Yield and nutrient uptake in maize and chickpea cropping sequences as influenced by integrated nutrient management practices

في الحقول الشاسعة التي لفحتها الشمس في جنوب الهند، تدور رحى صراع هادئ في كل موسم بين حاجة المزارع للغذاء وقدرة التربة على توفيره. لعقود من الزمن، كان الحل القياسي لإطعام السكان المتزايدين هو صب الأسمدة الكيميائية الاصطناعية على الأرض. وبينما يعزز هذا النهج المحاصيل في المدى القصير، فإنه غالبًا ما يترك الأرض منهكة، وحمضية، ومجردة من المعادن الدقيقة والأساسية التي تحتاجها النباتات لتزدهر. وينطبق هذا بشكل خاص على التربة الثقيلة الغنية بالطين المعروفة باسم "فيرتيسولز" (Vertisols)، والتي تغطي أجزاء كبيرة من المنطقة. هذه التربة لزجة بطبيعتها وتحتفظ بالمياه جيدًا، لكن لديها أيضًا ميل لحبس العناصر الغذية الحيوية مثل الزنك والحديد، مما يجعلها غير متاحة للمحاصيل. وعندما يعتمد المزارعون فقط على المدخلات الكيميائية، غالبًا ما يجدون أنفسهم في حلقة مفرغة من العوائد المتناقصة، حيث تصبح التربة أقل استجابة، ويفتقر الغذاء المنتج إلى الكثافة الغذائية المطلوبة لمكافحة الجوع الخفي وسوء التغذية.

ولكسر هذه الحلقة، توجه العلماء إلى مفهوم يسمى "الإدارة المتكاملة للمغذيات". هذا ليس مجرد خدعة واحدة، بل هو استراتيجية شاملة تتعامل مع التربة كنظام حي وليس مجرد وعاء للجذور. وبدلاً من الاعتماد على نوع واحد من المدخلات، ينسج هذا النهج معًا ثلاثة خيوط متميزة: الأسمدة الكيميائية للطاقة الفورية، والمواد العضوية مثل سماد المزارع لتغذية بيولوجيا التربة وتحسين بنيتها، والميكروبات النافعة التي تعمل كمساعدين طبيعيين. تعيش هذه الحلفاء المجهرية في المنطقة المحيطة بجذور النبات وتعمل على تحرير العناصر الغذائية التي تكون محبوسة بخلاف ذلك، بينما تنتج أيضًا مواد تشجع على النمو. الهدف هو خلق بيئة متوازنة حيث يمكن للمحاصيل الوصول إلى كل ما تحتاجه دون تدهور الأرض التي تنمو فيها.

وضد هذا الخلفية، وضع فريق من الباحثين في المعهد الهندي لأبحاث البقوليات التابع للمجلس الهندي للبحوث الزراعية (ICAR) في دارواد، اختبارًا لمدى فعالية هذا النهج المتكامل في سيناريو محدد عالي المخاطر: نظام زراعة تتابعي حيث تُزرع الذرة خلال موسم الأمطار، تليها مباشرة الحمص في فصل الشتاء. هذا التدويل هو شريان حياة للعديد من المزارعين في المنطقة، ومع ذلك فإنه غالبًا ما يعاني من اختلالات غذائية تحد من إمكانات كلا المحصولين. أراد الباحثون معرفة ما إذا كان الجمع بين الأسمدة الكيميائية والسماد العضوي، والمغذيات الدقيقة المحددة، ومزيج من الميكروبات النافعة يمكن أن يتفوق على الطرق القياسية التي يستخدمها المزارعون حاليًا. لقد صمموا تجربة ميدانية لمقارنة ثماني تركيبات مختلفة من هذه المدخلات، تتراوح من النهج الأساسي المعتمد على الكيماويات فقط إلى النظام المتكامل بالكامل الذي يتضمن معالجات بذور بمجموعات ميكروبية ورشات ورقية من الزنك والحديد.

