עתיד החקלאות: בין הייטק לאקולוגיה

הצורך במהפכה חקלאית חדשה

חקלאות היא הטכנולוגיה המרכזית שאפשרה לתרבויות אנושיות לשגשג. בעידן המודרני, זה הפך לממוכן יותר ומתועשת ומהווה דאגה רחוקה לרוב האוכלוסייה. רק 2% מאוכלוסיית ארה"ב עובדת כיום בחוות ובחוות. בממוצע, חווה אחת בארה"ב מאכילה 169 אנשים מדי שנה בארה"ב ומחוצה לה.

חקלאות תעשייתית שחררה כוח עבודה לתעשיות ולשירותים ולהאכיל אוכלוסיה עולמית שהולכת וגדלה. אבל זה גם מגיע עם מגוון רחב של בעיות:

• ירידה בערך התזונתי של המזון.
• זיהום משאבי המים ושרשרת המזון על ידי חומרי הדברה, קוטלי עשבים ודשנים.
• פגיעה במערכת האקולוגית, מאוכלוסיית החרקים ועד למגוון הביולוגי העולמי.
• שחיקת קרקע, מאיימת על אדמות עיבוד ופוריות של אדמות חקלאיות.
• פליטת חממה, עם 22% פליטות גלובליות מחקלאות, ייעור ושימושי קרקע אחרים.

מתברר יותר ויותר שהמהפכה הירוקה, על אף שמפיגה את הפחד משנות ה-1970 מרעב עולמי, זקוקה לשדרוג כדי להתמודד עם הבעיות הללו. למרבה המזל, המגמה של טרקטורים גדולים יותר, חוות גדולות יותר, ועוד כימיקלים מתהפכת על ידי התקדמות בביוטכנולוגיה, רובוטיקה, תוכנה ואפילו טכנולוגיית חלל.

רובוטים ומזל"טים

אולי השינוי הגדול ביותר שעומד לבוא בפרקטיקת החקלאות הוא הופעת רובוטים ומזל"טים חקלאיים. הגעתם הפתאומית של מכונות חדשות לחווה נובעת מקפיצת מדרגה טכנולוגית בשנים האחרונות:

• חיישנים וחלקים מכניים זולים יותר, הפחתת עלויות.
• ראיית מכונה, המאפשרת לרובוטים לראות בפועל את היבולים.
• סוללות, הגדלת סיבולת המערכות.
• AI, מה שהופך אותם לחצי אוטונומיים וכנראה בקרוב אוטונומיים לחלוטין.

זה יכול לעזור להחליף עבודה רבה שלא ניתן למכן בטרקטורים גדולים וכבדים יותר, כמו קטיף פירות, עישוב, הרחקת חרקים וכו'.

מקור: קורטווה

הגודל הקטן יותר של רובוטים חקלאיים והאוטונומיה המופעלת על ידי AI יכולים ליצור גם שיטות חקלאות חדשות.

לדוגמה, הלייזר יכול לשמש כדי "לגזול" עשבים שוטים במקום להסיר אותם בצורה מכנית. או ניתן לרסס קוטל עשבים על צמחים בודדים המזוהים עם ראיית מכונה, במקום על כל השדה.

מל"טים מעופפים גדולים יכולים לשמש גם לפעילות חקלאית, מנשיאת מטענים כבדים כמו שקיות דשן וקציר (במיוחד בשטחים הרריים) ועד אפילו האבקה מלאכותית של שדות תירס.

ניתן לקרוא פרטים נוספים על טכנולוגיה זו, יישומיה והחברות המובילות בתחום זה ב"המשקיעים צריכים לשים לב: הרובוטיקה משתלטת על החקלאות".

נתונים

החקלאות הופכת יותר ויותר לעסק מונע נתונים. במקום להסתמך על הניסיון והאינסטינקט של חקלאים בודדים, נתונים יכולים כעת להניע את קבלת ההחלטות על השקיה, שימושים כימיים וכו'.

מרכיב מרכזי כאן הוא הדמיה רב-ספקטרלית או תמונה סינתטית של יבולים באורכי גל מרובים. זה עוזר לזהות איזה פלח של שדה זקוק למים, מותקף על ידי מחלה, ויכול לצפות את יבול היבול העתידי.

