Combined Application of Phosphoric Acid-Modified Biochar and HPMA for Amelioration of Saline-Alkali Soil
تُظهر هذه الدراسة أن التطبيق المشترك للفحم الحيوي المعدل بحمض الفوسفوريك وبولي ماليك أنهيدريد المتحلل يعمل بفعالية على تحسين التربة الملحية القلوية من خلال تعزيز نقل المياه، وتقليل الملوحة والقلوية، وزيادة إنتاجية الأرز، مع تحديد المعالجة ABH2 كجرعة مثالية لاستصلاح التربة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل تربة الأرض كإسفنجة عملاقة حية تغذي محاصيلنا. أحياناً، تمرض هذه الإسفنجة؛ فتصبح "ملحية-قلوية"، وهي طريقة منمقة للقول إنها غارقة في الكثير من الملح وأصبحت قلوية جداً (مثل بيكربونات الصودا). عندما تصبح التربة هكذا، تتحول إلى طوبة صلبة وقشرية لا يمكن للماء التغلغل من خلالها، ويعمل الملح مثل السم لجذور النباتات، مما يمنعها من الشرب أو النمو. بالنسبة للمزارعين، يعد هذا كابوساً لأنه يحول الحقول الخصبة إلى أراضٍ قاحلة، مما يهدد إمدادات الغذاء العالمية.
لإصلاح الإسفنجة المريضة، يحاول العلماء غالباً غسل الملح منها أو إضافة مكونات خاصة لتفتيت القشرة الصلبة. أحد المكونات الشائعة هو "البيوتشار" (الفحم الحيوي)، وهو في الأساس فحم مصنوع من مخلفات النباتات. فكر في البيوتشار كإسفنجة مجهرية مليئة بالثقوب الصغيرة التي يمكنها الاحتفاظ بالماء والمواد المغذية. ومع ذلك، فإن البيوتشار العادي لديه عيب: غالباً ما يكون قلوياً جداً بنفسه، مما قد يجعل مشكلة التربة تزدى سوءاً بدلاً من تحسينها. أداة أخرى هي مادة كيميائية تسمى HPMA، والتي تعمل كمادة حمضية قوية يمكنها إذابة القشور الملحية الصلبة والمساعدة في تدفق الماء. لكن HPMA تشبه العداء السريع؛ فهي تعمل بسرعة ولكنها تختفي سريعاً، حيث تجرفها الأمطار قبل أن تؤدي عملها الكامل. السؤال الكبير الذي يواجه العلماء هو: هل يمكننا دمج هاتين الأداتين لصنع "إسفنجة خارقة" تصلح التربة بسرعة، وتظل ثابتة في مكانها، وتجعل النباتات سعيدة؟
هذه الدراسة التي أجرتها "كايليان يو" وفريقها في جامعة هاربين للعلوم والتكنولوجيا تتناول هذا السؤال بالضبط. فقد قرروا خلط "البيوتشار المعدل بحمض الفوسفوريك" (بيوتشار تمت معالجته بالحمض لجعله أقل قلوية وأكثر قدرة على الالتصاق) مع HPMA. أرادوا معرفة ما إذا كان هذا التعاون سيساعد الماء على التحرك عبر التربة الملحية بشكل أفضل، وغسل الأملاح السيئة، ومساعدة نباتات الأرز على النمو طويلاً وقوياً.
أعد الباحثون نوعين من التجارب. أولاً، استخدموا أنابيب شفافة طويلة مملوءة بتربة مالحة لمراقبة كيفية تحرك الماء من خلالها. ثانياً، زرعوا نباتات أرز فعلية في أصص لرؤية كيف تؤثر تغيرات التربة على الحصاد. لقد اختبروا وصفات مختلفة: بيوتشار معالج بالحمض فقط، وHPMA فقط، وخلطات متنوعة من الاثنين.
كانت النتائج أشبه بالعثور على مفتاح سحري للتربة. فعندما دمجوا البيوتشار المعالج بالحمض مع HPMA، لم يتوقف الماء عند السطح فحسب، بل اندفع لأسفل بعمق داخل التربة، حاملاً معه "السم" الملحي معه. في الواقع، ساعدت أفضل خلطة (تسمى ABH3) الماء على التغلغل في التربة بشكل جيد لدرجة أنه تشبع تماماً عبر الأنابيب بشكل أسرع بكثير من التربة غير المعالجة. كان حركة الماء العميقة هذه حاسمة لأنها غسلت الملح من منطقة الجذور حيث تعيش النباتات.
لكن السحر الحقيقي حدث مع النباتات. الأرز الذي نبت في المعالجة المختلطة لم يكتفِ بالبقاء على قيد الحياة فحسب، بل ازدهر. وجد الفريق أن الجمع بين البيوتشار وHPMA خفض درجة حموضة التربة (جعلها أقل شبهاً ببيكربونات الصودا) وقلص الموصلية الكهربائية (وهي مقياس للملوحة) بأكثر من 50%. كما زاد من قدرة التربة على الاحتفاظ بالمغذيات الجيدة مع طرد الصوديوم الضار.
واحدة من أروع الاكتشافات كانت كيف ساعد المكونان بعضهما البعض. فمادة HPMA عاملة سريعة ولكنها تُجرف بسهولة. أما البيوتشار المعالج بالحمض، بهيكله المسامي الشبيه بالإسفنجة، فقد عمل كفخ، حيث احتجز HPMA ومنع تسربه من التربة بسرعة كبيرة. وهذا يعني أن HPMA يمكنها الاستمرار في العمل لفترة أطول. كما أضاف البيوتشار الفوسفور، وهو عنصر غذائي رئيسي، إلى الخليط.
وعندما جاء الحصاد النهائي، كانت نباتات الأرز في المعالجة المشتركة هي الأبطال. أنتجت المعالجة المسماة ABH3 أعلى إنتاجية، حيث رفعت كمية الأرز لكل نبات بنسبة تقارب 79% مقارنة بالمجموعة الضابطة غير المعالجة. أما المعالجة الأخرى، ABH2، فكانت في المرتبة الثانية بفارق ضئيل، وقد تكون الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة لأنها استخدمت كميات أقل قليلاً من المكونات. أظهرت الدراسة أنه بينما ساعد استخدام HPMA وحدها أو البيوتشار وحده قليلاً، فإن استخدامهما معاً خلق تآزراً قوياً أصلح تدفق المياه في التربة، ونظف الملح، وحول محصولاً متعثراً إلى حصاد وفير.
باختصار، تقترح الورقة البحثية أنه من خلال معالجة البيوتشار بالحمض ودمجه مع HPMA، يمكننا إنشاء مُحسن للتربة يكون أفضل في تحريك الماء، والاحتفاظ بآثاره المفيدة، وزراعة الأرز في الظروف الملحية أكثر من استخدام أي من المكونين بمفرده. إنها استراتيجية واعدة لتحويل التربة الملحية والعنيدة مرة أخرى إلى أراضٍ زراعية منتجة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.