرورت صرفه‌جویی در مصرف آب را روشن می‌سازد. اعمال مدیریت صحیح و به‌کارگیری تکنیک‌های پیشرفته به منظور حفظ ذخیره رطوبتی خاک و افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک از جمله اقدامات مؤثر برای افزایش راندمان آبیاری و در نتیجه بهبود بهره‌برداری از منابع محدود آب کشور می‌باشد. دستیابی به اهداف فوق‌الذکر (حفظ ذخیره رطوبتی، افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک و …) با انجام اقداماتی نظیر استفاده از کود سبز و آلی، مالچ گیاهی و مصنوعی، ایجاد پوشش گیاهی و یا استفاده از مواد اصلاح‌کننده نظیر تورب، پرلیت و پلیمرها میسر می‌باشد. برای مقابله با این مسائل و مشکلات، به کارگیری شیوه‌های نوین آبیاری لازم می‌باشد. هم چنین نفوذ آب ناشی از بارندگی و آبیاری به لایه‌های زیرین خاک و دور از دسترس ریشه گیاه است که به مشکل کمبود آب دامن می‌زند. بنابراین ارائه راه کارهائی در جهت بهینه‌سازی مصرف آب در کشاورزی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

امروزه پیشرفت سریع علم در زمینه‌های گوناگون که جهان را به سمت زندگی آسان سوق داده و با رفع نیازهای ضروری، سعی در حفظ منابع طبیعی نموده است و باعث شده تا مواد مصنوعی و سنتزی اهمیت و جایگاه ویژه‌ای پیدا کنند. یکی از این مواد که مخزن ذخیره‌ای کوچکی برای حفظ و نگهداری مایع حیات بشر بوده و در عصر حاضر که کم آبی و خشک سالی متوالی باعث شده تا اکثر نقاط جهان با خطر خشکی روبه‌رو شوند، ابرجاذب‌ها هستند. ابر جاذب‌ها مواد بسپاری هستند ابر جاذب‌های پلیمری به موادی گفته می‌شود که قادر به جذب آب بوده ولی در آب حل نمی‌شوند. پلیمرهای ابر جاذب، مواد صددرصد آلی هستند که قادرند به طریق فیزیکی و شیمیایی از ده‌ها تا هزاران برابر وزن خود آب یا محلول‌های آبی را جذب کنند. برخلاف موادی چون اسفنج که جذب آب در آن‌ها فیزیکی است، جذب شیمیایی آب سبب می‌شود که آب مدت طولانی حتی تحت فشار در داخل این پلیمرها حفظ شود. این ابر جاذب‌ها ابتدا به صورت پودر خشک هستند که به‌راحتی می‌توان آن را با خاک مخلوط کرد. این ذرات پودری در زمان بارندگی و آبیاری که آب وارد زمین می‌شود، با جذب آب به‌صورت ژل در می‌آیند و مقدار زیادی آب را در خود ذخیره می‌کنند و به این ترتیب از هدررفتن آب و املاح مفید خاک به لایه‌های زیرین و دور از دسترس ریشه گیاه جلوگیری می‌شود. این ژل‌ها (شکر مانند) به‌صورت منابع آبی در خاک عمل می‌کنند و زمانی که رطوبت خاک کم شود، به‌طور تدریجی آب را به خاک می‌دهند. آن‌ها با فرایند تورم و رهایش متوالی که انجام می‌دهند، باعث ایجاد تخلخل در ساختار خاک شده و وجود این تخلخل امکان جریان آب و هوا را در خاک فراهم می‌سازد. استفاده از این مواد باعث می‌شود که اولاً، فواصل آبیاری طولانی‌تر شده ثانیاً، میزان مصرف آب بسیار کمتر شود. ضمن اینکه بسیاری از املاح مفید خاک هم هدر نمی‌رود. بر این اساس، با توجه به اینکه ایران از نظر آب و هوایی جزء مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می‌شود، استفاده از روش‌های کاهش مصرف آب از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است.

تحقیقات انجام شده در مورد تأثیر آن‌ها در خاک در شرایط کم آبی روی برخی گیاهان موفقیت‌آمیز بوده و این خود به دلیل مناسب‌بودن قیمت، سهولت ساخت و مصرف، زیست سازگاربودن و همچنین طیف وسیع کاربرد آن‌ها می‌باشد.

مزایای استفاده از سوپر جاذب‌های کشاورزی:

- صرفه‌جوئی در مصرف آب به میزان قابل توجه و کاهش هدرروی آب (50 تا 70 درصد صرفه‌جویی در مصرف آب کشاورزی)
- افزایش بازده و تولید محصول
- افزایش سطح زیرکشت زمین‌های کشاورزی
- جلوگیری از هدر روی آب آبیاری
- صرفه‌جویی در زمان آب‌دهی و در نتیجه کاهش دفعات آبیاری و طبعاً کاهش هزینه‌های اجرائی
- جلوگیری از شست‌وشوی کود و موادغذائی خاک به ویژه در سطوح شیب‌دار
- امکان کشت در سطوح شیب‌دار
- ایجاد خلل و فرج در خاک به دلیل عمل تناوبی جذب و دفع که به بهبود تهویه خاک می‌انجامد و هوادهی خاک را بهتر می‌کند.
- تکرار عمل جذب و دفع آب به مدت حدود پنج سال
- عدم ایجاد آلودگی‌های زیست محیطی
- استفاده بهینه از کودهای شیمیایی و سموم کشاورزی
- امکان کشت در مناطق کم آب و بیابانی و استفاده از بارندگی‌های پراکنده
- جلوگیری از تنش‌های ناشی از نوسانات رطوبتی
- کاهش فشردگی خاک و امکان تهویه بهتر خاک
- جلوگیری از هدر رفت آب در زمین‌های کشت شده
- کشت بدون خاک و کشت قارچ
- کاهش تلفات در پرورش و جابه‌جایی قلمه و نهال
- تقویت ریشه‌زایی و بالابردن درصد جوانه‌زنی
- نگهداری عناصری مانند نیترات‌ها، فسفات‌ها، پتاسیم، روی، آهن و انواع ویتامین‌ها در خود و جلوگیری از هدررفتن آن‌ها
- و نهایتاً کاهش هزینه‌ها و افزایش درآمد

معرفی سوپر جاذب:

ژل به ماده‌ای گفته می‌شود که وقتی در حلال خود قرار گیرد، حلال خود را جذب و متورم می‌گردد ولی حل نمی‌شود و حلال جذب کرده خود راحتی تحت فشار نیز از دست نمی‌دهد. در صورتی که ژل آب دوست باشد آن را هیدروژل می‌نامند. هیدروژل سوپر جاذب پلیمری (درشت مولکولی) آب دوست است که قابلیت جذب و نگهداری مقادیر زیادی آب و محلول‌های آبی را دارد (100 تا 1000 برابر)

کاربرد استفاده از هیدروژل‌های ابرجاذب، جدیدترین شیوه‌های آبیاری برای مناطق خشک است که به کمک آن می‌توان تا 50 درصد اتلاف آب آبیاری و در نتیجه مصرف آب را کاهش داد. در حقیقت برای گیاه به منزله آب انبارهای زیبایی هستند که در موقع نیاز ریشه به راحتی آب را در اختیار آن قرار می‌دهند. این مواد پس از 7- 3 سال بسته به نوع آن در خاک توسط میکروارگانیسم‌ها تخریب می‌شوند. هیدروژل به علت تغییر حجم مداوم که به دلیل جذب آب و از دست‌دادن آب پیدا می‌کنند؛ میزان هوا را در خاک افزایش داده و باعث تهویه بیشتر خاک می‌شوند. بر اساس منشأ یا ساختار ابرجاذب‌ها را به دو گروه اصلی پایه طبیعی و سنتزی تقسیم می‌کنند.

بسپارهای پایه طبیعی به چند دلیل مورد توجه بوده و در سال‌های اخیر مورد مطالعه طیف وسیعی از صنایع قرار گرفته‌اند. از جمله این دلایل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

- زیست سازگاری و زیست تخریب‌پذیری
- استفاده از منابع تجدیدپذیر مانند نفت، گاز و زغال سنگ به جای منابع غیر قابل تجدید
- ارزان‌بودن بسپارهای تولیدشده
- فراوانی، تنوع و گستردگی آن‌ها

کاربرد هیدروژل‌های ابرجاذب:

با توجه به این که بسپارهای ابرجاذب زیرگروه خانواده هیدروژل‌ها هستند، محصولات ایجادشده از این مواد بسیار متنوع‌اند. بسته به ماده به کار رفته در ابرجاذب‌ها که باعث تفاوت در ساختار آن‌ها می‌شود، کاربرد، وظیفه و خواص متفاوتی را می‌توان از ابرجاذب‌ها انتظار داشت. با توجه به تولید سالیانه این مواد در دنیا که بیش از یک میلیون تن در سال می‌رسد، مصارف گسترده این دسته از ترکیبات تایید می‌گردد.

