Transplanting date shifts the model-derived P optimum in lowland rice on P-deficient acid soil

في التلال الرطبة والمشبعة بالأمطار في شمال شرق الهند، يزرع المزارعون الأرز في حقول غالبًا ما تكون مغمورة بالمياه. وتفرض هذه البيئة تحديًا محددًا للتربة: فهي حمضية بطبيعتها، مما يعني أنها تحتوي على مستوى عالٍ من الحموضة التي تحجز عنصرًا غذائيًا حيويًا يُسمى الفوسفور. الفوسفور ضروري للنباتات؛ فهو يساعد الجذور على النمو، وينقل الطاقة داخل النبات، ويدعم تطور البذور. في هذه التربة الحمضية، غالبًا ما يتم احتجاز الفوسفور الموجود في السماد بواسطة الحديد والألومنيوم، مما يجعله غير متاح لنباتات الأرز. وبسبب ذلك، اعتمد المزارعون في المنطقة تقليديًا على كمية ثابتة من سماد الفوسفور بنظام "المقاس الواحد الذي يناسب الجميع"، بافتراض أن كل محصول أرز يحتاج إلى نفس الجرعة بغض النظر عن وقت زراعته.

ومع ذلك، فإن توقيت الزراعة قوة مؤثرة في الزراعة. فالأرز محصول حساس لدرجة الحرارة وضوء الشمس. إذا زرع المزارعون شتلات الأرز في وقت متأخر جدًا من الموسم، فقد يواجه المحصول درجات حرارة أكثر برودة أثناء محاولته تكوين حبوبه، مما قد يعيق نموه ويقلل من الحصاد. وكان السؤال الذي أراد الباحثون الإجابة عليه هو ما إذا كان تغيير وقت الزراعة يغير أيضًا مقدار الفوسفور الذي يحتاجه الأرز فعليًا. فإذا كان المحصول المزروع متأخرًا ينمو بشكل أقل حيوية، فهل لا يزال يتطلب نفس الجرعة الثقيلة من السماد، أم سيكون من الأفضل له الحصول على كمية أقل؟

ولإيجاد الإجابة، أجرى فريق من العلماء تجربة استمرت لمدة عامين في مزرعة بمنطقة ميغالايا في الهند. وقد عملوا مع نوع محدد من أرز الأراضي المنخفضة الذي يُزرع في تربة معروفة بنقص الفوسفور. وضع الباحثون اختبارًا محكم الضبط لفصل آثار وقت الزراعة عن المتغيرات الأخرى. حيث أنشأوا أربعة مشاتل منفصلة لبذور الأرز، وزرعوها بفارق عشرة أيام بين كل منها. سمح هذا بنقل الشتلات إلى الحقل الرئيسي في أربعة تواريخ مختلفة: 3 يوليو، و13 يوليو، و23 يوليو، و2 أغسطس. ومن الأهمية بمكان أنهم ضمنوا أن كل شتلة كان عمرها ثلاثة وعشرون يومًا بالضبط عند نقلها إلى الحقل، ليكون الفرق الوحيد بين المجموعات هو التاريخ التقويمي لعملية النقل.

وفي كل تاريخ من تواريخ النقل هذه، طبق الباحثون أربع كميات مختلفة من سماد الفوسفور: لا شيء على الإطلاق، وكمية منخفضة، وكمية متوسطة، وكمية عالية. ثم راقبوا نمو الأرز، وقاسوا كل شيء بدءًا من عدد السيقان المملوءة بالحبوب وصولًا إلى وزن الحبوب المحصودة. كانت النتائج واضحة ومتسقة؛ فمع تأخر تاريخ الزراعة من أوائل يوليو إلى أوائل أغسطس، أنتج الأرز محصولًا أقل بشكل ملحوه. انخفض إنتاج الحبوب بنسبة تقرب من 25%، وانخفض إجمالي وزن الكتلة الحيوية للنبات بنسبة 23%. كانت النباتات تمتلك سيقانًا منتجة أقل، وسنابل أصغر، وعددًا أقل من الحبوب في السنبلة الواحدة. حدث هذا التراجع لأن المحاصيل المزروعة في وقت متأخر قضت فترة امتلاء الحبوب الحرجة في طقس أكثر برودة، مما حد من قدرتها على النمو والامتلاء.

