Influence of the ENSO phenomenon on the distribution of soybean productivity in Savanna Brazilian: A previous metric for optimizing sowing

يعتمد إمداد الغذاء العالمي على توازن هش بين السماء والتربة. وبالنسبة للمزارعين الذين يزرعون فول الصويا، وهو أحد أهم المحاصيل على كوكب الأرض، فإن توقيت الزراعة هو مقامرة ضد الطقس. إذ يتعين عليهم انتظار بدء الأمطار، ولكن دون الانتظار طويلاً بحيث تفقد النباتات ذروة موسم نموها. وتزداد هذه التحديات تعقيداً بسبب الأنماط المناخية الضخمة وبطيئة الحركة التي تدور حول العالم، والتي تنقل هطول الأمبات ودرجات الحرارة من قارة إلى أخرى. أحد هذه الأنماط هو "النينيو-التذبذب الجنوبي"، وهو دورة طبيعية من الاحترار والتبريد في المحيط الهادئ يمكنها تغيير الأنماط الجوية على بعد آلاف الأميال. وعندما تتغير هذه الدورة، يمكن أن تجلب الجفاف إلى بعض المناطق والأمطار الغزيرة إلى مناطق أخرى، مما يحول الحصاد الجيد إلى حصاد ضعيف. ويعد فهم كيفية تأثير هذه التحولات المحيطية البعيدة على الحقول المحلية أمراً ضرورياً للأمن الغذائي، لا سيما في البرازيل، التي تقف كمنتج عالمي رائد لهذه الحبوب.

في دراسة حديثة، سعى الباحثون إلى فك شفرة كيفية تأثير هذه التحولات المناخية واسعة النطاق على إنتاجية فول الصويا عبر السافانا البرازيلية الشاسعة. وقد ركزوا على أربع مناطق متميزة، لكل منها مناخها وتربتها الفريدة، لمعرفة ما إذا كان طور الدورة المحيطية يمكن أن يتنبأ بما إذا كان الحصاد سيكون وفيراً أم ضئيلاً. وللقيام بذلك، لم يعتمدوا فقط على السجلات التاريخية، التي قد تكون شحيحة أو غير متسقة، بل استخدموا بدلاً من ذلك نموذجاً حاسوبياً متطوراً، وهو محاكاة رقمية تحاكي حياة نبات فول الصويا من البذرة حتى الحصاد. يأخذ هذا النموذج في الاعتبار الطقس اليومي، وقدرة التربة على الاحتفاظ بالماء، والسمات الوراثية المحددة لأصناف فول الصويا المزروعة. ومن خلال تغذية النموذج بخمسين عاماً من بيانات الطقس التاريخية، من عام 1974 إلى 2024، تمكن الفريق من محاكاة آلاف الحصادات المحتملة، مما سمح بتشغيل نفس المحصول فعلياً عبر عقود من الظروف الجوية المختلفة لمعرفة ما سيحدث.

اختبر الباحثون أولاً أداتهم الرقمية لضمان دقتها؛ حيث قارنوا تنبؤات النموذج مقابل بيانات واقعية جُمعت من حقول تجريبية في المنطقة الوسطى من البرازيل، حيث زُرع فول الصويا تحت ظروف خاضعة للرقابة. وقد أثبتت المحاكاة أنها مرآة موثوقة للواقع، حيث تنبأت بدقة بكمية المياه التي تحتفظ بها التربة، ومساحة الأوراق التي تطورت بها النباتات، والوزن النهائي للحبوب. ومع التحقق من صحة النموذج، وجه الفريق انتباهه إلى السؤال الكبير: هل تهم حالة المحيط الهادئ للمزارع البرازيلي؟ لقد صنفوا كل عام من سنوات محاكاتهم الخمسين كطور دافئ، أو طور بارد، أو طور محايد، بناءً على درجات حرارة المحيط التي قيست قبل أشهر من بدء موسم الزراعة. وقد سمح لهم ذلك بتجميع الحصادات ومعرفة ما إذا كانت أنماط جوية معينة تؤدي باستمرار إلى نتائج أفضل أو أسوأ.