خواص سوپر جاذب کشاورزی:

مهم‌ترین خواص و مشخصات سوپر جاذب خوب را می‌توان به شرح زیر عنوان کرد:

1- آب و محلول‌های آبی را بیشتر جذب کند.
2- قوام و شکل هندسی اولیه را بیشتر حفظ کند.
3- سرعت جذب آب بیشتری داشته باشد.
4- محلول جذب کرده خود را به آرامی به محیط برگرداند.
5- در مقابل نور پایدار باشد.
6- ارزان باشد.
7- اجزای انحلال‌پذیر آن هر چه کم‌تر باشد.
8- حفظ خواص و دوام آن در مرحله انبارداری و در شرایط مصرف هر چه بیشتر باشد.
9- بی رنگ و بی بو باشد.
10- کاملاً غیر سمی بوده و قابل تخریب درمحیط زیست باشد.
11- در مقابل عوامل زیستی و شیمیایی پایدار باشد.
12- خنثی باشد (pH آن در اثر جذب آب و تورم تغییر نکند.)

سوپر جاذب و محیط زیست:

با توجه به تحقیقات انجام‌شده در زمینه تولید و مصرف این مواد نتایج زیر حاصل شده است:

1- سوپر جاذب‌ها هرگز به مواد اولیه سمی خود تبدیل نمی‌شوند و به‌طور کامل غیر سمی هستند.
2- سوپر جاذب‌ها مواد خنثی و بی اثرند که مصرف آن‌ها در کشاورزی، آلودگی خاک و محیط زیست را به دنبال نخواهد داشت و ایمنی استفاده آن‌ها در خاک به‌وسیله مؤسسات تحقیقاتی معتبر جهانی تایید شده است.

نقش هیدروژل‌های ابرجاذب در کشاورزی:

جذب سریع آب و حفظ آن، بازده جذب آب ناشی از بارندگی‌های پراکنده را بالا برده و در صورت آبیاری خاک، فواصل آبیاری را نیز افزایش می‌دهد. مقدار این افزایش بسته به شرایط فیزیکی خاک، آب و هوا و میزان مصرف ابرجاذب در خاک متفاوت است. علاوه بر نگهداری آب، ابرجاذب‌ها به علت تغییر حجم مداوم (انبساط به هنگام تورم و انقباض به هنگام از دست دادن آب) میزان هوا را نیز در خاک افزایش می‌دهند. ابرجاذب‌ها تنش‌های رطوبتی را از بین برده و به سازگاری نباتات کاشته شده با محیط کمک می‌کنند.

هیدروژل‌های ابرجاذب به کار رفته در کشاورزی از نوع پلی آکریل آمید می‌باشند. این ابرجاذب‌ها بی رنگ، بی بو و بدون خاصیت آلایندگی در خاک، آب‌های سطحی و زیرزمینی و هم چنین بافت‌های گیاهی می‌باشند. از نظر بار الکتریکی نیز نوع آنیونی آن در کشاورزی دارای اهمیت ویژه‌ای است، زیرا علاوه‌بر جذب کاتیون‌های مفید برای رشد گیاه، از تثبیت و شست‌وشوی آن در خاک جلوگیری می‌نماید. بدین ترتیب ظرفیت تبادل کاتیونی خاک را افزایش می‌دهد. و مشکلاتی نظیر از بین رفتن پوشش گیاهی که بر اثر تغییر آب و هوا و کمبود آب می‌باشد را رفع می‌کند.

از کاربردهای عمده ابرجاذب‌ها در کشاورزی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

- کاهش میزان پساب (باقیمانده آبیاری) در انواع کشت‌ها
- آبیاری فضای سبز و جنگل‌کاری‌ها با استفاده بهینه از آب (کاهش هزینه‌های آبیاری)
- حفاظت خاک‌های حساس به فرسایش
- افزایش رطوبت خاک به منظور جلوگیری از تنش‌های ناشی از نوسانات رطوبتی
- کشت بدون خاک (مثل قارچ‌ها) و هیدروپونیک
- کاهش تلفات در پرورش و انتقال قلمه و نهال
- امکان کشت و حفظ پوشش گیاهی در سطوح شیب‌دار
- امکان کشت در مناطق بیابانی از طریق جذب سریع آب ناشی از بارندگی و کاهش تبخیر سطحی (کاهش هدر رفتن و تبخیر آب از سطح خاک به دلیل خاصیت موئینگی که در نهایت از شور شدن سطح خاک جلوگیری به عمل می‌آورد.)

نقش ابر جاذب‌ها در صرفه‌جویی آب در کشاورزی:

آب مایه حیات است، غذا به کشاورزی و کشاورزی به آب نیاز دارد. آب عامل اصلی در تولید محصولات کشاورزی است. با توجه به افزایش روز افزون جمعیت و بهره‌برداری بی‌رویه از منابع زمینی و آلوده‌سازی زمین‌های کشاورزی و از بین رفتن پوشش گیاهی بشر ناخواسته باعث بروز تغییرات آب و هوایی و گرم‌شدن هوا و کمبود آب گردیده و تولید کشاورزی با مشکلات شدید روبرو شده است. بدیهی است در چنین وضعیتی هر اقدامی در صرفه‌جویی آب و جلوگیری از هدر رفت آن اهمیت اساسی دارد. کشور ما سرزمینی خشک و کم آب است و متوسط بارندگی سالانه آن حدود 250 میلی‌‌متر می‌باشد.

بدیهی است با استفاده از سوپر جاذب‌ها و هم چنین استفاده از سایر روش‌های نوین آبیاری می‌توان سرزمین‌های خشکی مثل ایران را از نگرانی در خشکسالی از بین برد و از وابستگی به ورود موادغذایی از خارج و بحران اشتغال از طرف دیگر نجات داد. گیاهان حداقل نیازی به آب برای رشد و تولید و عملکرد مطلوب دارند و درصورتی‌که حداقل نیاز آبی بنا به دلائلی نتواند فراهم شود، گیاهان مواجه با تنش خشکی شده و در صورت مصادف‌شدن این تنش با مراحل رشدی حساس به کمبود آب نظیر جوانه‌زنی بذر و گل‌دهی، می‌تواند صدمات جبران‌ناپذیری به محصول وارد آید. موادی نظیر بقایای گیاهی، کود کمپوست، کودهای دامی و سوپر جاذب‌های کشاورزی می‌توانند مقادیر متفاوتی آب در خود ذخیره کرده و قابلیت ذخیره‌سازی آب را درخاک افزایش دهند. آب ذخیره‌شده در این مواد در مواقع کم آبی در خاک آزاد شده و مورد استفاده ریشه قرار می‌گیرد.

میزان مصرف و نحوه استفاده:

سوپر جاذب باید به‌صورت ماده خشک با خاک مخلوط شده و در لایه حداقل 5 تا 10 سانتی‌متری خاک قرار گیرد تا اشعه ماوراء بنفش موجب شکسته‌شدن سریع این مواد نشود.

نحوه استفاده از سوپر جاذب به شرح زیر است:

1- در زمین‌های زراعی:

با توجه به شرائط اقلیمی و خصوصیات مزرعه به ویژه بافت خاک و... حدود 25 تا 40 کیلوگرم سوپر جاذب در هر هکتار خاک استفاده می‌شود و به‌صورت نواری، کودپاش یا دست‌پاش در سطح مزرعه پخش می‌شود و با ابزار مناسب زیر خاک دفن می‌گردد.

2- درختان میوه:

80 تا 100 گرم برای هر درخت توصیه می‌گردد. روش مصرف به این ترتیب است که 3 تا 5 حفره 30 تا 50 سانتی‌متری ایجاد می‌کنیم و مقدار لازم سوپر جاذب را در کف چاله به‌صورت خشک ریخته و روی آن را خاک می‌ریزیم و یا سوپر جاذب‌های خشک را با خاک مخلوط کرده و در ته چاله‌ها می‌ریزیم و روی آن را با خاک پر می‌کنیم. چاله‌ها ترجیحاً در قسمت سایه‌انداز درخت که ریشه‌ها بیش‌تر توسعه می‌یابند؛ کنده شود و حداقل 10 سانتی‌متری پایین‌تر از سطح زمین باشند.

3- انتقال نهال:

برای استفاده سوپر جاذب در انتقال نهال ابتدا ریشه نهال را در ظرف حاوی ژل سوپر جاذب فرو برده و به طریقی که ژل‌ها از ریشه جدا نشوند، نهال را جابه‌جا می‌کنیم. برای تهیه ژل سوپر جاذب یک کیلوگرم سوپر جاذب خشک را در یک بشکه 220 لیتری آب ریخته و منتظر جذب آب توسط سوپر جاذب‌ها می‌شویم. برای کاشت نهال چاله‌ای مناسب اندازه ریشه حفر کرده و سپس مقداری سوپر جاذب را با خاک مخلوط کرده و در اطراف ریشه که در وسط چاله قرار داده شده، می‌ریزیم و چاله را با خاک پر کرده و آبیاری می‌کنیم.

4- چمن:

20 تا 25 گرم سوپر جاذب را برای هر متر مربع و در عمق 1/5 تا 2/5 سانتی‌متری خاک قرار می‌دهیم (به‌صورت دست‌پاش یا بذرپاش) و سپس خاک را برگردانده و به اندازه 10 سانتی‌متر خاک روی آن ریخته و غلتک می‌زنیم و بعد عملیات بذرپاشی را انجام می‌دهیم.

5- گلدان:

سوپر جاذب را با خاک مخلوط کرده (2 تا 3 گرم سوپرجاذب برای هر کیلو خاک) و در قسمت تحتانی گلدان می‌ریزیم تا از هدررفتن آب جلوگیری کند و گلدان را با خاک پر می‌کنیم. در صورتی‌که قصد تعویض و یا تغییر خاک گلدان را نداشته باشیم سوراخ‌هایی در گلدان ایجاد کرده (تا عمق دو سوم گلدان) و سوپر جاذب‌ها را درآن ریخته و فشار داده و سوراخ‌ها را با خاک پرکرده و آبیاری می‌نماییم.