מקור: נברסקה קורנבורד

תמונות אלו נוצרות רוב הזמן מלמעלה, או דרך מזל"ט ארוך טווח או לוויין. ניתן להשלים אותם על ידי חיישנים בשטח המודדים חומרים מזינים באדמה או תכולת הלחות שלה.

תוכנה / AI

חוות גם משתמשות יותר ויותר בתוכנה כדי לנהל את הפעילות היומיומית שלהן. זה כולל נתונים כמו תמונות רב-ספקטרליות אך גם פעולות יומיומיות המטופלות על ידי תוכנת ERP, כמו שכר, לוח זמנים, תחזוקת מכונות, חיוב וכו'.

מקור: AgriERP

ככל שיותר נתונים בחווה זמינים ומרוכזים, כך ניתוח AI יכול לעזור יותר. לדוגמה, השילוב של תחזיות מזג אוויר, נתוני יבול ומכונות זמינות יכול לעזור לייעל את לוח הזמנים לעונת הקציר.

הוא יכול לעשות הרבה דברים אחרים, למשל, איתור נזילות במערכות השקיה, ייעול השימוש בדשן וחומרי הדברה, ניטור מיקום ובריאות בעלי החיים, אוטומציה של מיון הקציר וכו'.

הנדסה גנטית

בעוד ששיטות החקלאות נותרו ללא שינוי במשך זמן רב, בני האדם תמיד עבדו קשה בפיתוח זני גידולים חדשים שהיו עדיפים בדרך זו או אחרת: פרודוקטיביים יותר, עמידים יותר, מזינים יותר וכו'.

באופן מסורתי, זה יכול להיעשות רק בקצב איטי מאוד, תוך שימוש רק במוטציות טבעיות. אפילו רוב השיטות האחרונות לפיתוח זנים חדשים הסתמכו בעיקר על מוטציות אקראיות (מושרה) נבחרות.

הביוטכנולוגיה המודרנית שינתה את הגישה שלנו. למרות שנויים במחלוקת, גידולי GMO עשויים להיות כלי מרכזי ברפואה עתידית, במיוחד כאשר אנו מתרחקים מהדור הראשון שתוכנן סביב השימוש בחומרי הדברה כימיים וחומרי עשבים.

במקום זאת, דורות חדשים יותר של גידולי GMO יוכלו:

• להתנגד להשפעה של חוסר יציבות אקלים על ידי שימוש בפחות מים, התנגדות לחום עז, לבצורת וכו'.
• לטפל ברמות גבוהות יותר של מליחות, מה שמאפשר גידול במים מעט מלוחים, דאגה מיוחדת לגידול אורז ושדות מושקים.
• להתנגד למזיקים ומחלות עם גנים מותאמים במקום רק לייצר רעלים כמו 1^stדור ה-GMO.

לבסוף, ב"מיקרוביום צמחי מהונדס - הגנה על יבולים באמצעות חיידקים", דנו גם כיצד ניתן להנדס GMOs כדי לטפח מערכת אקולוגית טובה ועשירה יותר של חיידקים בקרקע, אשר בתורה יעזור להפוך את הגידולים עמידים יותר ופרודוקטיביים יותר.

דה נובו ביות

רוב הצמחים שאנו צורכים היו בתחילה צמחי בר שביתו. זה נעשה רק בקומץ של מיקומים, מה שמצביע מאוד על כך שכנראה ניתן לביית לא מעט צמחים אחרים.

מקור: כתב העת הבינלאומי של מדעי מולקולרית

אז עולה אפשרות חדשה, הנקראת "ביות דה נובו". הרעיון הוא שבמקום לקחת יבולים מודרניים בעלי תשואה גבוהה ולנסות להפוך אותם עמידים כמו עשבי בר, ​​למה לא לקחת עשבי בר עמידים כבר ולהפוך אותם לפרודוקטיביים כמו גידולים מודרניים?

מקור: כתב העת הבינלאומי של מדעי מולקולרית

דנו בפירוט ברעיון זה ב"קידום החקלאות עם AI והנדסה גנטית - עתיד הטיפוח", כולל איך אפשר לשלב את זה עם הדמיה רב-ספקטרלית כך שרובוטים חקלאיים יוכלו לזרז את כל העשבים ללא ה"תג" שהשתנה.

