تأثير صحة التربة على الإنتاجية الأحيائية للمحاصيل

قصير - روتود كروبس

ويتزايد نمو الفول والويلات والفولبتوس في الكتلة الأحيائية والطاقة الأحيائية، وتضع هذه الأشجار نظماً عميقة الجذور تؤدي إلى تحسين تربة التربة والاستقرار الكلي، غير أنها حساسة لملوحة التربة وانخفاض مستوى الهيدروجين.() أما في الأراضي الزراعية المهمشة، فيمكن للمحاصيل الخشبية أن تصلح صحة التربة عن طريق بناء المواد العضوية، والحد من التحات، وتعزيز التسلل - ولكن يتطلب إعداداً دقيقاً للترب والسيطرة على الأعشاب.

أثر صحة التربة على الإنتاجية: الأدلة

وتظهر الدراسات الميدانية والتحليلات المتطورة باستمرار أن صحة التربة تحكم مباشرة إنتاجية محاصيل الطاقة الأحيائية، وهناك ثلاث آليات مترابطة ذات أهمية خاصة: التدوير المغذي، وديناميات المياه، وعزل الكربون.

Cycling and Crop Yield

فالتربة الصحية التي توجد بها مجتمعات مجهرية نشطة تُعدن النيتروجين العضوي والفوسفور والكبريت بمعدلات تلبي احتياجات المحاصيل، وفي دراسة طويلة الأجل لمنتجات التبديل في البلاستيك الكبير في الولايات المتحدة، تؤدي الحقول ذات المادة العضوية العالية في التربة والكتلة الأحيائية المجهرية إلى إنتاج ما بين 20 و30 في المائة من الكتلة الأحيائية أكثر من نظيراتها المتدهورة، حتى مع نفس المدخلات الأسمدة الخارجية.

المياه

وكثيرا ما تنمو المحاصيل الأحيائية في المناطق التي تتفاوت فيها الأمطار، ويمكن أن تزيد المادة العضوية من التربة من قدرة الحوافظ المائية بنسبة 4-6 في المائة لكل زيادة بنسبة 1 في المائة في المنظمة، مما يعني أن التربة تطوف المحاصيل في مواجهة الجفاف القصير الأجل، وفي التجارب غير الكارثية في جميع أنحاء أوروبا، كانت غلة التربة ذات المياه العالية (أكثر من 3 في المائة) أعلى بنسبة 40 في المائة من التربة التي تقل فيها هياكل التربة المحتوية على طبقة المياه السطحية عن 1.5 في إطار نظم متماثلة.

احتجاز الكربون ونوعية التربة

وتعترف المحاصيل الحيوية للطاقة الأحيائية التي تدوم كل سنة بقدرتها على عزل الكربون في الكتلة الحيوية والتربة، ويمكن أن تؤدي المحاصيل البالية وغير المصحوبة بنظمها العميقة وتقلل من اضطرابات التربة إلى زيادة مخزونات الكربون العضوي في التربة بنسبة 1-2 ميغاغرام جيم - 1 يرن على مدى عقد، وهذه العملية لا تخفف من تغير المناخ فحسب بل تؤدي أيضاً إلى تحسين نوعية التربة عن طريق زيادة استقرار الكتلة المائية وارتفاع معدل الرسوبها.

استراتيجيات الإدارة لتعزيز صحة التربة في المحاصيل الأحيائية

ويعد تحويل علم صحة التربة إلى ممارسة على مستوى المزارع أمرا أساسيا لتحقيق أقصى قدر من إنتاجية الطاقة الأحيائية، ويدعم مجموعة متزايدة من البحوث الاستراتيجيات التالية، التي يتوافق العديد منها مع مبادئ الزراعة المتجددة.

لا - تيل و انخفاض حجم

وتعطل الماشية التقليدية تجميعات التربة، وتعجل بتأكسد المواد العضوية، وتدمر الهيفايا الفطريات، وتحافظ النملة أو الحراثة على هيكل التربة والموائل المجهرية، وبالنسبة للمحاصيل التي تدوم الطاقة الأحيائية، قد يتطلب هذا الزر، ولكن بعد السنة الأولى، تترك مخلفات على السطح تحمي التربة والعائدات العضوية، وتبين الدراسات أنه لا توجد فترات أعلى من التحول في المائة من المحاصيل التقليدية.