6- قارچ: 

برای استفاده از سوپر جاذب در پرورش قارچ برای هر متر مکعب 2 کیلو سوپر جاذب اختصاص داده و به حد اشباع آبیاری می‌کنیم.

7- خزانه نشاء:

50 تا 120 گرم سوپر جاذب در هر متر مربع و در عمق 10 تا 15 سانتی‌متری استفاده می‌کنیم. 

نانو و علوم کشاورزی

مقدمه:

رشد روزافزون جمعیت و کمبود موادغذایی از یک سو و نابودی بخش مهمی از منابع زیست محیطی کره زمین به دلیل استفاده بی‌رویه از سوی دیگر، لزوم تغییر نگرش جدی نسبت به مدیریت بخش کشاورزی در سطح جهانی را نمایان می‌سازد.

طبق آخرین گزارش سازمان ملل متحد، حدود 800 میلیون نفر از جمعیت جهان دچار فقر غذایی هستند، شمار افراد قرار گرفته در زیر خط فقر (از نظر تأمین انرژی موردنیاز روزانه‌ی بدن) روزبه‌روز در حال افزایش است و این بدان معناست که حفظ نوع بشر در بلند مدت و نجات خیل عظیم انسان‌ها از خطر گرسنگی، نیازمند توجه ویژه متخصصان و سیاست‌مداران امروز جهان به توسعه پایدار و همه جانبه صنعت کشاورزی است. در این بخش، به بررسی کاربردهای فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنایع غذایی پرداخته می‌شود تا به گوشه‌ای از کاربری فناوری نانو در شاخه‌های زراعت، اصلاح نباتات، گیاه پزشکی و آبیاری اشاره گردد و در ادامه، ضمن بررسی کاربرد فناوری نانو در حوزه‌های علوم دامی، صنایع غذایی و ماشین‌آلات کشاورزی، نگاهی اجمالی به وضعیت این علوم در کشورمان خواهیم داشت.

نانو ریشه یونانی «نانس» به معنی کوتوله می‌باشد. فناوری نانو موج چهارم انقلاب صنعتی، پدیده‌ای عظیم می‌باشد که در تمامی گرایش‌های علمی راه یافته است. ماهیت فناوری نانو توانایی کارکردن در تراز اتمی، مولکولی و فراتر از آن در ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر، با هدف ساخت و دخل و تصرف در چگونگی آرایش اتم‌ها یا مولکول‌ها با استفاده از مواد، وسایل و سیستم‌هایی با توانایی‌های جدید و با تغییر این ساختارها و رسیدن به بازدهی بیش‌تر مواد می‌باشد. فناوری نانو فرآیند دستکاری مواد در مقیاس اتمی و تولید مواد و ابزار، به وسیله کنترل آن‌ها در سطح اتم‌ها و مولکول‌هاست.

در واقع اگر همه مواد و سیستم‌ها ساختار زیر بنایی خود را در مقیاس نانو ترتیب دهند؛ آن گاه تمام واکنش‌ها سریع‌تر و بهینه‌تر صورت می‌گیرد و توسعه پایدار پیش گرفته می‌شود. فناوری نانو منجر به تغییرات شگرف در استفاده از منابع طبیعی، انرژی و آب خواهد شد و پساب و آلودگی را کاهش خواهد داد. نانو تکنولوژی قادر است که ابزارهای جدیدی را برای استفاده در بیولوژی مولکولی و سلولی و هم چنین تولید مواد جدید، برای شناسایی اجرام بیماری‌زا معرفی نماید و بنابراین چندین دیدگاه مختلف در نانو تکنولوژی وجود دارد که می‌تواند در علوم کشاورزی و صنایع غذایی، کاربرد داشته باشد. به عنوان مثال امنیت زیستی تولیدات کشاورزی و موادغذایی، سیستم‌های آزادکننده دارو بر علیه بیماری‌های شایع، حفظ سلامتی و حمایت از محیط زیست از جمله کاربردهای این علم می‌باشد.

علم نانوتکنولوژی چیست؟

انجمن ملی نوبنیاد نانوتکنولوژی که یک نهاد دولتی در کشور امریکا می‌باشد، واژه نانوتکنولوژی را چنین توصیف می‌کند: تحقیق و توسعه هدفمند، برای درک و دستکاری و اندازه‌گیری‌های موردنیاز در سطح موادی با ابعاد در حد اتم، مولکول و سوپرمولکول‌ها را نانوتکنولوژی می‌گویند. این مفهوم با واحدهایی از یک تا صد نانومتر، همبستگی دارد. دراین مقیاس خصوصیات فیزیکی، بیولوژیکی و شیمیایی مواد تفاوت اساسی با یکدیگر دارند و غالباً اعمال غیر قابل انتظار از آن‌ها مشاهده می‌شود. در سیستم کشاورزی امروزی، اگر دامی مبتلا به یک بیماری خاص شود، می‌توان چند روز و حتی چند هفته یا چند ماه قبل علائم نامحسوس بیماری را شناسایی کرد و قبل از انتشار و مرگ و میر کل گله، دامدار را برای اخذ تصمیمات مدیریتی و پیش‌گیری‌کننده آگاه کند و بنابراین می‌توان نسبت به مقابله با آن بیماری اقدام نمود. نانوتکنولوژی به موضوعاتی در مقیاس هم اندازه با ویروس‌ها و سایر عوامل بیماری‌زا می‌پردازد و بنابراین پتانسیل بالایی را برای شناسایی و ریشه‌کنی عوامل بیماری‌زا دارد. نانوتکنولوژی امکان استفاده از سیستم‌های آزادکننده داروئی را که بتواند به‌طور طولانی مدت فعال باقی بماند، فراهم می‌کند. به عنوان مثال استفاده از سیستم‌های آزادکننده دارو، می‌توان به ایمپلنت‌های ابداع‌شده مینیاتوری در حیوان اشاره کرد که نمونه‌های بزاقی را به‌طور مستمر کنترل می‌کنند و قبل از بروز علائم بالینی و تب، از طریق سیستم‌های هشداردهنده وسنسورهای ویژه، می‌تواند احتمال وقوع بیماری را مشخص و سیستم خاص آزادکننده داروی معینی را برای درمان موثر توصیه کنند. طراحی سیستم‌های آزادکننده مواد دارویی، یک آرزو و رویای همیشگی محققان برای سیستم‌های رهاکننده داروها، موادمغذی و پروبیوتیک‌ها بوده و می‌باشد. نانوتکنولوژی به عنوان یک فناوری قدرتمند به ما اجازه می‌دهد که نگرشی در سطح مولکولی و اتمی داشته و قادر باشیم که ساختارهایی در ابعاد نانومتر را بیافرینیم. برای تعیین و شناسایی بسیار جزئی آلودگی‌های شیمیایی، ویروسی یا باکتریایی در کشاورزی و صنایع غذایی معمولا از روش‌های بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی استفاده می‌شود. در روش‌های اخیر نانوتکنولوژی برای استفاده توام این روش‌ها، یک سنسور در مقیاس نانو طراحی کرده‌اند. در این سیستم جدید، مواد حاصل از متابولیسم و رشد باکتری‌ها با این سنسورها تعیین می‌گردد.

نانو در ایران:

در ایران چند سالی است که تکنولوژی نانو به عنوان یکی از مهم‌ترین تحقیقات زیربنایی کشور مورد توجه قرار گرفته است. نظریه نانو حدود 40 سال پیش در دنیا مطرح شد و با تلاش‌های اریک درکسلر در دهه‌های 80 و 90 بسیار رشد یافت و به عنوان یک تکنولوژی نوین به بشر معرفی شد. در کشور ما نیز برای برخورداری از فناوری‌های نوین تلاش‌هایی صورت پذیرفته است. در چند سال اخیر برنامه‌ریزان کشور بنا بر اهمیت بسیار زیاد نانوتکنولوژی، سیاست‌های تشویقی خوبی را برای حمایت از تحقیقات در این بخش به‌کار برده‌اند.

به نظر می‌رسد که محققان کشورمان پاسخ مناسبی به سرمایه‌گذاری دولت در بخش نانو تکنولوژی داده‌اند و رسیدن به اهداف برنامه دولت جمهوری اسلامی ایران که همانا قرار گرفتن کشور ایران در میان 15 کشور برتر دنیا در زمینه نانو تکنولوژی است، روزبه‌روز به واقعیت نزدیک می‌شود.

جالب است بدانیم با پیشرفت‌های بسیار خوب ایران در نانو تکنولوژی به عنوان مرکز نانو تکنولوژی در جهان اسلام انتخاب شده است، چرا که ایران پیشرفته‌ترین کشور اسلامی در این علم است.

