Agronomic and Physiological Responses of Sorghum and Sweet Potato to Shea Tree Shade in Burkina Faso

ملخص تقني: الاستجابات الزراعية والفسيولوجية للذرة الرفيعة والبطاطا الحلوة لظل شجرة الشيا في بوركينا فاسو

بيان المشكلة
في بوركينا فاسو، تُعد المتنزات الزراعية الحراجية التي تدمج شجرة Vitellaria paradoxa (شجرة الشيا) مع المحاصيل الحبوبية حيوية للأمن الغذائي. ومع ذلك، فإن الظل الذي تلقيه أشجار الشيا يقلل بشكل كبير من الإشعاع النشط ضوئياً (PAR)، مما يؤدي إلى التنافس على الضوء وانخفاض موثق في إنتاجية المحاصيل الحبوبية المرتبطة بها مثل الذرة الرفيعة (Sorghum bicolor). هذا الانخفاض في الغلة غالباً ما يدفع المزارعين إلى إهمال تجديد الشتلات أو إزالة الأشجار عمداً، مما يهدد الاستدامة طويلة الأمد لهذه المتنزات الحراجية. وبينما تُعرف المحاصيل الجذرية والدرنية بقدرتها على تحمل الظل، إلا أن هناك نقصاً في البيانات المحددة حول كيفية تأثير الخصائص الدندرومترية (القياسية الشجرية) لأشجار الشيا — وتحديداً قطر جذع الشجرة عند مستوى الصدر (DBH) ومساحة التاج — بشكل متفاوت على الأداء الزراعي والفسيولوجي للذرة الرفيعة مقابل البطاطا الحلوة (Ipomoea batatas). تعالج هذه الدراسة الحاجة إلى تحديد عتبات حجم الأشجار الحرجة التي تصبح عندها غلة الذرة الرفيعة غير مجدية، وتحديد ما إذا كانت البطاطا الحلوة يمكن أن تكون بديلاً قابلاً للتطبيق للحفاظ على الإنتاجية الزراعية الحراجية دون إزالة الأشجار.

المنهجية
أُجري البحث في منطقة نازينون في بوركينا فاسو، وتحديداً في بلديتي نوبيري وسابوني. استخدمت الدراسة تصميم القطاعات العشوائية الكاملة (RCBD) لتقييم محصولين: سلالة محلية من الذرة الرفيعة وصنفين من البطاطا الحلوة المعززة حيوياً (إيري وتيبيلي 2).

• تصنيف الأشجار: تم تصنيف أشجار V. paradoxa إلى ثلاث فئات قطر (DC) بناءً على قطر الجذع عند مستوى الصدر (DBH):
  • الفئة الأولى (DC1): 15–30 سم
  • الفئة الثانية (DC2): 30–45 سم
  • الفئة الثالثة (DC3): ≥45 سم
• المعاملات التجريبية: نمت المحاصيل تحت مظلة الأشجار في كل فئة قطر (UCDC1, UCDC2, UCDC3) وفي مناطق مفتوحة (OA) كضوابط.
• القياسات:
  • الدندرومترية: تم قياس مساحة التاج وتقاطع الإشعاع النشط ضوئياً (PAR).
  • المورفولوجية (الشكلية): تم تسجيل طول الساق/العرق، وعدد الأوراق، وقطر العنق في الأيام 30 و45 و60 و81 بعد البذر/الزراعة.
  • الفسيولوجية (الوظيفية): تم قيء الموصلية الثغرية، ومحتوى الكلوروفيل (SPAD)، وتدفق الإلكترونات الخطي (LEF) باستخدام أجهزة محمولة (AP4 porometer و PhotosynQ MultispeQ).
  • الغلة: تم تسجيل غلة الحبوب/السنبلة للذرة الرفيعة وغلة الدرنات للبطاطا الحلوة.
• التحليل: تم تحليل البيانات باستخدام اختبار كروسكال-واليس متبوعاً باختبار دان (Dunn's) للمقارنات البعدية مع تصحيح بونفيروني عند مستوى دلالة 5%.

