بقلم بيساخ بنسون • 30 يوليو 2025
القدس، 30 يوليو 2025 (TPS-IL) — في تطور قد يعيد تشكيل طريقة مراقبة المزارعين لصحة المحاصيل، كشف باحثون إسرائيليون عن طريقة منخفضة التكلفة وغير جراحية لتقدير المساحة الكلية لأوراق النباتات — باستخدام كاميرا فيديو عادية فقط.
أظهرت الدراسة، بقيادة طالب الدكتوراه ديميتري أوسينكو في معهد علوم البيئة بالجامعة العبرية، كيف يمكن تحويل لقطات الفيديو القياسية إلى نماذج ثلاثية الأبعاد للنباتات باستخدام تقنيات “البنية من الحركة” (SfM). هذه الطريقة — التي تستخدم تقليديًا في مجالات مثل رؤية الكمبيوتر والاستشعار عن بعد — تسمح بقياس دقيق لنمو النبات دون الحاجة إلى أجهزة استشعار باهظة الثمن أو أخذ عينات مدمرة.
وقال الدكتور ديفيد هيلمان من الجامعة العبرية، الذي أشرف على البحث: “يعد القياس الدقيق للمساحة الكلية للأوراق أمرًا بالغ الأهمية لفهم نمو النبات والتمثيل الضوئي واستخدام المياه. لكن الأساليب التقليدية غالبًا ما تتطلب أخذ عينات مدمرة أو معدات باهظة الثمن وغير متاحة. نموذجنا يجمع بين سهولة الوصول والدقة بطريقة يمكن أن تفيد المزارعين أصحاب الحيازات الصغيرة وعمليات الزراعة واسعة النطاق على حد سواء.”
بالتعاون مع الدكتور تشن غلادي من كلية سامي شامعون للهندسة، جمع الفريق أكثر من 300 مقطع فيديو لنباتات طماطم قزمية تنمو في ظروف دفيئة خاضعة للرقابة. من هذه المقاطع، قاموا بإنشاء سحب نقطية ثلاثية الأبعاد — مجموعات كثيفة من البيانات المكانية — تمثل شكل وهيكل النباتات. ثم قاموا بتدريب خوارزميات التعلم الآلي لتقدير المساحة الكلية للأوراق بناءً على الميزات المستخرجة من البيانات ثلاثية الأبعاد.
نُشرت النتائج في مجلة “الحواسيب والإلكترونيات في الزراعة” التي تخضع لمراجعة الأقران.
حقق النموذج الأفضل أداءً معامل تحديد (R²) بلغ 0.96، مما يشير إلى مستوى عالٍ للغاية من الدقة التنبؤية. والجدير بالذكر أن النظام ظل موثوقًا به حتى في الظروف الصعبة، مثل تداخل الأوراق أو حركة النباتات الناتجة عن تدفق الهواء.
قال أوسينكو: “من خلال تقليل حاجز التكلفة لمراقبة النباتات بدقة، نأمل في دمقرطة الوصول إلى الزراعة الدقيقة. هذه خطوة صغيرة ولكنها ذات مغزى نحو زراعة أكثر ذكاءً واستدامة.”
بينما ركزت الدراسة على الطماطم، يؤكد الباحثون أن الطريقة مستقلة عن المحاصيل وقابلة للتكيف. نظرًا لأنها تتطلب فقط التصوير القياسي بالألوان (RGB)، وهو متاح على نطاق واسع في الأجهزة الاستهلاكية، يمكن توسيع نطاق المراقبة بسهولة للاستخدام في البيوت البلاستيكية والحقول المفتوحة في جميع أنحاء العالم، حسبما قال العلماء. هذا يجعل التكنولوجيا قيمة للمزارع الصغيرة التي لن تتمكن بخلاف ذلك من تحمل تكاليف مراقبة أكثر تكلفة.
في البيوت البلاستيكية، يمكن أيضًا دمج التكنولوجيا في أنظمة آلية لتحسين الري والإضاءة وعناصر التحكم البيئية الأخرى بناءً على التطور الحقيقي للنبات.