کاربردهای فناوری نانو در شاخه‌های مختلف کشاورزی:

فناوری نانو هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است. علوم کشاورزی نیز از این قاعده جدا نیستند. تا به حال کاربردهای متعددی از فناوری نانو در کشاورزی، صنایع غذایی و علوم دامی مطرح شده است. رابطه میان فناوری نانو و علوم کشاورزی در زمینه‌های زیر قابل بررسی است:

- نیاز به امنیت در کشاورزی و سیستم‌های تغذیه‌ای
- ایجاد سیستم‌های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماری‌های گیاهی
- خلق وسایل جدید برای پیشرفت در تحقیقات بیولوژی و سلولی
- بازیافت ضایعات حاصل از محصولات کشاورزی

از بین تدابیر موجود در مدیریت آفات کشاورزی استفاده از آفت‌کش‌ها و سموم سریع‌ترین و ارزان‌ترین روش برای واکنش به یک وضعیت اضطراری است.

روش‌های کنترل زیستی در حال حاضر بسیار هزینه‌بر هستند. در این روش‌ها کنترل آفت از طریق یکی از دشمنان طبیعی آن آفت صورت می‌گیرد. امروزه مصرف بی‌رویه آفت‌کش‌ها مشکلات زیادی را ایجاد کرده‌اند. این مشکلات شامل اثرات سوء بر سلامت انسان (ایجاد مسمومیت‌های حاد یا بیماری‌های مزمن)، تأثیر این مواد بر حشرات گرده افشان و حیوانات اهلی مزارع و هم چنین ورود این مواد به آب و خاک و تأثیر مستقیم و غیر مستقیم آن در این نظام‌های زیستی است.

مصرف بی‌رویه آفت‌کش‌ها محصولات کشاورزی را نیز به منبع ذخیره سم تبدیل می‌کند.

مهم‌ترین سؤال در زمینه استفاده از آفت‌کش‌ها این است که چقدر از این سموم استفاده کنیم؟

استفاده از داروهای (سموم) هوشمند در ابعاد نانو می‌تواند راه حل مناسبی باشد. این داروها که قابلیت حرکت در گیاه را دارند، در بسته‌هایی که حاوی نشانی خاصی هستند قرار می‌گیرند. برچسب نشانی، یک کد مولکولی است که روی بسته نصب شده و به بسته اجازه می‌دهد که به بخشی از گیاه که مورد حمله عامل بیماری یا آفت قرار گرفته تحویل داده شود. این ناقلین در ابعاد نانو هم چنین دارای خود تنظیمی نیز هستند، به این معنی که دارو فقط به میزان لازم به بافت گیاهی تحویل داده می‌شود.

دقت در ردیابی بافت هدف و میزان اندک اما مؤثر دارو باعث می‌شود که استفاده از سموم در کشاورزی به حداقل برسد.

نانو حسگرهای زیستی در بسته‌های غذایی نیز وجود دارد که در صورت شروع فساد موادغذایی می‌توانند هشداردهنده باشند.

از دیگر کاربردهای فناوری نانو در صنایع غذایی ایجاد پلاستیک‌های جدید در صنعت بسته‌بندی موادغذایی است. در تولید این پلاستیک‌ها از فناوری نانو ذرات استفاده شده است. اکسیژن مسئله‌سازترین عامل در بسته‌بندی موادغذایی است، زیرا این عنصر باعث فساد چربی موادغذایی و هم چنین تغییر رنگ آن‌ها می‌شود. در این پلاستیک جدید نانو ذرات به‌صورت زیگزاگ قرار گرفته‌اند و مانند سدی مانع از نفوذ اکسیژن می‌شوند. به بیان دیگر مسیری که گاز باید برای ورود به بسته طی کند طولانی می‌شود. به همین خاطر موادغذایی در این بسته‌ها تازگی خود را بیشتر حفظ می‌کنند. با طولانی‌تر کردن مسیر حرکت مولکول‌های اکسیژن، موادغذایی دیرتر فاسد می‌شوند.

فناوری نانو با استفاده از فرآیندهای طبیعی زیستی، شیمیایی و فیزیکی در بازیافت مواد باقی مانده از محصولات کشاورزی و تبدیل آن‌ها به انرژی و یا مواد شیمیایی صنعتی نیز نقش دارد. به‌طور مثال از زمان برداشت پنبه تا تولید پارچه بیش از 25% الیاف به ضایعات تبدیل می‌شوند. در دانشگاه کرنل در آمریکا روشی تحت عنوان «ریسندگی الکتریکی» ابداع‌شده که با استفاده از این روش از ضایعات پنبه محصولاتی مانند کلاف‌های پنبه و نخ البته با کیفیت پایین‌تر تولید می‌کنند. دانشمندان علوم پلیمر از این روش برای تولید نانوفیبرها از سلولز که %90 الیاف پنبه را تشکیل می‌دهد، استفاده کرده‌اند و الیافی کمتر از 100 نانومتر تولید کرده‌اند که 1000 بار کوچک‌تر از الیاف فعلی است.

یکی از کاربردهایی که برای این الیاف ریز سلولزی بیان شده جذب آفت‌کش‌ها و کودهای شیمیایی از محیط برای جلوگیری از ورود آن‌ها به اکوسیستم و رهاکردن مجدد این مواد در محیط در مواقع موردنیاز است. از دیگر محصولات فناوری نانو، نانوکاتالیزورها هستند که قابلیت تبدیل روغن‌های گیاهی به سوخت را جهت ایجاد منابع جدید انرژی دارند.

پیشرفت در زمینه علوم گیاهی، کشاورزی و صنایع غذایی رابطه مستقیمی با پیشرفت در تحقیقات زیست‌شناسی سلولی و مولکولی دارد. تولید ابزارهای جدید تحول شگرفی در تحقیقات سلولی و مولکولی ایجاد کرده است. امروزه میکروسکوپ‌هایی که قابلیت ایجاد مشاهده در مقیاس نانو را دارند، در توسعه علوم زیستی نقش مهمی را ایفا می‌کنند.

فناوری نانو به عنوان یک فناوری بین رشته‌ای و پیشتاز رفع مشکلات و کمبودها در بسیاری از عرصه‌های علمی و صنعتی، به خوبی جایگاه خود را در علوم کشاورزی و صنایع وابسته آن به اثبات رسانیده است. فناوری نانو کاربردهای وسیعی در همه مراحل تولید، فراوری، نگهداری، بسته‌بندی و انتقال تولیدات کشاورزی دارد.

ورود فناوری نانو به صنعت کشاورزی و صنایع غذایی متضمن افزایش میزان تولیدات و کیفیت آن‌ها، در کنار حفظ محیط زیست و منابع کره زمین است.

استفاده از فناوری نانو در صنعت کشاورزی، آینده روشنی در شکل‌گیری فرآیندهای کشاورزی و افزایش دقت در این کار، ترسیم نموده است؛ به عنوان مثال نانوحسگرهای پراکنده شده در یک مزرعه می‌توانند همه موارد مربوط به آن را، از مواد مقوی و میزان آب گرفته تا وجود بیماری‌ها، قارچ‌ها و آفت‌های دیگر، اندازه‌گیری کنند.

این حسگرها می‌توانند برای رساندن مقدار مشخص و دقیقی از یک آفت‌کش یا کود، با نانو ذرات یا نانوکپسول‌ها برهم کنش داشته باشند. این کار می‌تواند منجر به کاهش هزینه و میزان پراکندگی این مواد شیمیایی در محیط‌های کشاورزی شود. چنین تراشه‌هایی می‌توانند در رساندن میزان مشخصی از داروهای واکسیناسیون و مواد درمانی دیگر نیز مورد استفاده قرار گیرند.

از دیگر زمینه‌های جذاب که در فناوری نانو مطرح است می‌توان به استفاده از گیاهان در تولید مستقیم مواد اولیه در صنعت فناوری نانو اشاره نمود. از کاربردهای آن‌ها می‌توان به افزایش ماندگاری غذا، تغییر خواص، افزایش ارزش‌غذایی و تغییر مزه اشاره نمود. در ادامه نگاهی دقیق‌تر به کاربردهای گسترده فناوری نانو در هریک از زیرشاخه‌های صنعت کشاورزی داریم.

کاربردهای نانو در زراعت

1- کشاورزی دقیق

به‌طور کلی کشاورزی دقیق یک نوع نگرش جدید در مدیریت مزرعه است. امروزه با استفاده از نانوحسگرها مشخص می‌شود که هر قسمت کوچک از مزرعه به چه میزان عناصر غذایی و سم نیاز دارد و بدین وسیله از آلودگی محیط زیست جلوگیری کرده، سلامت محصولات و افزایش بازده اقتصادی را ممکن می‌سازد. نانوحسگرها می‌توانند با کنترل دقیق و گزارش‌دهی به موقع نیازهای گیاهان به مرکز پردازش اطلاعات سیستم را در نگهداری محصولات یاری نماید.

2- ایجاد گلخانه‌های کم هزینه‌تر با هدف صرفه‌جویی در مصرف انرژی و دوام بیشتر در برابر رطوبت

ساختارهای نانویی می‌توانند گلخانه‌هایی در حجم کم اما انبوه پدید آورند که تقریباً برابر با 10 درصد کل مزارع زیر کشت موجود، می‌توانند جمعیت کنونی جهان را تغذیه نمایند. در این صورت میلیون‌ها هکتار از زمین‌های کشاورزی به محیط‌های طبیعی برای سکونت حیوانات در سراسر جهان باز گردانده می‌شوند.