סוגי מזון חדשים

אפשרות נוספת לשיפור החקלאות היא ליצור סוגים חדשים של מוצרי מזון. לדוגמה, כיסינו ב"שימוש ב-CRISPR-Cas9 ל- Gene Hack Mycelium אכיל לתחליפי בשר" כיצד ניתן לשנות גנטית פטריות כך שייראו וטעמו כמו בשר בעודן אפילו בריאות יותר.

עם הזמן, הוספת חומרים מזינים נוספים, כמו בפרויקט אורז הזהב, או שיפור הטעם יכולים להיות דרך מצוינת להגביר את הפרודוקטיביות החקלאית.

שיטת חקלאות חדשה

בעוד שגישות ממוקדות טכנולוגיה, כמו רובוטיות, נתונים / AI או GMO הולכות להיות חלק מעתיד החקלאות, זה לא הכל. ככל שאנו מבינים יותר את המורכבות של המערכות האקולוגיות שלנו, ואת האינטראקציות בין כל מרכיביה, כך אנו מבינים כיצד ליצור גם חוות טובות יותר.

זה נמצא במרכזה של מהפכה שקטה בחקלאות, המכוסה על ידי תוויות רבות כמו פרמקלצ'ר, חקלאות מתחדשת, חקלאות ביו-דינמית וכו'.

פרמקלצ'ר וחקלאות מתחדשת

בתחילה, יותר תנועת נגד הדוחה שיטות חקלאות מודרניות, פרמקלצ'ר התפתחה לתחום מדעי מכובד והוכיחה את יכולתה ליצור חוות ידידותיות יותר לסביבה שהן גם רווחיות ופרודוקטיביות.

הרעיון הוא לשלב יחד את ההשפעה של קרקעות בריאות על הישרדות הצמחים, הסינרגיה בין מיני צמחים שונים, טורפים של מזיקים יבולים, תכולת הפחמן בקרקעות וכו'.

מקור: עיצוב אדמה טוב

תוויות רבות הדומות לתוויות "חקלאות אורגנית" המוכרות יותר צצים כעת לחקלאות מתחדשת.

שיטה זו מאפשרת תכנון חווה מורכב יותר, המשלבת במערכת אחת עצים, שיחים, גדרות ובריכות על גבי שורות של יבולים. השיטה מאוד פרודוקטיבית, אבל ברוב המקרים, זה יכול להיות מסובך להשתלב עם הטרקטורים הענקיים של החקלאות התעשייתית המודרנית.

למרבה המזל, זה הרבה יותר קל לפרוס על ידי מינוף המגמות של חשמול, רובוטיקה ומזל"טים. וככל שהיא מורכבת יותר, גישה מונעת נתונים נוטה לתפקד היטב גם עם חקלאות מתחדשת.

חקלאות יערות, חקלאות פחמן וביופח

פליטת הפחמן של החקלאות היא לעתים קרובות דאגה. וככל שאנו מבינים יותר את מחזור הפחמן, כך ברור יותר שקרקעות הן חלק מרכזי, וששמירה על פחמן נעול בקרקעות עשירות בחומר אורגני יכולה להיות אחת השיטות היעילות ביותר ללכידת פחמן.

חקלאות מודרנית, עם חריש עמוק וקרקעות עירומות, נוטה לדלדל את הקרקעות מתכולת הפחמן שלהן. זה לא רק משחרר CO2 אלא גם מפחית את יכולתה של הקרקע לשמור על מים וחומרי מזון, מה שמוביל לעלייה בצורך בהשקיה ובדשנים יקרים.

אז "חקלאות פחמן" היא מגמה חדשה, שבה חקלאים עובדים את האדמה בצורה שמובילה ללכידת פחמן במקום לשחרר.

השיטה הראשונה היא חקלאות, שבו גדלים יבולים או חיות משק במקביל לשורה של עצים. בדרך זו, העץ מספק צל, לחות, עלים שלכת ולכידת פחמן בזמן שהגידולים עדיין מעובדים. לאחר מספר עשורים, העצים יכולים לספק הכנסה נוספת בצורת עצים.