كشفت النتائج عن مشهد من التناقضات، حيث يعتمد تأثير الدورة المناخية تماماً على المكان الذي يقف فيه المزارع. ففي المنطقة الشمالية الغربية، بالقرب من مدينة باريراس، كان طور الدورة المحيطية متنبئاً قوياً بالنجاح. هنا، أظهرت عمليات المحاكاة أن السنوات التي تلت طوراً محيطياً بارداً، والمعروف باسم "لا نينيا"، كانت الأكثر ملاءمة. في هذه السنوات، وصلت الأمطار في وقت مبكر وبانتظام أكبر، مما سمح لمحاصيل فول الصويا بالاستقرار بسرعة. ومع ذلك، إذا كان المحيط في طور دافئ، المعروف باسم "النينيو"، فتتأخر الأمطار، وتؤدي الزراعة المبكرة جداً إلى إنتاجية ضعيفة. في هذه المنطقة، تغير أفضل وقت للزراعة اعتماداً على مزاج المحيط؛ حيث يمكن للمزارعين الزراعة في أوائل أكتوبر خلال الطور البارد، ولكن يتعين عليهم الانتظار حتى منتصف نوفمبر إذا كان المحيط يسخن.

وفي المنطقة الوسطى، بالقرب من بلانتاتينا، تكررت قصة مماثلة، وإن كان التوقيت مختلفاً قليلاً. هنا، كانت الزراعة في سبتمبر دائماً ما تنتهي بالفشل، بغض النظر عن حالة المحيط، لأن التربة كانت شديدة الجفاف لإنبات البذور. وأظهرت عمليات المحاكاة أن أفضل النتائج تأتي من الزراعة في نوفمبر، ولكن حتى في هذه الحالة، كان طور المحيط مهماً. ففي السنوات التي تلت طوراً محيطياً بارداً، تفتح نافذة الحصاد الجيد في وقت مبكر من نوفمبر. أما في السنوات المحايدة أو الدافئة، فكان على المزارعين الانتظار حتى النصف الثاني من الشهر لتجنب خطر جفاف البذور قبل وصول الأمطار. وقد أكد النموذج الحاسوبي أن استخدام بيانات درجة حرارة المحيط كنظام إنذار مبكر يمكن أن يساعد المزارعين في هاتين المنطقتين على اختيار التاريخ الصحيح لبذر بذورهم، مما قد ينقذهم من حصاد سيء.

ومع ذلك، تغيرت القصة تماماً عندما نظر الباحثون في المناطق الغربية والجنوبية الشرقية، بالقرب من كويابا وريو فيردي. ففي هذه المناطق، أظهرت عمليات المحاقاة أن طور الدورة المحيطية ليس له تأثير يذكر أو لا يوجد له تأثير على الإنتاجية النهائية. وسواء كان المحيط دافئاً، أو بارداً، أو محايداً، فإن احتمال الحصول على حصاد جيد أو سيئ ظل متشابهاً إلى حد كبير. ففي كويابا، كان خطر الحصاد الضعيف مرتفعاً إذا تمت الزراعة في وقت مبكر جداً، بغض النظر عن حالة المحيط، لأن الأمطار كانت ببساطة غير متوقعة في بداية الموسم. وفي ريو فيردي، كانت الظروف أكثر تسامحاً بشكل عام، مع فرصة عالية لحصاد جيد عبر معظم مواعيد الزراعة، وكان تأثير المحيط ضعيفاً جداً ليكون دليلاً مفيداً. تشير هذه النتيجة إلى أنه في هذه الأجزاء المحددة من البرازيل، تعتبر العوامل المحلية مثل الإيقاع اليومي للمطر ودرجة الحرارة أكثر أهمية من الأنماط الكبرى وبطيئة الحركة في المحيط الهادي.

تخلص الدراسة إلى أنه بينما يمكن للنماذج الحاسوبية التنبؤ بفعالية بكيفية أداء فول الصويا تحت سيناريوهات جوية مختلفة، فإن قيمة استخدام درجات حرارة المحيط لتوجيه قرارات الزراعة تعتمد على الموقع. فبالنسبة للمزارعين في الأجزاء الشمالية الغربية والوسطى من السافانا البرازيلية، فإن معرفة حالة المحيط الهادئ قبل أشهر من الموعد يوفر ميزة واضحة، مما يسمح لهم بتعديل جدول زراعتهم ليتناسب مع الأمطار القادمة. أما بالنسبة لأولئك في الغرب والجنوب الشرقي، فإن هذه الإشارة البعيدة أقل فائدة، وعليهم الاعتماد على طرق أخرى للتنقل عبر مخاطر موسم النمو. وتؤكد الأبحاث أنه لا توجد قاعدة واحدة للزراعة في البرازيل؛ فالاستراتيجية الأفضل هي تلك المصممة خصيصاً لمناخ المنطقة والإشارات الفريدة التي تحكمه. ومن خلال فهم هذه الفوارق المحلية، يمكن للمزارعين اتخاذ خيارات أكثر استنارة، وتحويل عدم اليقين في الطقس إلى جزء يمكن إدارته من حصادهم.