کاربردهای نانو در گیاه پزشکی

علم گیاه پزشکی نیز از پیشرفت‌هایی که فناوری نانو به ارمغان آورده است بی بهره نشده است. فناوری نانو می‌تواند علم گیاه پزشکی را دگرگون کند. دستاوردهای جدید ناشی از فناوری نانو مانند تیمار مولکولی بیماری‌ها، ردیابی سریع بیماری‌ها، افزایش توانمندی گیاهان برای جذب موادغذایی همگی از عوامل تحول‌زا در بهبود کارایی علم گیاه پزشکی می‌باشند.

در حال حاضر بیماری‌های گیاهی از روی علائم مانند تغییر رنگ یا تغییر شکل اندام‌ها شناسایی می‌شوند ولی مسئله اینجاست که این علائم مدت‌ها پس از ورود عامل بیماری به بافت گیاه بروز پیدا می‌کنند به همین خاطر با سریع‌ترین اقدام‌ها برای جلوگیری از شیوع بیماری، باز هم مقداری از محصول از بین می‌رود، در نتیجه نیاز به ابزاری که به کمک آن بتوان در همان مراحل ابتدایی ورود عامل بیماری، آن را کنترل و مهار کرد بسیار ضروری به نظر می‌رسد.

حسگرهای هوشمند و سیستم‌های حمل هوشمند به منظور ردیابی و مبارزه سریع و مفید با ویروس‌ها و سایر عوامل بیماری‌زا گیاهی به‌کار می‌روند. نانو حسگرهای زیستی، ابزارهایی هستند که از تلفیق ابزارهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی به دست آمده‌اند. این حسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادرند که تغییرات ایجادشده در مولکول‌های اطراف خود را گزارش دهند. این گزارش‌ها توسط سیگنال‌هایی که مبدل انرژی به تناسب با مقدار آلودگی تولید می‌کند دریافت می‌شوند. بنابراین اگر تجمع زیادی از عامل بیماری در اطراف این حسگرها وجود داشته باشد سیگنال‌های قوی فرستاده می‌شوند. ارزیابی حضور آلاینده‌ها در محیط توسط حسگرها در چند دقیقه میسر است اما با استفاده از روش‌های رایج حداقل 48 ساعت زمان برای تشخیص نیاز است.

هم چنین تیمار مولکولی بیماری‌ها، ردیابی سریع بیماری‌ها، افزایش توانمندی گیاهان برای جذب مواد موردنیاز با استفاده از این فناوری قابل دسترسی است.

کاربردهای نانو در آبیاری مزارع کشاورزی:

استفاده از فناوری نانو برای تولید قطره چکان‌های تنظیم‌کننده فشار و مقاوم به نفوذ ریشه، لوله‌های پلاستیکی تراوا و لوله‌های رسی، از مهم‌ترین دستاوردهای فناوری نانو در علم آبیاری می‌باشند.

تولید محصولات نانویی

تاکنون محصولات مختلف نانویی در دنیا تولید شده و برخی از آن‌ها به شکل تجاری در دسترس قرار گرفته است. از جمله کارهای صورت گرفته در نانوتکنولوژی سبز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد: استفاده تایلند از این فناوری به منظور تولید نوع جدیدی از برنج (بی تفاوت نسبت به طول شب، پاکوتاه و معطر) و ابریشم (ضد آب و با قدرت جذب کمتر گرد و غبار) تولید نوعی نانوبرنج توسط شرکت نانورایس ایتالیا که 2 برابر وزن خود آب جذب می‌کند. تولید نانو کودها و نانو سم‌ها در مقیاس آزمایشگاهی در ایران نیز موسسات مختلفی در این زمینه در حال کار می‌باشند که از این بین می‌توان به پژوهشکده مهندسی جهاد کشاورزی اشاره نمود که با محوریت قراردادن تولید نانوپودرها گام بلندی را در این زمینه برداشته است. مانند تولید پودر دی اکسید تیتانیم در ابعاد نانو جهت گندزدایی و نگهداری موادغذایی و استفاده به عنوان فوتوکاتالیست و تصفیه آب و یا تولید نانوپودر طلا در مقیاس نانو جهت استفاده‌های بیولوژیک. از دیگر موسسات پیشگام در این زمینه می‌توان به مؤسسه تحقیقات واکسن و سرم‌سازی رازی، موسسه گیاه پزشکی کشور، موسسه تحقیقات خاک و آب، موسسه تحقیقات شیلات ایران، موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع و پژوهشکده بیوتکنولوژی اشاره نمود.کاربردهای فناوری نانو در علوم کشاورزی و صنایع وابسته به آن گسترشی روز افزون دارد، که ادامۀ این روند در آینده‌ای نه چندان دور تولید و توزیع موادغذایی سالم، ارزان و با کیفیت را برای استفادۀ همۀ ملل دنیا محقق خواهد کرد.

جمع‌بندی و چشم‌انداز آینده فناوری نانو در کشاورزی:

علم نانو تکنولوژی افق جدیدی را برای استفاده هر چه بیش‌تر و بهتر بشر از موهبت‌های الهی فراهم کرده است. از این فناوری نه تنها از مواد موجود می‌توان بهره مناسب‌تری برد و در مقدار مصرف مواد و انرژی صرفه‌جویی کرد، بلکه استفاده‌های نوینی از طبیعت را برای بشر فراهم خواهد کرد.

از جمله کاربردهای نانو که در آینده ممکن است تحولات شگرفی در کشاورزی ایجاد کند، تأمین آب کشاورزی است. به عنوان مثال استفاده از نانو لوله‌ها برای تصفیه آب از آلاینده‌ها، شیرین‌سازی آب‌های شور و تأمین آب از رطوبت موجود در هوا از جمله مواردی است که جنبه تحقیقاتی آن شروع شده و امید است در آینده‌ای نزدیک به مرحله کاربرد برسد.

محصولات کشاورزی تراریخته

گیاهان همواره در معرض خطر حمله آفات و بیماری‌ها قرار دارند و یکی از بزرگ‌ترین مشکلات را برای کشاورزی، حشرات ایجاد می‌کنند. برای کاهش خسارت ناشی از حشرات، باغ‌ها و مزرعه‌ها باید به‌صورت دائم سم‌پاشی شوند. بسیاری از این آفت‌کش‌ها غیر اختصاصی عمل می‌کنند، یعنی علاوه‌بر حشره آفت، طیف وسیعی از حشرات دیگر را هم از بین می‌برند. علاوه‌بر این سموم مشکلات زیادی برای سلامتی انسان ایجاد می‌کنند.

بنابراین حشره‌کش ایده‌آل باید بتواند فقط بر حشره هدف اثر داشته باشد و نه سایر گونه‌های حشرات و حیوانات و هم چنین باید قابل تجزیه‌شدن در محیط باشد، تا بعد از برداشت محصول اثری از آن باقی نماند و در تمام قسمت‌های گیاه (ریشه، ساقه و برگ) موجود باشد، تا تمام این قسمت‌ها را مصون سازد.

نوعی باکتری خاکی وجود دارد که برای محافظت از خود در برابر حشراتی که از آن تغذیه می‌کند مکانیسم دفاعی اختصاصی دارد. این‌گونه باکتری نوعی پروتئین سمی در برابر حشرات تولید می‌کند که برای حشرات از حشره‌کش‌های ارگانوفسفره 80 هزار بار سم‌تر است.

تلاش‌هایی برای تولید آفت‌کش با کمک این باکتری‌ها انجام شد که موفقیت اقتصادی چندانی نداشت. راهکار دیگر واردکردن ژن تولیدکننده این سم به درون سلول‌های گیاه است. نخستین بار در سال 1993 تلاش‌هایی در این راستا انجام شد. گیاهان تراریخته ذرت که توانایی تولید سم ضد حشره را در سلول‌های خود داشتند و گیاهان نرمال (بدون دستکاری ژنتیکی) را به‌صورت مصنوعی با لارو حشره آفت آلوده کردند، پس از گذشت شش هفته، تونل‌های حفاری‌شده توسط لارو حشره در گیاهان نرمال در حدود 40 سانتی‌متر و در ذرت‌های تراریخته شش سانتی‌متر بود.

فرآیند انتقال ژن سبب ایجاد صفتی در گیاهان مورد آزمایش شده بود که به آنها در برابر حشرات آفت ایمنی می‌داد. مثال دیگر در این زمینه، گوجه فرنگی‌های ترا ریخته ای است که به واسطه تغییرات ژنتیکی و تغییر ناشی از این دستکاری در آنزیمی که در فرآیند رسیدن میوه مؤثر است، دیرتر می‌رسند. این نوع گوجه فر‌نگی‌ها یکی از نخستین محصولات غذایی مهندسی شده‌ای بودند که اجازه فروش عمومی یافتند.

پس از لحاظ تکنیکی، دستکاری ژنتیکی می‌تواند گیاهانی تولید کند که به آفات و علف‌های هرز مقاوم‌تر باشند، عملکرد بیشتری داشته باشند، نسبت به انواع تنش‌های محیطی مانند خشکی و شوری مقاومت نشان دهند و کیفیت (مثلاً ویتامین‌ها و عناصر معدنی) بالاتری داشته باشند.