מקור: Vi Agroforestry

מגיע שני חקלאות פחמן. באופן כללי, כל נוהג חקלאי שמוסיף חומר אורגני לאדמה תורם לכידת פחמן. מדינות וגושים כלכליים רבים, לְרַבּוֹת האיחוד האירופי, מספקים כעת תמריצים לחקלאות פחמן "כדי לשפר את ריבוד ואחסון הפחמן ביערות ובקרקעות, כמו גם להפחית את פליטת גזי חממה מקרקעות."

מקור: עצור בזבוז

לבסוף, טכנולוגיה חדשה נחקרת כעת על ידי מדענים, חובבים וחקלאים: פחם פעיל. זה כאשר חומר אורגני כמו שאריות יבול או עץ נשרף באמצעות פירוליזה. במקום להישרף במלואו לאפר, זה משאיר שאריות פחם נקבוביות מאוד.

צורה זו של פחמן מוצק היא יציבה מאוד ויכולה להישאר ללא שינוי במשך אלפי שנים. זה גם מספק נמל לחיידקים ופטריות מועילים. Biochar מתחיל להיות בשימוש בקנה מידה גדול, למשל על ידי מגרשי גולף כדי להפחית את צרכי ההשקיה ב-30%.

מקור: נהיגה הירוקה

אנרגיות מתחדשות

חוות מאמצות בהדרגה אנרגיה מתחדשת, במיוחד שמש ורוח. בשנת 2022, סך הכל 153,101 חוות וחוות בארה"ב השתמשו במערכות לייצור אנרגיה מתחדשת, בהשוואה ל-57,299 ב-2012, עלייה של 167% במהלך 10 שנים.

ניתן לשלב מתקנים סולאריים אלה גם עם גידולים במקום לכסות שטחים חקלאיים ראשוניים, טכניקה הנקראת agrivoltaics, עליה הסברנו ב"Agrivoltaics למיזוג חוות "אמיתיות" עם חוות סולאריות".

חקלאים גם מתחילים לשלב מעכלי מתאן כדי למחזר פסולת חקלאית לביוגז, במיוחד בחוות המייצרות כמויות אדירות של פסולת בעלי חיים.

מקור אנרגיה חדש נוסף הוא גיאותרמיה, אותה כיסינו ביתר פירוט ב"חממות גיאותרמיות ופסיביות - הפחתת פליטת פחמן בחקלאות".

דשנים אפס פחמן

בין הדשנים העיקריים, זרחן ואשלגן (ה-P וה-K בדשני NPK) הם יסודות טבעיים שנכרים. אז בסופו של דבר, כדי שהדשנים האלה יהיו ניטרליים פחמן, זה ידרוש שפעולות הכרייה יהיו בעצמן מחושמלות וישתמשו באנרגיה ירוקה כדי להפיק את הכוח הנדרש.

דשן חנקן הוא סיפור אחר, שכן כיום הוא מיוצר בעיקר מגז טבעי או דלקים מאובנים אחרים. או ליתר דיוק, דלקים מאובנים מניעים את התגובות הכימיות שהופכות את ה-N2 האטמוספרי לאמוניה.

למרבה המזל, מתפתחת שרשרת אספקה ​​שלמה לייצור אמוניה ירוקה. זה יכול לכלול ביזור ייצור אמוניה ממערכות מודולריות, כמו ההיצע של FuelPositive Corporation ו- AmmPower Corp. שהצגנו ב"דלק המימן האחר - 5 מניות האמוניה הירוקה המובילות".

ייתכן אפילו שיום אחד יהיה חלק חשוב מהמשוואה להחליף גם דלקים מאובנים כמקור דלק, כפי שחקרנו ב"שחרור פחמן של נתיבים גלובליים דרך אמוניה ירוקה"

ואולי גם ציוד חקלאי כוח.

לחלופין, ניתן להוסיף חנקן לאדמה ישירות על ידי חיידקים מהונדסים במיוחד.

חקלאות נטולת אדמה

החקלאות מתפתחת במהירות, ולא רק על ידי טיפול טוב יותר בקרקעות או שילוב טכנולוגיה חדשה. כמה שיטות מחפשות כעת להסיר לחלוטין את הצורך בשדות ובאדמה לייצור מזון.

ניתן לעשות זאת בחוות עירוניות, מגמה חדשה המחפשת לקרב את ייצור המזון למרכזי צריכה, שאותה חקרנו ב"קנה המידה של החקלאות העירונית כדי להביא יתרונות רבים".