المحاصيل الخضرة والخضر

وحتى في النظم الدائمة، يمكن للمحاصيل المشتركة بين الباحثين أو التي تغطيها الشتاء أن توفر مدخلات عضوية إضافية، وقمع الأعشاب، وإصلاح النيتروجين، وبالنسبة لزراعة الطاقة السنوية، تزرع محصولاً من الغطاء المبتذل (مثلاً، ورش الشعر أو قماش النيزوم) بعد الحصاد يمكن أن تضيف 50 إلى 100 كغم من النيتروجين الثابت بيولوجياً، مما يعوض جزءاً من احتياجات الأسمدة الاصنة الاصنة الاصطناعية.

التعديلات العضوية: اللجنة، ومؤسسة مانيور، وشركة بيوك

ويزيد تطبيق الرجولة المُنصبة أو النفايات الخضراء البلدية زيادة كبيرة من المادة العضوية والمحتويات المغذية في التربة، وفي التجارب الميدانية التي تنطوي على عدم وجود أي تأثير، فإن التطبيقات السنوية لعشرة ميغاغرام من الهاكتار - 1 من البقعة التي تُرفع من غلة الكتلة الأحيائية بنسبة 35 في المائة على مدى ثلاث سنوات، ويتوقف ارتفاع نسبة الكربون في التربة بنسبة 0.5 في السنة.

تناوب المحاصيل وتنويعها

وفي حين أن المنظومات الحية التي تدوم كل سنة قد تظل موجودة منذ 10 إلى 15 سنة، فإن إدماجها في تناوب مع المحاصيل السنوية أو غيرها من فترات السنتين يمكن أن يحول دون تراكم الآفات واختلال التوازن في المغذيات، فعلى سبيل المثال، فإن دوار الطاقة مع محصول يغطيه فصل الشتاء، ثم يمكن للبركة أن يكسر دورات الأمراض المنقولة عن طريق التربة ويتنوع الأعماق المتأصلة ويحقق أقصى قدر من استخلاص الموارد.

رصد وتقييم صحة التربة من أجل الإنتاج الأمثل

ولإدارة صحة التربة إدارة فعالة، يحتاج المزارعون إلى أدوات رصد موثوقة، ويوفر الاختبار التقليدي للتربة (الرسوب، والمغذيات الكلية، والنسيج) خط الأساس، ولكن الأساليب الناشئة تتيح تقييمات أكثر شمولا.

بروتوكولات اختبار التربة

وينبغي إجراء اختبارات التربة الروتينية كل سنتين إلى ثلاث سنوات لكل من محاصيل الطاقة الأحيائية السنوية والثابتة، ويمكن للمختبرات قياس المواد العضوية والمغذيات المتاحة والقدرة على تبادل الأشعة والأشعة والرطوبة. ولأجل أعمق الغوص، يمكن أن تشير اختبارات كربون التربة والكربون النشط إلى النشاطات الدقيقة وحالة المواد العضوية المختبرية، ويوفر العديد من الجامعات المولدة للأراضي والمقاطعات الحفظة مجموعات تحليلية بأسعار معقولة على وجه التحديد.

التكنولوجيات الناشئة

كما أن التكنولوجيات الزراعية الدقيقة مثل أجهزة استشعار التربة في الوقت الحقيقي، والدراسات الاستقصائية للضغط الكهرومغناطيسي، والتصوير المتعدد الأطياف المحتوي على طائرات بدون طيار، يمكن أن تؤدي إلى إحداث تقلبات صحية في التربة في مختلف الميادين، وتتيح هذه الأدوات تطبيق التعديلات والري على نحو متغير، بما يكفل مطابقة المدخلات مع حالة التربة، وفي المستقبل القريب، يمكن أن تتيح نماذج التعلم الآلات التي تدمج بيانات الاستشعار مع سجلات المحاصيل إمكانية الإدارة التنبؤية، وتحديد المناطق التي تحد فيها صحة التربة من الإنتاجية قبل ظهور الأعراضي.