وقد جرت التجربة على مدار عام واحد، شمل موسم الأمطار وأشهر الشتاء الجافة. زرع الفريق الذرة في الصيف والحمص في الشتاء عبر قطع أراضٍ عولجت بتركيبات مختلفة من المغذيات. تلقت بعض القطع جرعة مخفضة فقط من السماد الكيميائي، لتكون بمثابة خط أساس. وتلقت قطع أخرى نفس تلك الجرعة بالإضافة إلى السماد العضوي، أو بالإضافة إلى معالجة بذور ميكروبية، أو بالإضافة إلى المغذيات الدقيقة. أما المعالجة الأكثر شمولاً، والتي أطلق عليها الباحثون الرمز T8، فقد جمعت بين المعدل الموصى به من السماد الكيميائي مع طنين من سماد المزارع لكل هكتار، ومعالجة بذور تحتوي على مزيج من البكتيريا النافعة، وتطبيق محدد للزنك والحديد. بالنسبة للذرة، تم خلط هذه المغذيات الدقيقة في التربة، بينما بالنسبة للحمص، تم رشها مباشرة على الأوراق لضمان امتصاص النباتات لها بسهولة.

كانت النتائج مذهلة. أنتجت القطع التي تلقت العلاج المتكامل الكامل، T8، كميات من الغذاء أكبر بكيد من أي من المجموعات الأخرى. بلغ محصول الذرة في هذه المجموعة أكثر من 8,000 كيلوغرام من الحبوب لكل هكتار، وهو رقم أعلى بكثير من القطع التي تلقت فقط أسمدة كيميائية أو جرعات أقل من السماد العضوي. كما وصلت القش، الذي يستخدم كعلف للحيوانات، إلى أعلى مستوياتها في هذه القطع نفسها. وعندما حل موسم الشتاء وزُرع الحمص، استمر تفوق النهج المتكامل. فقد بلغ وزن بذور الحمص في قطع T8 أكثر من 2,600 كيلوغرام لكل هكتار، بينما وصل وزن المادة النباتية، أو "الحلم" (haulm)، إلى ما يقرب من 3,000 كيلوغرام. ومثل هذا يمثل قفزة بنسبة 36 بالمائة تقريبًا في إنتاجية النظام الإجمالية مقارنة بعلاج خط الأساس الذي يستخدمه المزارعون عادةً.

وبعيدًا عن مجرد وزن الحصاد، تحسنت جودة الغذاء بشكل كبير. قام الباحثون بتحليل الحبوب والمادة النباتية لمعرفة مقدار النيتروجين، والفسفور، والبوتاسيوم، والزنك، والحديد التي امتصتها المحاصيل. لم تكن النباتات في معالجة T8 أكبر فحسب، بل كانت أغنى بالعناصر الغذائية؛ فقد احتوت حبوب الذرة على تركيزات أعلى من كل عنصر غذائي تم قياسه، بما في ذلك زيادة ملحوءة في الزنك والحديد، وهما عنصران حاسمان لصحة الإنسان. وبالمثل، كانت بذور الحمص من القطع المتكاملة غنية بالبروتين والمعادن الأساسية أكثر من تلك القادمة من قطع التحكم. أظهرت البيانات أن الجمع بين المادة العضوية والميكروبات ساعد النباتات على سحب المزيد من العناصر الغذائية من التربة والاحتفاظ بها، بدلاً من فقدانها إلى البيئة.