חקלאות אנכית

אחת הדרכים לעשות חקלאות בערים היא חקלאות אנכית, שבה אור מלאכותי וחממות פנימיות נראות להחליף לחלוטין את החקלאות המסורתית.

זהו רעיון מבטיח, אשר עם זאת, ייתכן שיהיה צורך לבצע אופטימיזציה כדי להיות תחרותי עם חקלאות מסורתית.

אתה יכול ללמוד עוד על זה ב"צלילה עמוקה לתוך חקלאות אנכית והשפעתה הגלובלית", בנוסף ל "5 חברות החקלאות האנכיות הטובות ביותר"&"10 חברות החקלאות המקורה המובילות".

רוב שיטות החקלאות הפנימיות והאנכיות מסתמכות על הידרופוניקה, שבה חומרי ההזנה הדרושים לצמחים אינם מסופקים על ידי אדמה אלא על ידי מים זורמים. הסברנו איך זה עובד ב"הידרופוניקה - כל מה שאתה צריך לדעת".

שיטות מתקדמות אפילו יותר מסירות אפילו את המים, ומגבילות את הגידול לערפל של אירוסול, שיטה הנקראת אירופוניקה.

שלב נוסף הוא שילוב גידול דגים עם גידול יבולים, שימוש בצנפת הדגים כדשן ובצמחים כמערכות לטיהור מים, מושג שנקרא אקוופוניקה.

לבסוף, ניתן לטפח כמה צורות חדשות של מזון, כמו מיקרו אצות, העשירות בחלבונים ובנוגדי חמצון ו לאחר מכן ניתן להשתמש להכנת תוספי מזון או לשלב במשקאות.

חקלאות עבור חומרים מתחדשים ואנרגיה

דלק ביולוגי

חקלאות יכולה גם להפוך לא רק למזון אלא להחלפת חומרים רבים שאינם מתחדשים בחלופות שגדלו באופן טבעי.

לעת עתה, זה נעשה באמצעות הדורות הראשונים של דלק ביולוגי. בְּעָתִיד, גידול אצות לדלק ביולוגי עשוי להיות מודל עסקי חקלאי חדש.

חומרים ביולוגיים

חומרים רבים עשויים היום או ממקורות שאינם מתחדשים או שהם רעילים בדרך זו או אחרת. ביוטכנולוגיה חדשה עשויה לאפשר אלטרנטיבות טבעיות ובריאות יותר.

זה נכון אפילו יותר עבור ביו-פלסטיק, עם חברות רבות שמובילות את האחריות בהפיכת ההתמכרות שלנו לפלסטיק לנושא קטן בהרבה.

חומר נוסף עם הבטחות גדולות הוא עץ. בעוד שעצים וייעור הם כבר תעשייה עצומה ששווה 1.16T $ בשנת 2024, גנטיקה משופרת יכולה להגביר את ייצור העץ ואת לכידת הפחמן.

מקור: חקלאות מודרנית

עץ עשוי להיות חומר חזק בהרבה מהצפוי. חוקרים מגלים תנאים אלקליים, טמפרטורות גבוהות וביו-פולימרים יכולים להפוך עץ ל "עץ מוגבר שיכול להיות בעל חוזק של פלדה וקשיחות גדולה פי 23 מבטון".

השקעה בחקלאות

ישנן דרכים אפשריות רבות להשקיע בייצור מזון וביו-חומר. וזה מגזר מרכזי, עם הכנסות של $9.09T ברחבי העולם.

זהו גם מגזר מפוצל מאוד, כאשר רוב הפעילות החקלאית נעשית על ידי חברות קטנות יחסית, עסקים משפחתיים וכו'. באופן כללי, החקלאות כמעט ואינה משולבת אנכית, כאשר חברות שונות מספקות את התשומה בשלבים שונים של שרשרת הערך: ציוד, זרעים , כימיקלים, עבודה, עיבוד, מכירה חוזרת ושיווק וכו'.

אתה יכול להשקיע בחברות הקשורות למזון דרך ברוקרים רבים, ותוכל למצוא כאן, ב securities.io, ההמלצות שלנו לברוקרים הטובים ביותר ב ארצות הברית, קנדה, אוסטרליה, בריטניה, כמו גם מדינות רבות אחרות.

