Coconut Shell Biochar as a Sustainable Amendment for Soil Quality and Tomato (Solanum lycopersicum L.) Plant Growth

إن صحة الأرض تحت أقدامنا هي أساس الأمن الغذائي العالمي، ومع ذلك فإن الكثير من تربة العالم تفقد قدرتها على الاحتفاظ بالمياه والمغذيات. فعندما تتدهور التربة، تصبح متراصة وحمضية، وتكافح لدعم المحاصيل التي تغذي المليارات. ولمكافحة ذلك، غالباً ما يتطلع العلماء إلى المواد العضوية التي يمكنها استعادة بنية التربة وخصوبتها. إحدى هذه المواد هي "البيوتشار" (الفحم الحيوي)، وهي مادة تشبه الفحم يتم إنتاجها عن طريق تسخين المخلفات النباتية في بيئة منخفضة الأكسجين. وبخلاف السماد العضوي العادي، الذي يتحلل بسرعة، يتميز البيوتشار باستقرار عالٍ ويمكن أن يستمر في الأرض لقرون، حيث يعمل كإسفنجة دائمة تحتفظ بالمياه والمعادن الأساسية. والسؤال الذي يواجهه الباحثون ليس فقط ما إذا كان البيوتشار يساعد، بل ما هي الكمية المطلوبة وأي أنواع من المخلفات النباتية تعمل بشكل أفضل لمحاصيل معينة.

في دراسة حديثة، استكشف فريق من العلماء من الهند ما إذا كان يمكن تحويل مخلفات قشور جوز الهند إلى معزز قوي للتربة لنباتات الطماطم. تُعد الطماطم محصولاً حيوياً في جميع أنحاء العالم، لكن نموها غالباً ما يتأثر في ظروف التربة السيئة. قام الباحثون بأخذ قشور جوز الهند المستبعدة، وتجفيفها، وتسخينها في فرن بدون أكسجين لتحويلها إلى بيوتشار. ثم خلطوا هذه المادة الجديدة في تربة طينية رملية بتركيزات مختلفة: صفر بالمائة، واثنين بالمائة، وأربعة بالمائة، وستة بالمائة من حيث الوزن. زرعوا بذور الطماطم في هذه الترب المعالجة وراقبوا نموها لمدة 120 يوماً في دفيئة زجاجية، مع قياس كيفية تطور النباتات وتغير التربة بدقة.

كان البيوتشار المصنوع من قشور جوز الهند مادة خفيفة ومسامية ذات مساحة سطح عالية، تشبه إسفنجة مجهرية مليئة بالثقوب الصغيرة. ومن الناحية الكيميائية، كان مائلاً قليلاً للقلوية، مما يعني أنه يمكن أن يساعد في تحييد حموضة التربة، وكان غنياً بالكربون. وعندما حلل الباحثون التربة بعد خلط البيوتشار بها، وجدوا أن المادة حسنت بشكل كبير قدرة التربة على الاحتفاظ بالمياه والمغذيات. كما زادت قدرة التربة على تبادل الأيونات الأساسية، وهو مقياس رئيسي للخصوبة، بشكل كبير، خاصة عند أعلى معدل إضافة. كما ارتفع مقدار الكربون العضوي في التربة بشكل حاد، مما يشير إلى أن البيوتشار نجح في إضافة مادة عضوية مستقرة وطويلة الأمد إلى الأرض.

كان التأثير على نباتات الطماطم متميزاً ومتفاوتاً اعتماداً على كمية البيوتشار المضافة. أظهرت النباتات التي نمت في تربة تحتوي على أربعة بالمائة من البيوتشار أكثر النمو الخضري قوة؛ حيث طورت هذه النباتات أطول الجذور، وأعلى السيقان، وأكبر قدر من الكتلة الحيوية الورقية. كما أنتجت أكبر عدد من الأوراق والأغصان، مما يشير إلى أن هذه الكمية المتوسطة من المادة المضافة خلقت البيئة المثالية لتوسع بنية النبات. ومع ذلك، تغيرت القصة عند النظر إلى الثمار؛ فبينما ساعد معدل الأربعة بالمائة على نمو النبات بشكل أكبر، أنتج معدل الستة بالمائة أكبر كمية من الثمار. فقد حققت النباتات في معاملة الستة بالمائ % أعلى وزن إجمالي للطماطم لكل نبات، متجاوزة حتى مجموعة الأربعة بالمائ % الأكثر حيوية.

يسلط هذا الاختلاف الضوء على العلاقة الدقيقة بين تعديل التربة وإنتاج المحاصيل. فمعدل الستة بالمائ %، الذي احتوى على كمية أكبر من البيوتشار، بدا وكأنه يدفع النباتات نحو النجاح التكاثري، مما أدى إلى حصاد أثقل، حتى لو كانت النباتات نفسها أقصر قليلاً من تلك الموجودة في معدل الأربعة بالمائ %. لاحظ الباحثون أن البيوتشار حسن توافر العناصر الغذائية الرئيسية مثل البوتاسيوم والنيتروجين، وهي عناصر ضرورية لإنتاج الثمار. وبينما أظهرت بعض العناصر الغذائية، مثل الفوسفور، توافراً متغيراً اعتماداً على الجرعة، إلا أن الاتجاه العام أشار إلى تعزيز كبير لصحة التربة. وتُشير الدراسة إلى أن تحويل المخلفات الزراعية مثل قشور جوز الهند إلى بيوتشار هو وسيلة عملية لتحسين جودة التربة وزيادة إنتاجية المحاصيل، مما يوفر مساراً مستداماً للمزارعين لإدارة أراضيهم دون الاعتماد كلياً على الأسمدة الكيميائية.