Comparative impact of four walnut based intercropping systems on soil physical properties and aggregate stability

في عالم الزراعة، غالبًا ما تُعامل الأرض تحت أقدامنا كمنصة ثابتة، مجرد مسرح بسيط تنمو عليه المحاصيل. ومع ذلك، فإن التربة هي بنية حية تتنفس، تتماسك من خلال كتل صغيرة تسمى التجمعات (الكتل التربية). وعندما تكون هذه الكتل مستقرة، فإنها تخلق شبكة من المسام التي تسمح للمياه بالتغلغل في الداخل وللجذور بالانتشار بعمق. وإذا انضغطت التربة أو تفككت هذه الكتل، تصبح الأرض صلبة، وتجري المياه فوق سطحها، وتكافح النباتات للنمو. وقد عرف المزارعون والغابويون منذ زمن طويل أن زراعة محاصيل مختلفة معًا، وهي ممارسة تسمى "الزراعة المتداخلة"، يمكن أن تساعد. فمن خلال دمج الأشجار مع نباتات أقصر، يمكنهم تحسين صحة الأرض، لكن الطرق المحددة التي تغير بها الشركاء النباتيون المختلفون البنية الفيزيائية للتربة ظلت غير واضحة نوعًا ما. إن فهم كيفية عمل هذه الشراكات بدقة أمر حيوي لزراعة الغذاء والأخشاب بشكل مستدام، خاصة في المناطق ذات المناخ الرطب والأراضي المنحدرة.

وضع فريق من الباحثين في جامعة سيتشوان الزراعية نصب أعينهم الكشف عن هذه الآليات الخفية داخل بستان جوز شاب. أرادوا معرفة كيف ستغير زراعة أربعة محاصيل مختلفة تحت أشجار الجوز من خصائص التربة مقارنة بترك الأشجار وحدها. أُجريت الدراسة في منطقة تلال ذات مناخ استوائي موسمي، حيث زُرعت أشجار الجوز في عام 2016. ولاختبار أفكارهم، أنشأ العلماء قطع أراضٍ حيث تُزرع أشجار الجوز بمفردها، وقطعًا أخرى حيث تُزرع الأشجار مع الزنجبيل، أو البطاطا الحلوة، أو الصويا، أو البطاطس. وقد تعاملوا مع هذه القطع بنفس القدر من العناية فيما يتعلق بالمياه والآفات، لضمان أن أي اختلافات في التربة ناتجة عن المحاصيل نفسها. ومع مرور الوقت، حفروا في الأرض لجمع العينات، وقاسوا كل شيء بدءًا من مدى تماسك التربة وصولاً إلى قدرتها على الاحتفاظ بالمياه ومدى استقرار تلك الكتل الصغيرة.

كشفت النتياج أن جميع أنظمة المحاصيل المختلطة حسنت التربة مقارنة بنمو أشجار الجوز بمفردها، ولكن أحد الشركاء برز كالأكثر فعالية. فقد أظهرت القطع التي زُرع فيها الزنجبيل بجانب أشجار الجوز أكبر التحسينات. في قطع الزنجبيل هذه، أصبحت التربة أقل انضغاطًا، حيث انخفضت كثافتها إلى 1.09 جرام لكل سنتيمتر مكعب في الطبقة العليا، مقارنة بـ 1.40 جرام لكل سنتيمتر مكعب في القطع التي تحتوي على الجوز فقط. هذا التخلخل في الأرض خلق مساحة أكبر للهواء والماء. وارتفع إجمالي المساحة الفارغة، أو المسامية، في قطع الزنجبيل إلى 50.8 بالمئة، وهو أعلى بكثير من نسبة 41.1 بالمئة الموجودة في قطع التحكم. هذه المساحة الإضافية تعني أن التربة يمكنها الاحتفاظ بمزيد من الماء؛ إذ تضاعف المحتوى المائي الطبيعي في قطع الزنجبيل تقريبًا، ليصل إلى 182.2 بالمئة، بينما احتفظت قطع التحكم بـ 95.8 بالمئة فقط.