در سال 2014 مطالعه جامعی در مورد اثرات اقتصادی و کشاورزی محصولات تراریخته با توجه به تمام یافته‌های پژوهشی بین سال‌های 1995 تا 2014 انجام گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که محصولات زراعی مقاوم به آفت‌کش، هزینه تولید پایین‌تری دارند و گیاهان مقاوم به حشرات به علت گران‌تربودن قیمت بذر، هزینه تولیدی تقریباً برابر با محصولات نرمال دارند. عملکرد دسته نخست در حدود 9 درصد و در مورد دسته مقاوم به حشرات 25 درصد افزایش نشان می‌دهد. محصولات کشاورزی تراریخته امکان کشاورزی ارگانیک را هم فراهم می‌کنند، چون پایه کشت ارگانیک عدم استفاده از کودها و آفت‌کش‌های شیمیایی است و اگر محصولی خود مقاوم به حشره آفت باشد یا قدرت رشد بیشتر و در نتیجه رقابت قوی‌تری با علف هرز غالب مزرعه داشته باشد، نیاز به استفاده انواع سموم به خودی خود برطرف می‌شود. به هر حال علاوه‌بر تمام این جنبه‌های مثبت دستکاری ژنتیکی، نگرانی‌هایی هم در این مورد وجود دارد. از جمله آن‌ها خطرات احتمالی فرار ژن‌ها از آزمایشگاه یا از پیکر گیاه و انتقال اتفاقی آن‌ها به حشرات یا علف‌های هرز و ایجاد مقاومت در آن‌ها یا مقاوم‌شدن باکتری‌ها در برابر آنتی بیوتیک‌ها، اثرات احتمالی بر سلامت آدمی و هم چنین بحث‌های اخلاقی و غیره است.

گیاه تراریخته به گیاهی گفته می‌شود که ساختار ژنتیکی آن از طریق مهندسی ژنتیک تغییر یافته باشد.

این تغییر معمولاً جهت بهبود مقاومت گیاه به برخی آفات یا بیماری‌های گیاهی و برای بهبود عملکرد گیاه و بهره‌وری کشاورزی صورت می‌گیرد.

غالباً هدف از مهندسی ژنتیک در گیاهان انتقال یک یا چند ژن به گیاه می‌باشد که در صورت موفقیت یک ویژگی جدید به گیاه می‌بخشد. این ویژگی جدید معمولاً در گیاهان هم خانواده یافت نمی‌شود. به همین دلیل انتقال ژن یا ژن‌های عامل این ویژگی، که گاهی در گیاهان غیر هم خانواده یا حتی موجود زندۀ دیگر مانند یک گونه باکتری موجود می‌باشد، از طریق روش‌های متداول اصلاح نباتات محقق نخواهد شد. نمونه‌های استفاده از گیاهان تراریخته با صفتی چون مقاومت به یک آفت، بیماری یا خشکی را می‌توان در کشاورزی مدرن یافت. گیاهان تراریخته در صنعت داروسازی جهت تولید صنعتی برخی ترکیبات با کاربرد پزشکی نیز استفاده می‌شوند.

علی‌رغم فواید بسیار و به تبع آن علاقه‌مندان زیاد در بین محققین و کشاورزان، استفاده از گیاهان تراریخته منتقدینی دارد. این انتقادات بر اساس ملاحظات اکولوژیکی و اقتصادی می‌باشد، چرا که موجودات تراریخته غالباً به درخواست ابداع‌کنندگان آن‌ها تحت قوانین مالکیت معنوی محافظت می‌شوند. این منتقدین هم چنین به بحث سلامت موادغذایی تولید شده با گیاهان تراریخته می‌پردازند.

در ایران اولین محصول کشاورزی تراریخته رقمی از برنج است که در برابر کرم ساقه خوار برنج Chilo suppressalis مقاوم است. اگرچه تراریزش برنج چند سالی است که در ایران آغاز شده است، ولی به دلیل سرسخت‌بودن برنج به ترا ریزش که خود از دشواربودن کشت بافت آن ناشی می‌شود، این رویکرد متوقف شده است و به بسیاری از ارقام برنج بومی ایرانی تعمیم نیافته است. در قیاس با کشورهایی چون هند، چین و ژاپن، تا کنون تلاش‌های اندکی به منظور کشت بافت برخی از ارقام برنج بومی ایرانی صورت پذیرفته است، که این مهم مستلزم تلاش بیشتر محققین در این زمینه می‌باشد.

منتقدان محصولات تراریخته معتقدند فعلاً در مورد تولید انبوه محصولات کشاورزی تراریخته صبر و تأمل شود، چرا که در آینده ممکن است دانش آن پیشرفت کند و زوایای پنهان این علم و تکنولوژی آشکار شود. محصولات تراریخته یا جانداران دستکاری‌شده ژنتیکی حاصل دستکاری ژنتیکی موجودات زنده اعم از گیاه و دام است. هدف از این دستکاری پاسخ به سیل مصرف حاصل از سبک زندگی سرمایه‌داری با طمع سودآوری بیش‌تر به دنبال تولید حداکثری با بهترین سر و شکل ظاهری فراورده است. از آنجا که علم بشر در حوزه مهندسی ژنتیک محدود است و از توانایی تاثیرگذاری و مدیریت همه خصوصیات فراورده نهایی برخوردار نیست و دقیقاً نمی‌داند حاصل پیوند ژنتیکی مثلاً ماهی و گوجه فرنگی یا ویروس و ذرت چه خواهد شد و لذا عاقبت مصرف‌کننده چنین فراورده‌ای اعم از دام یا انسان به بیماری‌های نامعلوم ختم می‌شود.

مضرات محصولات تراریخته:

واکنش آلرژیک: دستکاری ژنتیکی باعث ایجاد پروتئین‌هایی در گیاه یا جانور جدید می‌شود که ممکن است برای بدن انسان به عنوان عامل بیگانه شناسایی شده و منجر به ایجاد واکنش آلرژیک شود.

نامناسب برای محیط زیست: بقایای این جانداران برای محیط زیست نامناسب است و تا مدت‌ها به صورت مخفی در طبیعت باقی می‌ماند.

کاهش تنوع زیستی: تغییرات ژنتیکی باعث آسیب به برخی ارگانیسم‌ها (مانند آفات و حشرات) در اکوسیستم می‌شود و از تنوع زیستی آن‌ها می‌کاهد.

کاهش کارایی آنتی بیوتیک‌ها: به دلیل تغییرات ژنتیکی، این محصولات به ویروس‌ها و باکتری‌ها مقاوم می‌شوند؛ خاصیت آنتی بیوتیکی خود را در بدن اعمال می‌کنند و از کارایی آنتی بیوتیک‌های دارویی می‌کاهند.

طعم غیر متداول: به دلیل تغییر در ساختار این محصولات، طعم متفاوتی خواهند داشت.

نامناسب از جهت تغذیه ای برای انسان‌ها: این محصولات باعث ایجاد بیماری‌های جدید در انسان می‌شوند و در بسیاری از گونه‌های حیوانات مانند موش‌ها و پروانه‌ها باعث مرگ شده‌اند.

سلاح بیولوژیک: بسیاری از کشورها از این محصولات به عنوان سلاح بیولوژیک علیه دشمنان خود استفاده می‌کنند.

فواید محصولات تراریخته:

تولید محصولات قوی‌تر: محصولات تراریخته در برابر بیماری‌ها مقاوم هستند.

محافظت محیط در برابر سموم: به دلیل این که محصولات تراریخته نیاز کم‌تری به سم دارند، بنابراین باعث محافظت محیط در برابر سم‌پاشی و آفت‌کش‌ها می‌شوند.

ماندگاری بیش‌تر محصولات: با تغییر در ساختار ژنی این محصولات، بدون نیاز به ماده اضافه‌ای، محصولات مدت زمان بیش‌تری با کیفیت باقی می‌مانند.

جنگل‌زدایی کمتر: با افزایش جمعیت دنیا، نیاز به تخریب جنگل‌ها بیشتر می‌شود، اما اگر غذای کافی برای این جمعیت فراهم شود نیازی به جنگل‌زدایی نیست.

کاهش گرم‌شدن زمین: در صورت دستکاری ژنتیکی، گیاهان می‌توانند دی اکسید کربن بیشتری مصرف کرده و اکسیژن بیش‌تری را به اتمسفر برسانند که پدیده گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد و باعث کاهش گرم‌شدن زمین می‌شود.

کاهش قیمت غذا: اگر تولید محصولات زیاد شود، قیمت آن‌ها کاهش می‌یابد.

تولید محصولات جدید: با دستکاری ژنتیکی محصولاتی به دست می‌آید که می‌توانند در هر محیطی رشد کنند. مثلاً تولید گوجه‌فرنگی در زمین نمکی.

مقاومت در برابر حشرات: این محصولات به دلیل مقاومت در برابر حشرات نیاز کمتری به حشره‌کش‌ها دارند.

کاربرد انرژی هسته‌ای در کشاورزی:

فناوری هسته‌ای این امکان را فراهم می‌کند که کمیت و کیفیت محصولات کشاورزی را افزایش داده و از بروز برخی مخاطرات، از جمله آفت‌زدگی و ایرادات ژنتیکی تا حدی جلوگیری کرده و مانع از آسیب به محیط زیست شد.

کاربرد دانش هسته‌ای در بخش کشاورزی و منابع طبیعی به سال 1946 باز می‌گردد. در این سال سازمان خوار و بار و کشاورزی (FAO) ملل متحد با آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) پیمانی را با هدف افزایش تولید محصولات کشاورزی منعقد کرد. سابقه کاربرد دانش هسته‌ای در تحقیقات کشاورزی در کشور‌های پیشرفته به بیش از نیم قرن و در کشورهایی هم چون هند و پاکستان به 30 سال پیش بر می‌گردد.