אם אינך מעוניין להשקיע בחברה מסוימת, אתה יכול גם לבדוק תעודות סל ביוטק כמו Global X AgTech & Food Innovation ETF (KROP), ה iShares MSCI Agriculture Producers ETF (VEGI), או VanEck Agribusiness ETF (MOO), שתספק חשיפה מגוונת יותר כדי לנצל את תעשיית ייצור המזון החיונית.

חברת חדשנות לייצור מזון וחקלאות

Corteva היא מובילה עולמית בטכנולוגיית חקלאות, במיוחד כימיקלים וזרעים. הוא גם פעיל מאוד בטכנולוגיות חקלאות חדשות כמו רובוטיקה.

עם מכירות נטו של 17.2 מיליארד דולר בשנת 2023, 22,500+ עובדים ו-10,000,000+ לקוחות, החברה היא בין הגדולות במגזר שלה, יחד עם המתחרות בארה"ב באייר וסינג'נטה.

בסך הכל, ואולי משקף מגמה עמוקה יותר של צמצום צריכה ותחרות מוגברת, המכירות של כימיקלים (חומרי הדברה, קוטלי עשבים וכו') ירדו בשנת 2024, בעוד שמכירות הזרעים גדלו.

מקור: קורטווה

במבט מעמיק יותר, עסקי הליבה של Corteva בזרעים הם בתירס ופולי סויה, המהווים את עיקר הכנסות החברה במגזר זה. במיוחד, פולי סויה "Enlist E3" של Corteva, עם עמידות ל-3 קוטלי עשבים (2,4-D כולין, גליפוסאט וגלופוסינט), צמח מ-5% מתחת ל-2019% ב-65 והיווה יותר מ-XNUMX% מהשוק האמריקאי.

מקור: קורטווה

בתחום הגנת הצומח/כימיקלים, יותר ממחצית המכירות היו של קוטלי עשבים, והשאר מורכבים בעיקר מקוטלי חרקים ופטריות.

מקור: קורטווה

Corteva בנתה את עסקיה הנוכחיים סביב חקלאות תעשייתית מסורתית, שהיא עדיין פעילות רווחית מאוד שמקיימת את תקציב המו"פ הנוכחי.

עם זאת, אנו גם מצפים לעתיד החקלאות, עליו דנו במאמר זה. יש לציין, Corteva עבדה על:

• עריכת גנים של גידולים קיימים, כולל באמצעות טכנולוגיית CRISPR.
• מרכז חדשנות לסטארטאפים אג-טק, Corteva Catalyst. 'פלטפורמת למידת מכונה מסייעת במאמצים לעצב את המגזר ולזהות טכנולוגיות רלוונטיות לעדיפויות המחקר של Corteva".
• ביו-סטימולנטים, ביולוגית ומוצרים אחרים ממקור טבעי כמו פרומונים של חרקים עם ביצועים מוכחים וצפויים.
• חיידקים מקבעי חנקן (BlueN™ או Utrisha™ N) ליצירת דשן נטול כימיקלים במיוחד.
• דגנים מועשרים ביו בוויטמין A לשיפור התזונה במדינות עניות.
• רובוטים מהלכים עבור גידולי שורות.
• ניסויים ביישום AI בחוות, מקטיף פירות ועד לזיהוי הצמחים הטובים ביותר לבחירת תכונות לייצור זרעים.
• חבילה מלאה של פתרונות תוכנה, מנתוני תמונות קרקע ועד תוכנות לניהול חוות וניטור ומכירת אשראי פחמני.

Corteva גם בוחנת באופן פעיל את הביקוש הגובר העתידי לדלק ביולוגי ירוק וחלבונים מיוחדים, שלכל אחד מהם שוק של 10-30 מיליארד דולר שניתן להתייחס אליו עד 2035.

מקור: קורטווה

אז בסך הכל, בעוד שקורטבה היא ענקית של שיטות החקלאות התעשייתיות "הישנות", היא גם מודעת בבירור לשינויים במגזר וממצבת את עצמה להפוך לחברה גדולה ומצליחה לא פחות המותאמת לשיטות חקלאיות המשתנות במהירות.