وبعيدًا عن مجرد الاحتفاظ بالماء، قامت قطع الزنجبيل أيضًا ببناء بنية تربة أقوى. فقد قاس الباحثون استقرار كتل التربة، باختبار مدى مقاومتها للتفكك عند البلل. أنتجت قطع الزنجبيل أكبر وأكثر الكتل استقرارًا، حيث نما متوسط حجم هذه التجمعات المقاومة للماء إلى 2.51 ملم، ارتفاعًا من 1.63 ملم في قطع الجوز فقط. وتعد هذه الاستقرارية أمرًا بالغ الأهمية لأنها تمنع التربة من الانجراف أثناء الأمطار الغزيرة. وقد حققت نباتات الزنجبيل ذلك من خلال إرسال شبكة كثيفة من الجذور الدقيقة، والتي عملت مثل "غراء حي"، يربط جزيئات التربة ببعضها البعض. ووجدت الدراسة أن كمية الكتلة الحيوية للجذور الدقيقة في قطع الزنجبيل كانت الأعلى بين جميع المحاصيل، حيث وصلت إلى 0.70 طن لكل هكتار، وكانت هذه الكتلة الجذرية مرتبطة بقوة بزيادة الكربون العضوي في التربة، وهي المادة الداكنة الغنية بالمغذيات التي تغذي النظام البيئي للتربة.

بينما كان الزنجبيل هو الفائز الواضح من حيث بنية التربة الإجمالية، إلا أن المحاصيل الأخرى كانت لها نقاط قوتها الخاصة. فقد أنتجت قطع الصويا أكبر كمية من المخلفات النباتية (الغطاء النباتي الميت)، بواقع 1.25 طن لكل هكتار تسقط على الأرض، وهو مصدر رئيسي للمغذيات. كما تميزت قطع الصويا في توفير النيتروجين، وهو عنصر غذائي حيوي لنمو النبات، ويرجع ذلك على الأرجح إلى قدرة الصويا الطبيعية على سحب النيتروجين من الهواء وتخزينه في التربة. كما أدت قطع البطاطا الحلوة والبطاطس أيضًا إلى تحسين التربة مقارنة بقطعة التحكم التي تحتوي على الجوز فقط، لكن فوائدها كانت أقل وضوحًا من فوائد الزنجبيل والصويا. وقد حسب الباحثون درجة شاملة لتصنيف الأنظمة، وحصل نظام الزنجبيل على المركز الأول، يليه الصويا، ثم البطاطا الحلوة، ثم البطاطس، وأخيرًا أشجار الجوز التي تنمو بمفردها.

وكشفت الدراسة أيضًا عن نمط رائع في كيفية تخزين الكربون داخل التربة. وجد الباحثون أن كمية الكربون العضوي في كتل التربة اتبعت شكل حرف "V" اعتمادًا على حجم الكتلة. فالكتل الأكبر، التي يزيد حجمها عن خمسة مليمترات، احتوت على الكثير من الكربون، وكذلك الكتل الأصغر، التي يقل حجمها عن 0.25 ملم. أما الكتل متوسطة الحجم فقد احتوت على كميات أقل. وهذا يشير إلى أن الكتل الكبيرة تحبس المواد النباتية الطازجة، مثل جذور الزنجبيل، بينما تحتفظ الكتل الصغيرة بكربون أقدم وأكثر استقرارًا مرتبط كيميائيًا بالمعادن. ويساعد هذا التمييز في تفسير سبب فعالية نظام الزنجبيل؛ إذ من المرجح أن جذوره الكثيفة قد غذت الكتل الكبيرة، مما خلق موطنًا واقيًا للكربون الطازج الذي يمكن أن يصبح جزءًا من مخزن الكربون طويل الأمد.

في النهاية، يقدم هذا البحث دليلًا واضحًا للمزارعين الذين يديرون بساتين الجوز في مناخات مماثلة. فهو يوضح أن مجرد زراعة محصول تحت الأشجار ليس كافيًا؛ بل إن اختيار المحصول أمر بالغ الأهمية. يبرز الزنجبيل كأداة قوية لإعادة تأهيل التربة، وتحسين قدرتها على الاحتفاظ بالماء، وبناء بنية مستقرة تقاوم التآكل. وتوفر الصويا بديلًا قويًا لأولئك الذين يتطلعون إلى تعزيز مستويات النيتروجين. وتؤكد الدراسة أن هذه النتائج محددة لظروف هذا البستان الشاب في منطقة موسمية، وقد تختلف النتائج في أنواع التربة المختلفة أو مع الأشجار الأكبر سنًا. ومع ذلك، فإن الرسالة الجوهرية قوية: من خلال اختيار الشريك النباتي المناسب بعناية، يمكن للمزارعين تشكيل الصحة الفيزيائية لأراضيهم بنشاط، وتحويل بستان بسيط إلى نظام بيئي أكثر مرونة وإنتاجية.