Synthesis of Boron Composite Biochar and Its Evaluation for Growth Effectiveness in Rice

في عالم الزراعة، تعتمد النباتات على توازن دقيق من العناصر الغذائية لتزدهر، تماماً كما يحتاج البشر إلى نظام غذائي متوازن. وبينما تحظى العناصر الغذائية الكبرى مثل النيتروجين والفوسفور في كثير من الأحيان بأكبر قدر من الاهتمام، هناك عناصر نزرة أساسية تحتاجها النباتات بكميات صغيرة جداً لتعمل بشكل صحيح. أحد هذه العناصر هو البورون. ورغم أنه مطلوب بكميات ضئيلة، إلا أن البورون يعمل كغراء حيوي لخلايا النبات، حيث يساعد في بناء جدران خلوية قوية ويضمن انتقال العناصر الغذائية الأخرى بحرية عبر النبات. وبدون كمية كافية من البورون، قد تعاني المحاصيل في نمو الجذور، أو إنتاج الأزهار، أو ملء الحبوب، مما يؤدي إلى انخفاض المحاصيل. ومع ذلك، فإن البورون عنصر صعب المراس؛ فهو غالباً ما يكون نادراً في التربة، وعندما يتواجد، يمكن أن يُجرف بسهولة بفعل الأمطار أو الري قبل أن تتاح للنبات فرصة استخدامه.

لقد حاول المزارعون لفترة طويلة حل هذه المشكلة بإضافة الأسمدة الكيميائية، ولكن هذه الأسمدة قد تضر بالبيئة أو تؤدي إلى تدهور جودة التربة بمرور الوقت. وقد أدى ذلك بالعلماء إلى البحث عن حلول أكثر استدامة، مثل "البيوتشار" (الفحم الحيوي). والبيوتشار هو مادة تشبه الفحم تُصنع عن طريق تسخين النفايات العضوية، مثل قشور الأرز أو قش القمح، في بيئة منخفضة الأكسجين. وتنتج هذه العملية مادة مليئة بالثقوب الصغيرة التي يمكنها الاحتفاظ بالماء والمواد المغذية، لتعمل مثل الإسفنج للتربة. والسؤال الذي طرحه الباحثون هو ما إذا كان بإمكانهم الجمع بين هاتين الفكرتين: أخذ القدرة على الاحتفاظ بالمغذيات التي يتميز بها البيوتشار وتحميله بالبورون لإنشاء سماد بطيء التحلل يساعد المحاصيل على النمو بشكل أفضل دون العيوب المرتبطة بالمواد الكيميائية التقليدية.

قام فريق من الباحثين في جامعة سغودا في باكستان باختبار هذه الفكرة باستخدام الأرز، وهو محصول يمثل غذاءً أساسياً لملايين البشر وجزءاً رئيسياً من اقتصاد البلاد. بدأوا بابتكار نوع جديد من مضافات التربة؛ حيث أخذوا بيوتشار مصنوعاً من قشور الأرز وقش القمح وعالجوه بمركبات البورون لضمان احتواء المنتج النهائي على كمية محددة من هذا العنصر. وبمجرد حصولهم على هذا البيوتشار الغني بالبورون، زرعوا بذور الأرز في حقل وطبقوا الخليط بعدة طرق مختلفة لمعرفة أي طريقة هي الأفضل. تلقت بعض القطع الأرضية الخليط مباشرة في التربة بكميات متفاوتة، بينما تلقت قطع أخرى رذاذاً من الخليط على أوراقها. أما المجموعة الضابطة فلم تتلقَ شيئاً، مما سمح للفريق بمقارنة النتائج مع النمو الطبيعي.

أظهرت الدراسة أن طريقة إيصال العنصر الغذائي كانت لا تقل أهمية عن الكمية المستخدمة. فعندما نظر الباحثون في مدى طول النباتات ومدى امتداد جذورها، وجدوا أن إضافة البيوتشار الغني بالبورون إلى التربة بمعدل 1.5 ملليجرام لكل كيلوغرام من التربة أنتج أكثر النمو الخضري حيوية. كانت هذه النباتات تمتلك أكبر مساحات ورقية وأنتجت أكبر كمية من "القش"، وهو الجزء الورقي من النبات. ومع ذلك، عندما كان الهدف هو تعظيم حصاد الحبوب الفعلي، فقد انتصر نهج مختلف. إذ جاء أعلى إنتاج من الحبوب، وكذلك أطول النباتات بشكل عام، من معاملة تم فيها رش البيوتشار الغني بالبورون مباشرة على أوراق نباتات الأرز بتركيز 0.1 بالمائة. أدت هذه الطريقة (الرش الورقي) إلى حبوب أثقل وعدد أكبر من البذور في كل ساق مقارنة بأي من معاملات التربة.

كما فحص الباحثون جودة الحصاد وصحة التربة بعد حصاد الأرز. ووجدوا أن تطبيق الخليط في التربة بمعدل أعلى يصل إلى 2.0 ملليجرام لكل كيلوغرام أدى إلى تحسين الجودة الغذائية للحبوب نفسها. فالأرز الذي نُمي باستخدام هذه الجرعة الأعلى في التربة احتوى على مستويات أعلى من البروتين، والبورون، وقيم SPAD (وهي مقياس لدرجة اخضرار الأوراق)، كما احتوت التربة في تلك القطع على أعلى مستويات من الكربون العضوي. علاوة على ذلك، تركت هذه الجرعة العالية في التربة الحالة الأفضل للتربة في المستقبل. فقد احتفظت التربة في تلك القطع بأعلى مستويات من البورون، مما يشير إلى أن البيوتشار نجح في تثبيت العنصر في مكانه بدلاً من تركه ينجرف بعيداً.

تشير النتائج إلى أنه لا توجد طريقة واحدة "مثلى" لاستخدام هذه المادة الجديدة؛ بل يعتمد الأسلوب المثالي على ما يريد المزارع تحقيقه. فإذا كانت الأولوية هي الحصول على أكبر قدر من الحبوب من الحقل، فإن رش الأوراق بالبيوتشار الغني بالبورون هو الاستراتيجية الأكثر فعالية. أما إذا كان الهدف هو بناء المادة العضوية في التربة وضمان بقاء التربة غنية بالمغذيات للموسم القادم، فإن إضافة جرعة أعلى من الخليط إلى التربة هو الخيار الأفضل. وبالنسبة للمزارعين الذين يتطلعون إلى تحسين الصحة العامة للنبات وحجم الأوراق، فإن إضافة كمية متوسطة إلى التربة هو الحل الأمثل. يسلط هذا البحث الضوء على أنه من خلال الجمع بين مادة مستدامة وبسيطة مثل البيوتشار وعنصر غذائي زهيد، يمكن تخصيص الممارسات الزراعية لتلبية احتياجات محددة، مما يوازن بين أهداف الحصاد الفورية وصحة التربة على المدى الطويل.