وقد تتبع الباحثون هذه المكاسب من خلال الإجراءات المحددة للمكونات المختلفة وهي تعمل معًا. عمل سماد المزارع كمستودع بطيء التحلل، مما حسن قدرة التربة على الاحتفاظ بالمياه والمغذيات مع تغذية الحياة الميكروبية. أما المجموعات الميكروبية، وهي خليط من البكتيريا التي شملت مذيبات الفوسفات ومثبتات النيتروجين، فقد عملت على إذابة العناصر الغذائية العالقة في التربة، مما جعلها متاحة لجذور النبات. إن إضافة الزنك والحديد، التي طُبقت إما في التربة أو رشت على الأوراق، عالجت مباشرة أوجه النقص الشائعة في هذه الترب الطينية الثقيلة. وفي محصول الحمص، كان الرش الورقي فعالاً بشكل خاص، حيث تجاوز التربة تماماً ليوصل المغذيات مباشرة إلى البذور النامية. هذا الهجوم متعدد المحاور على محدودية المغذيات سمح للمحاصيل بالوصول إلى كامل إمكاناتها الوراثية، وهو أمر لم تستطع الأسمدة الكيميائية وحدها تحقيقه في ظروف التربة المحددة هذه.

كما سلطت الدراسة الضوء على أهمية المكون الميكروبي. فقد تفوقت القطع التي تلقت معالجة البذور الميكروبية باستمرار على تلك التي لم تتلقاها، حتى عندما تلقت نفس كمية السماد الكيميائي والسماد العضوي. وهذا يشير إلى أن البكتيريا لعبت دورًا حاسمًا في تحرير العناصر الغذائية المقدمة من المدخلات الأخرى. وأشار الباحثون إلى أن هذه الميكروبات تنتج مركبات طبيعية تساعد النباتات على النمو وتحميها من الإجهاد، حيث تعمل فعليًا كجسر بيولوجي بين التربة والمحصول. وعند دمجها مع السماد العضوي، الذي وفر مصدر غذاء لهذه الميكروبات، أصبح النظام ذاتي التعزيز، مما أدى إلى نباتات أكثر صحة وإنتاجية أعلى.

بالنسبة للمزارعين في جنوب الهند، تقدم هذه النتائج مسارًا واضحًا للمضي قدمًا. لقد أثبتت معالجة T8، التي تجمع بين الأسمدة الكيميائية الموصى بها مع طنين من سماد المزارع، ومعالجة بذور ميكروبية، ومغذيات دقيقة مستهدفة، أنها الاستراتيجية الأكثر فعالية لكل من الذرة والحمص. فقد زادت الإنتاجية الإجمالية لنظام المحاصيل بنسبة 36 بالمائة مع تحسين الجودة الغذائية للحبوب في الوقت نفسه. وتشير الدراسة إلى أن هذا النهج لا يتعلق فقط بالحصول على المزيد من الطعام، بل يتعلق بالحصول على طعام أفضل من أرض تعاني غالبًا لدعم الزراعة المكثفة. ومن خلال اعتماد هذا المنهج المتكامل، يمكن للمزارعين تقليل اعتمادهم على المدخلات الكيميائية المكلفة بمرور الوقت، وتحسين الصحة طويلة الأمد لتربتهم، وإنتاج محاصيل أكثر مرونة تجاه ضغوط المناخ المتغير.

وتخلص الأبحاث إلى أن مستقبل الزراعة المستدامة في هذه المناطق يكمن في موازنة الاحتياجات الفورية للمحصول مع الصحة طويلة الأمد للتربة. إن نجاح نهج الإدارة المتكاملة للمغذيات يثبت أنه من الممكن تكثيف الإنتاج دون تدهور البيئة. إن الجمع بين المادة العضوية، والميكروبات النافعة، والتطبيق الكيميائي الدقيق يخلق تآزراً لا يمكن لأي طريقة بمفردها تحقيقه. ومع استمرار الطلب العالمي على الغذاء، وتزايد تحديات تدهور التربة ونقص المغذيات الدقيقة، فإن الدروس المستفادة من هذه التجربة الميدانية في دارواد تقدم نموذجًا عمليًا ومثبتًا لإطعام العالم مع الحفاظ على خصوبة الأرض للأجيال القادمة. وتؤكد البيانات أنه عندما يعامل المزارعون التربة كنظام حي ومعقد ويزودونها بنظام غذائي متنوع من المغذيات، فإن المحاصيل تستجيب بوفرة.