التحديات والنظر في المسألة

ورغم الصلة القوية بين صحة التربة وإنتاجية المحاصيل التي تستخدم الطاقة الأحيائية، فإن العديد من التحديات تعيق اعتماد ممارسات بناء الصحة في التربة على نطاق واسع.

تدهور التربة والتآكل

وهناك العديد من الأراضي التي تستهدف إنتاج الطاقة الأحيائية التي تتحلل بالفعل - تتفاوت نتيجة للتحات أو فقدان المواد العضوية أو التضاؤل، وتستلزم إعادة هذه التربة استثماراً رئيسياً في التعديلات، وتغطي المحاصيل، وقمامة الحفظ، وبدون دعم السياسات أو ائتمانات الكربون، يمكن أن تكون فترة الانتكاس طويلة، وتردع المزارعين الذين يعانون من مخاطر، بالإضافة إلى ذلك، فإن الصيد غير الملائم للكتلة الأحيائية التي تدوم كل سنة - تزيل جميع المكاسب الصحية العضوية أو التي تولدها التربة.

استنفاد المغذيات وإدارة الأسمدة

وتصدر محاصيل الطاقة الأحيائية ذات الطاقة العالية كميات كبيرة من المغذيات، وإذا تم استبدال النيتروجين فقط، وتجاهل الفوسفور والبوتاسيوم، فإن خصوبة التربة تحد في نهاية المطاف من المحاصيل، ومن الضروري تحقيق التوازن بين إزالة المغذيات والمصادر العضوية وغير العضوية، غير أن الإفراط في الإفراط في الإفراط في التخدير بالنيتروجين يمكن أن يؤدي إلى تآكل النيتروجين وإحداث أكسيد النيتروجين، مما يقوض الفوائد البيئية.

Climate Change Interactions

وسيؤثر ارتفاع درجات الحرارة وتغيّر أنماط التهطال على صحة التربة ونمو المحاصيل، إذ إن ارتفاع درجات الحرارة يعجل بتحلل المواد العضوية، مما قد يقلل من مخزونات التحلل الطبيعي إذا لم يقابله زيادة في المدخلات الجذرية، وقد يؤدي الجفاف إلى حدوث هجرة بيولوجية للتربة، مما يقلل من التدوير المغذي، كما أن نظم الطاقة الأحيائية المصممة مع مراعاة صحة التربة في استخدام فترات السنتين العميقة الجذور والتعديلات العضوية أكثر قدرة على التكيف مع هذه المناطق الضرورية.

الاستنتاج: الطريق نحو استدامة الطاقة الأحيائية

إن صحة التربة ليست الاعتبار الهام في إنتاج الطاقة الأحيائية؛ فهي الأساس الذي تستند إليه الإنتاجية والاستدامة والربحية، والدليل واضح: التربة الصحية ذات المادة العضوية الكافية، والبيولوجيا النشطة، والمغذيات المتوازنة التي تتدهور باستمرار، والتي كثيرا ما تكون أقل مدخلات خارجية، وبالنسبة للمزارعين ومديري الأراضي، اعتماد ممارسات تحسن إنتاجية التربة، وتغطي التناوب، والمحاصيل العضوية المتنوعة،

ويمكن لصانعي السياسات وأصحاب المصلحة في الصناعة التعجيل بالتبني عن طريق دعم برامج رصد صحة التربة، وتشجيع ممارسات الحفظ من خلال أسواق الكربون أو الدفعات المباشرة، وتمويل البحوث في أفضل الممارسات الإدارية في المنطقة، وبما أن قطاع الطاقة الأحيائية يتوسع، فإن إدماج مقاييس صحة التربة في شهادات الاستدامة سيساعد على ضمان ألا ينجم الانتقال من الطاقة المتجددة عن تدهور التربة، ويقتضي المسار المستقبلي نظرة شاملة: واحدة تعترف بالتربة بوصفها أصولاً معيشية، عندما تدار.

For further reading on soil health assessment and management, consult the USDA NRCS Soil Health Division and the Global Soil Partnership. For research on bioenergy cropsoil interactions, see studies published in [enFLT:5]