در واقع با بهره‌گیری از فناوری هسته‌ای این امکان فراهم می‌شود که بتوانیم هم کیفیت محصولات تولیدی و هم میزان محصول را افزایش بدهیم، افزون بر این، بروز برخی مخاطرات در این عرصه از جمله آفت‌زدگی و ایرادات ژنتیکی نیز با استفاده از این فناوری به حداقل می‌رسد و هم چنین می‌توان مانع از آسیب به محیط زیست شد. به عنوان نمونه در بخش کوددهی به گیاهان و محصولات کشاورزی می‌توان با نشان‌دار کردن یک کود به چگونگی جذب آن پی برد، هم چنین ایجاد موتاسیون در ژن‌های گیاهان و ایجاد جهش‌های مفیدی که می‌تواند منجر به تولید محصولات مقاوم در برابر سرمازدگی، آفت‌زدگی، کم آبی و … شود، از جمله دیگر کاربردهای انرژی هسته‌ای در عرصه کشاورزی است. افزون بر این، کنترل حشرات و آفات با پرتوهای هسته‌ای، جلوگیری از جوانه‌زدن برخی محصولات مانند پیاز و سیب زمینی با استفاده از اشعه گاما، افزایش طول عمر محصولات کشاورزی و امکان انبارکردن طولانی مدت محصولاتی مانند انواع میوه و … نیز از دیگر مزایای قابل ذکر در این عرصه است.

کاربردهای انرژی هسته‌ای در کشاورزی

در کشور ما نیز دانشمندان و کارشناسان جوان با درک ضرورت پیشرفت در علوم، تحقیقات در بخش کشاورزی هسته‌ای را با جدیت دنبال می‌کنند، به خصوص در مورد محصولات گندم، جو، خرما، پنبه و سویا تحقیقات مفیدی انجام شده است.

اما به‌طور کلی تشعشعات هسته‌ای کاربردهای زیادی در کشاورزی دارند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

- جهش هسته‌ای ژن‌ها در کشاورزی (طرح بازدهی و جهش گیاهانی چون گندم، برنج و پنبه)
- کنترل و از بین‌بردن حشرات با استفاده از تکنیک‌های خاص هسته‌ای
- به تاخیر انداختن زمان رسیدن محصولات و انبارکردن میوه‌ها
- جلوگیری از جوانه‌زدن سیب زمینی با استفاده از اشعه گاما
- و... .

به‌طور کلی با استفاده از فناوری هسته‌ای در بخش کشاورزی پروسه‌های مختلفی در کشورمان و دنیا صورت گرفته است که در اینجا به چند نمونه از کاربردهای فناوری هسته‌ای در کشاورزی اشاره می‌کنیم:

1- تولید بذرهای مقاوم به شوری و سرما:

یکی دیگر از مهم‌ترین مزیت‌های استفاده از انرژی هسته‌ای در کشاورزی تولید بذرهای مقاوم در برابر شوری، تولید بذرهای مقاوم در برابر سرما و تولید بذرهایی مناسب برای مناطق خشک است. با استفاده از تکنیک‌های جهش ژنتیکی است، تنوع زیای در جمعیت گیاهی ایجاد شده و از بین آن‌ها صفت مورد نظر مثلاً مقاومت به شوری یا مقاومت به سرما را بر اثر پرتوتابی پیدا می‌کنیم، آن‌ها را پرورش می‌دهیم و بهبود می‌بخشیم تا آن صفت در آن گیاه تثبیت شود.

با پرتودهی بذرها می‌توان آن‌ها را در برابر آب و خاک شور و مناطق سرد مقاوم کرد و از این طریق در مناطق کویری هم می‌توان گیاهان مقاوم را کاشت و بارور کرد. در این روش با استفاده از پرتودهی گاما ویژگی مقاومت به شوری یا سرما در گیاهان ایجاد می‌شود.

2- تولید میوه‌های بدون هسته:

در این روش به عنوان نمونه با استفاده از روش پرتوتابی گاما به بذر مرکبات یا میوه‌های هسته‌دار، می‌توان با اصلاح ژنتیکی میوه‌های با هسته کوچک یا بی‌هسته تولید کرد که علاوه‌بر خوش خوراک‌بودن می‌تواند در جذب بازارهای بین‌المللی و ارتقای کیفیت محصول مرکبات و میوه‌های هسته‌دار موثر باشد. بدین جهت مراکز تحقیقاتی جهاد کشاورزی بیش‌ترین تعامل را با مرکز هسته‌ای دارد و پروژه‌های مشترکی را به اجرا می‌گذارد؛ از جمله با همکاری مرکز تحقیقات مرکبات کشور در تنکابن پرتقال و نارنگی کم هسته تولید شد که محصولی بازارپسند است.

3- افزایش ماندگاری محصولات کشاورزی:

با استفاده از پرتودهی گاما و افزایش عمر ماندگاری محصولات باغی به ویژه مرکبات می‌توان ضایعات میوه را کاهش داد و زمان بیش‌تری برای بازاریابی و صادرات این محصولات به بازارهای بین‌المللی برای تولیدکنندگان و صادرکنندگان فراهم کرد. حفظ طعم و تازگی میوه‌ها به ویژه مرکبات نیز از دیگر مزایای کاربرد انرژی هسته‌ای در کشاورزی است. جوانه‌زدن محصولات کشاورزی در هر سال خسارات زیادی به کشاورزان وارد می‌کند. به تاخیر انداختن جوانه‌زدن
سیب زمینی و پیاز در انبارها و حفظ کیفیت این محصولات نیز از جمله طرح‌های تحقیقاتی است که کارشناسان بخش کشاورزی سازمان انرژی اتمی در دست مطالعه و اجرا دارند.

در این راستا پوسیدگی و از بین رفتن محصولات از جمله پیاز، سیر و سیب زمینی نیز در انبارها را در هر سال شاهدیم، اما با پرتوتابی فعالیت جوانه‌ها متوقف و مدت نگهداری در انبار بالا می‌رود که هم جلو خسارت‌ها را می‌گیرد و هم برای صادرات مناسب است.

4- کاربرد انرژی هسته‌ای در مبارزه با آفات محصولات کشاورزی:

امروزه در جهان به بهداشت محصولات غذایی اهمیت زیادی داده می‌شود. برای افزایش سلامت محصولات کشاورزی و کاهش مصرف سم و کود شیمیایی می‌توان از فناوری پرتودهی هسته‌ای برای آفت‌زدایی از محصولات بهره برد. استفاده از پرتودهی گاما در آفت‌زدایی از محصولات هیچ آسیبی به محصول نمی‌رساند، حال آن که استفاده از مواد شیمیایی و سموم در مبارزه با آفات و علاوه‌بر کاهش سلامت محصول سبب آلودگی محیط زیست و منابع آب و خاک می‌شود. به عنوان مثال در یکی از این روش‌ها با استفاده از انرژی هسته‌ای و پرتوتابی گاما، آفات را عقیم می‌کنند و با رهاسازی آفات و حشره‌های عقیم به مرور جمعیت آفات کاهش می‌یابد. این روش هم اکنون برای کنترل آفت کرم گلوگاه انار و بیماری میکروبی خرما که سبب ترشیدگی و شکرک این محصول می‌شود در سازمان انرژی اتمی در حال اجراست.

5- تولید گونه‌های پرمحصول و حفظ ذخایر ژنتیکی:

تولید گونه‌هایی از محصولات‌غذایی با حاصلخیزی بیشتر به منظور افزایش عملکرد محصول در واحد سطح و استفاده بهینه از منابع آب و خاک یکی از مهم‌ترین کاربردهای انرژی هسته‌ای است. در اینجا به جای این که سطح زیر کشت را افزایش دهیم می‌توانیم با استفاده از پرتودهی گاما گیاهان کم محصول را به گیاهان پرمحصول تبدیل کنیم. با استفاده از این روش میزان برداشت محصول گندم از 1/5 تن در هر هکتار به 7 تن در هر هکتار افزایش یافته است. و یا با استفاده از فناوری هسته‌ای برای جلوگیری از افتادگی ساقه ذرت و گندم در اردبیل استفاده شده است و بدین ترتیب ساقه این گیاهان در منطقه اردبیل کوتاه‌تر و ضخیم‌تر شده و به این ترتیب ضایعات محصول کاهش و تولید محصول در هر هکتار افزایش یافته است. افزون بر این با استفاده از انرژی هسته‌ای می‌توان با اصلاح و بهبود ارقام بومی این‌گونه‌ها را که میراث طبیعی یک کشور است حفظ و از اختلاط آن‌ها با ارقام غیربومی و نابودی گونه‌های بومی جلوگیری کرد. انرژی هسته‌ای خدمات برجسته‌ای در زمینه‌های مختلف دارد که مهم‌ترین خدمت آن را می‌توان در بخش کشاورزی در نظر گرفت؛ افزایش جمعیت و نیاز روز افزون به غذا، آب و حتی صادرات محصولات غذایی محتاج علمی است که بتواند به این نیازها پاسخ دهد. امروزه استفاده صلح‌آمیز از انرژی هسته‌ای در بسیاری از کشورهای پیشرفته و در حال توسعه متداول است و ایران نیز مانند خیلی از کشورهای در حال توسعه، تحقیقات هسته‌ای خود را دنبال می‌کند.