النتائج الرئيسية

• تقاطع الضوء: كان هناك ارتباط سلبي معنوي بين قطر الشجرة ونفاذية الإشعاع النشط ضوئياً (PAR). فقد نقلت أشجار الفئة الأولى (DC1) (أصغر مساحة تاج) أعلى نسبة من PAR (274 ميكرومول فوتون م⁻² ث⁻¹)، بينما نقلت أشجار الفئة الثانية والثالثة (DC2 و DC3) كميات أقل بكثير (162.75 و 142.84 ميكرومول م⁻² ث⁻¹، على التوالي).
• أداء الذرة الرفيعة:
  • كان نمو وغلة الذرة الرفيعة في أعلى مستوياتها في المنطقة المفتوحة (OA).
  • تحت المظلة، كان أداء الذرة الرفيعة أفضل بشكل ملحوظ تحت الفئة الأولى (DC1) مقارنة بالفئتين الثانية والثالثة (DC2 و DC3).
  • ومع ذلك، كانت غلة الذرة الرفيعة تحت الفئة الأولى (DC1) لا تزال أقل بشكل ملحوظ من المنطقة المفتوحة (OA). وتشير الدراسة إلى أن نمو وإنتاج الذرة الرفيعة كان منخفضاً مقارنة بالمنطقة المفتوحة، حتى تحت أصغر فئة قطر.
  • أظهرت البيانات الفسيولوجية أنه بينما كانت الموصلية الثغرية أعلى تحت المظلة (بسبب المناخ المحلي المواتي)، فإن تدفق الإلكترونات الخطي (LEF) والنمو الإجمالي كانا محدودين بسبب انخفاض توافر الضوء، لا سيما في الفئتين الثانية والثالثة (DC2 و DC3).
• أداء البطاطا الحلوة:
  • على النقييد من ذلك، أظهرت البطاطا الحلوة نمواً وغلة متفوقة تحت فئات الأقطار الأكبر (DC2 و DC3) مقارنة بالفئة الأولى (DC1) والمنطقة المفتوحة.
  • البارامترات المورفولوجية (طول الساق، عدد الأوراق) وغلة الدرنات زادت عموماً مع زيادة فئة قطر الشجرة.
  • سُجلت أعلى غلات الدرنات تحت الفئة الثالثة (DC3). ومن الجدير بالذكر أنه في موقع نوبيري، لم يتم إنتاج درنات في المنطقة المفتوحة أو تحت الفئة الأولى (DC1)، بينما حدث الإنتاج تحت الفئتين الثانية والثالثة (DC2 و DC3).
  • بينما كانت غلات البطاطا الحلوة تحت الفئتين الثانية والثالثة أعلى عموماً من الفئة الأولى، إلا أن التحليل الإحصائي (الجدول 7) أشار إلى أن الفرق في الغلة بين الفئة الأولى والفئة الثانية لم يكن معنوياً (كلاهما يشترك في نفس الحرف العلوي)، بينما حققت الفئة الثالثة (DC3) غلة أعلى بشكل ملحوظ من الفئات الأخرى.
  • أظهرت أصناف البطاطا الحلوة محتوى كلوروفيل أعلى تحت الظل الكثيف للفئتين الثانية والثالثة (DC2 و DC3)، وهو تكيف مع شدة الضوء المنخفضة.
• الاختلافات بين المواقع: الموقع الذي يتميز بهطول أمطار أعلى وتقليم أكثر كثافة للأشجار (نوبيري) كان يفضل الذرة الرفيعة، بينما الموقع ذو الأمطار الأقل والتقليم الأقل (سابوني) كان يفضل البطاطا الحلوة، ويرجع ذلك على الأرجاح إلى الاختلافات في توافر المياه وكثافة المظلة.

المساهمات الرئيسية
تقدم هذه الدراسة أدلة تجريبية على أن تأثير ظل شجرة V. paradoxa على المحاصيل المرتبطة بها ليس موحداً، بل يعتمد بدقة على فئة قطر الشجرة.

1. تحديد العتبة: حددت الدراسة الفئة الأولى (DC1) (قطر < 30 سم) كعتبة حرجة حيث يمكن زراعة الذرة الرفيعة مع فقدان أقل في الغلة مقارنة بالأشجار الأكبر، رغم أن الغلات تظل أقل بكثير من الحقول المفتوحة. وعلى العكس من ذلك، تتسبب الفئتان الثانية والثالثة (DC2 و DC3) (قطر > 30 سم) في انخفاض كبير في غلة الذرة الرفيعة.
2. استراتيجية استبدال المحاصيل: أثبتت الدراسة أن البطاطا الحلوة هي بديل فعال للغاية لتحمل الظل، حيث تزدهر تحت المظلات الكثيفة للأشجار الكبيرة (DC2 و DC3)، حيث تفشل المحاصيل الحبوبية.
3. الرؤية الفسيولوجية: توضح الدراسة أنه بينما يحسن الظل الظروف المناخية المحلية (ارتفاع الموصلية الثغرية)، فإن نقص الإشعال النشط ضوئياً (PAR) هو العامل المحدد الرئيسي للمحاصيل من نوع C4 مثل الذرة الرفيعة. وفي المقابل، فإن الطبيعة (C3) للبطاطا الحلوة ومرونتها المورفولوجية تسمحان لها بالاستفادة من المناخ المحلي الناجم عن الظل ونقاط التعويض الضوئي المنخفضة.

الأهمية والادعاءات
يزعم المؤلفون أن هذا البحث يقدم استراتيجية إدارة عملية قائمة على العلم لمتنزات الزراعة الحراجية في بوركينا فاسو. ومن خلال مواءمة اختيار المحاصيل مع قطر الأشجار، يمكن للمزارعين تحسين إنتاجية النظام الإجمالية دون اللجوة إلى إزالة الأشجار أو التقليم المكثف.

• التوصية: تقترح الورقة صراحةً زراعة الذرة الرفيعة فقط تحت أشجار الفئة الأولى (DC1) (قطر < 30 سم) وتجنبها تحت الفئتين الثانية والثالثة (DC2 و DC3).
• البديل: بالنسبة للأشجار التي يتجاوز قطرها 30 سم (DC2 و DC3)، يوصي المؤلفون بزراعة البطاطا الحلوة لمنع خسائر إنتاج الشيا (التي ستحدث إذا تم تقليم الأشجار) ولتجنب خسائر غلة الحبوب (التي تحدث عند زراعة الذرة الرفيعة تحت الأشجار الكبيرة).
• الأثر على الحفظ: يهدف هذا النهج إلى الحفاظ على أو زيادة كثافة الأشجار في المتنزحات من خلال توفير حافز اقتصادي (غلة البطاطا الحلوة) للحفاظ على أشجار الشيا الكبيرة، مما يعالج تراجع الغطاء النباتي الخشبي الملاحظ في المنطقة.

تخلص الدراسة إلى أن إدارة الأنظمة الزراعية الحراجية بناءً على فئات قطر الأشجار تسمح بالتحسين المتزامن لكل من حفظ الأشجار وإنتاج المحاصيل، مما يوفر مساراً مستداماً للأمن الغذائي في منطقة الساحل.