كما كشفت الدراسة كيف استجابت النباتات للسماد. فعند إضافة الفوسفور، نما الأرز بشكل أفضل، ولكن حتى حد معين فقط. وصلت النباتات إلى ذروة أدائها مع جرعة متوسطة من السماد. ولم تساعد إضافة المزيد من الفوسفور بعد تلك النقطة؛ بل تسببت في الواقع في انخفاض المحصول مرة أخرى. يشير هذا إلى وجود "نقطة مثالية" لتطبيق السماد، وأن صب المزيد مما يمكن للنبات استخدامه ليس مجرد هدر، بل يمكن أن يؤدي إلى نتائج عكسية.

ومع ذلك، كان الاكتشاف الأكثر أهمية هو كيف أدى تاريخ الزراعة إلى إزاحة هذه النقطة المثالية. استخدم الباحثون نماذج إحصائية لحساب الكمية الدقيقة من الفوسفور التي من شأنها أن تنتج أعلى إنتاج ممكن لكل تاريخ زراعة. بالنسبة لأبكر تاريخ زراعة في أوائل يوليو، أشار النموذج إلى أن الكمية المثالية من الفوسفور كانت حوالي خمسة وعشرين ونصف كيلوغرام لكل هكتار. ولكن بالنسبة لأحدث تاريخ زراعة في أوائل أغسطس، انخفضت الكمية المثالية إلى أقل من اثنين وعشرين كيلوغرامًا لكل هكتار. قد يبدو هذا الفرق، البالغ حوالي ثلاثة ونصف كيلوغرام لكل هكتار، صغيرًا، لكنه يمثل تحولًا حقيقيًا في احتياجات المحصول. فالأرز المزروع متأخرًا، والذي كان يعاني بالفعل من درجات حرارة أبرد وكان لديه إمكانات إنتاج أقل، لم يستطع ببساطة استغلال السماد الإضافي لإنتاج المزيد من الحبوب. ولأن قدرة النبات على النمو كانت محدودة بالطقس، لم يكن بالإمكان تحويل العناصر الغذائية الإضافية إلى غذاء قابل للحصاد.

نظر الباحثون أيضًا فيما حدث للفوسفور داخل النباتات وفي التربة بعد الحصاد. ووجدوا أن المحاصيل المزروعة متأخرًا امتصت فوسفورًا أقل بكثير من التربة، على الرغم من أن التربة كانت لا تزال تحتوي على الكثير من العناصر الغذائية المتاحة. وقد أكد هذا أن المشكلة لم تكن في نقص السماد في الأرض، بل في انخفاض قدرة المحصول المزروع متأخرًا على امتصاصه واستخدامه. كما كانت التربة المتبقية مع الأرز المزروع متأخرًا تحتوي على فوسفور غير مستخدم أكثر من التربة الناتجة عن الأرز المزروع مبكرًا، مما أثبت بشكل أكبر أن طلب المحصول قد انخفض.

تتحدى هذه النت actually فكرة أن توصية واحدة للسماد يمكن أن تصلح لكل وقت زراعة. وبينما تظهر الدراسة أن تأخير تاريخ الزراعة يقلل بالفعل من الكمية المثلى من الفوسفور المطلوبة، إلا أن الباحثين يحذرون من أن هذه نتيجة محددة لموقع واحد ونوع واحد من الأرز. وبما أن الفرق في كمية السماد المثالية كان صغيرًا نسبيًا مقارنة بالخطوات بين الجرعات التي اختبروها، فإن البيانات تثبت أن وقت الزراعة يغير كيفية استجابة الأرز للسماد، لكن العلماء يقولون إنه لا ينبغي للمزارعين تغيير ممارساتهم فورًا بناءً على هذه الدراسة الواحدة. بدلاً من ذلك، تشير هذه النتائج إلى أنه يمكن صقل توصيات الأسمدة المستقبلية لتأخذ في الاعتبار تواريخ الزراعة، ولكن هناك حاجة لمزيد من الاختبارات مع تعديلات أدق للتأكد. وفي الوقت الحالي، تقف هذه الدراسة كدليل واضح على أن توقيت بداية المحصول يمكن أن يغير بشكل جذري علاقته بالعناصر الغذائية في التربة.