6- از بین‌بردن آفات و بیماری‌ها با انرژی هسته‌ای

از دیگر کاربردهای فناوری هسته‌ای، استفاده از آن در آفت‌زدایی و بالابردن زمان نگهداری محصول است. همان‌طور که می‌دانیم کشاورزان برای از بین‌بردن آفات مزرعه اولین اقدامی که انجام می‌دهند استفاده از سموم شیمیایی و آفت‌کش‌های صنعتی است که اثرات نامطلوبی بر محیط زیست و محصولات تولید شده دارد، لیکن به کمک فناوری هسته‌ای و پرتو تابی در حد مناسب می‌توان آفات را از بین برد و محصول ارگان یک و عاری از هرگونه آلودگی تولید نمود. این در حالی است که امروزه در دنیا به بهداشت محصولات غذایی اهمیت فوق‌العاده زیادی می‌دهند. دستیابی به فناوری پرتودهی هسته‌ای و استفاده از آن در آفت‌زدایی و بالابردن زمان نگهداری محصول بدون این که آسیبی به محصول برسد در بهبود اقتصاد کشور نقش مهمی دارد. در سال‌های گذشته از برخی مواد شیمیایی و سموم تدخینی یا گازی برای ضدعفونی‌کردن محصولات کشاورزی و موادغذایی صادراتی استفاده می‌شد که هم عوارض بر محصول و مصرف‌کننده داشت و هم برای محیط زیست مناسب نبود. اکنون ما می‌توانیم از تکنیک پرتوتابی با یک «دز» مشخص و مناسب تخم «لارو» یا حشره‌ای در توده بذر یا مواد غذایی را از بین ببریم و محصول عاری از هر گونه آلودگی را به روش غیر شیمیایی روانه بازار کنیم این روش اکنون جایگاه خودش را در صنایع غذایی دنیا باز کرده است. این در حالی است که هر سال حدود 700 هزار تن خرمای کشور به دلیل فراهم‌نبودن شرایط نگهداری آسیب جدی می‌بیند. هم چنین می‌توان به خسارت‌های زیادی که هر ساله آفت کرم گلوگاه انار به باغداران وارد می‌کند اشاره کرد. کرم گلوگاه انار از طریق تاج وارد انار شده، تخم‌گذاری می‌کند و «لارو» آن در داخل انار به وسیله سم‌پاشی از بین نمی‌رود. در بخش کنترل آفات مرکز تحقیقات کشاورزی وابسته به سازمان انرژی اتمی، از طریق تکنیک عقیم‌سازی حشرات که در آژانس انرژی اتمی «SIT» شناخته می‌شود، حشره پرورش و تکثیر می‌شود و تخم‌گذاری می‌کند و بعد با پرتوتابی به تخم یا شفیره حشره بدون آن که در رفتار فیزیولوژی آن‌ها تغییری حاصل شود، آن‌ها عقیم و سپس در طبیعت رها می‌شوند و با حشرات دیگر جفت‌گیری می‌کنند، اما نسلی نخواهند داشت، بدین ترتیب بعد از چند سال این آفت کنترل خواهد شد. این نوع مبارزه با آفت از نظر کشاورزی پایدار و حفظ محیط زیست بسیار مورد توجه می‌باشد.

در پژوهش‌های کشاورزی، با پرتودهی نوعی مگس آفت نر، را عقیم می‌کنند.

7- اصلاح ژنتیک:

اصلاح نباتات از جمله موضوعاتی است که همواره مورد توجه کارشناسان علوم کشاورزی بوده است. تنوع گیاهان ابزار اولیه موردنیاز اصلاح نباتات است و برای این که بخواهیم از نظر عملکرد، مطلوبیت و خصوصیات کیفی انتخاب کنیم، از بین این تنوع، بهترین‌ها را انتخاب و به عنوان بذر یا گیاه منتخب برای کشت مورد استفاده قرار می‌دهیم، اما گاهی این تنوع برای یک صنعت موردنظر در گیاهان وجود ندارد که آن وقت تنها راه ممکن برای دستیابی به تنوع جدید و بالابردن ذخیره ژنتیکی استفاده از انرژی هسته‌ای است.

طی کردن مسیرهای اصلاح نباتات با هدف داشتن گیاه با عملکرد بالا، گیاهان مقاوم به بیماری و آفت و مقاوم به تنش‌های محیطی مثل خشکی، شوری و سردی از طریق پرتو دهی و اعمال تیمارها به وسیله فرآیندهای انرژی هسته‌ای انجام می‌شود.

برتری انرژی هسته‌ای در ایجاد تغیرات ژنیتیکی نسبت به روش‌های قبل در بررسی محصولات تراریخته مشخص می‌شود. همان‌طور که می‌دانیم در محصولات تراریخته «ترانس ژنیک» ژن موجودی به موجود دیگر انتقال می‌یابد که ماهیتاً متعلق به خود او نیست لذا با توجه به اینکه آن ژن در ساختار طبیعی آن نبود ممکن است برای متابولیسم بدن افراد سازگار نباشد و عوارض منفی در پی داشته باشد. برای مثال در برنج تراریخته وقتی کرم ساقه‌خوار برنج از ساقه برنج تغذیه می‌کرد از بین می‌رفت، هرچند معتقد بودند که این مواد در اندام رویشی گیاه باقی می‌ماند و به اندام زایشی یا دانه‌ها منتقل نمی‌شود. اما در موتاسیون به روش استفاده از تکنیک‌های هسته‌ای از بیرون چیزی به گیاه اضافه نمی‌شود و با پرتوتاب فقط ساختار ژنتیکی دست خوش یکسری تغییرات می‌شود.

جو به روش استفاده از مواد جهش‌زا اصلاح گردیده و متحمل نسبت به سرما و افزایش عملکرد نسبت به مواد مشابه در مناطق سرد می‌باشد. هم چنین پنبه از طریق موتاسیون، مقاومت آن نسبت به بیماری‌های قارچی ورتیسیلوز افزایش یافته و خواص کیفی آن به عنوان محصول صنعتی بهبود یافته است.

بذر نهال گیاهان شورپسند برای مناطق کویری که دارای آب و خاک شور هستند نیز از طریق اصلاح ژنتیک به روش تکنیک هسته‌ای تولید شده است که استفاده از این گیاهان باعث جلوگیری از افزایش بیابانی‌شدن اراضی و همچنین جلوگیری از فرسایش خاک در مناطق ایران می‌شود.

8- تقویت صفات زودرس و دیررس

با توجه به این که هر صفتی در گیاهان در کنترل یک ژن می‌باشد، هر کدام از صفت‌های ارتفاع، رنگ، تعداد گل، زودرسی، دیررسی در کنترل یک ژن قرار دارند که می‌توان در بخش کشاورزی هسته‌ای هر کدام از این صفات را پرورش داد. تحقیقات انجام شده در این زمینه بر روی زودرسی گندم و برنج و دیررسی نارنگی انجام‌شده که هر کدام فواید خاص خودش را دارد. مثلاً دیررسی مرکبات باعث تداوم بازار و تثبیت قیمت و وجود این میوه در زمان بیشتری از سال می‌شود که از نظر اقتصادی، هم برای باغدار و هم مصرف‌کننده مقرون به صرفه است. هم چنین تحقیقاتی نیز بر روی پیازهای زعفران به منظور بالابردن کیفیت و افزایش گل در حال انجام است. با تکنیک هسته‌ای می‌توان بذر را پرمحصول کرد که این امر در کشور خودمان اتفاق افتاده و با استفاده از همین تکنیک به جای برداشت 30 تن گوجه فرنگی از یک هکتار، 50 تن تولید کردیم و این در حالی است که مصرف آب و مصرف کود هم به مقدار قابل ملاحظه‌ای کاهش پیدا کرد.

9- پرورش طیور:

عمل‌آوری مواد خوراکی از طریق پرتوتابی، فرآیندی است که در آن مواد خوراکی در بازه زمانی معین در معرض تابش پرتوهای پرانرژی و یون‌ساز با دز مشخص قرار می‌گیرند. پرتوهای گاما، الکترون و ایکس و هم چنین پرتوهای ماوراء بنفش، مادون قرمز و مایکروویو عمده پرتوهای مورد استفاده در عمل‌آوری مواد خوراکی دام و طیور هستند. در پژوهش‌های علوم دامی از این پرتوها برای افزایش کیفیت پروتئین، بهبود قابلیت هضم مواد مغذی و کاهش یا حذف آلودگی‌های میکروبی خوراک دام و طیور استفاده شده است.

افزایش سرعت تحقیقات:

برخی تحقیقات کشاورزی برای رسیدن به نتیجه مطلوب زمان زیادی طلب می‌کند درحالی که با استفاده از فناوری هسته‌ای این زمان به نصف کاهش می‌یابد. برای بررسی یک بذر تا رسیدن به نتیجه مطلوب در تحقیقات معمولی اگر ده سال زمان نیاز باشد در تحقیقات هسته‌ای به 5 سال کاهش می‌یابد. در روش معمولی برای تولید بذر اصلاح‌شده مثلاً گندم که مقاوم به خشکی یا شوری باشد به حداقل 14 سال زمان نیاز است درحالی که با استفاده از فناوری هسته‌ای با پرتودهی گاما می‌توان در مدت 5 تا 6 سال بذر اصلاح‌شده گندم را تولید کرد.