Biochar in native Brazilian tree seedling production: growth responses to substrate replacement
أظهرت تجربة مشتل في البرازيل أن دمج ما نسبته 5-10% من الفحم الحيوي الناتج عن مخلفات التقليم في ركائز عالية الجودة لا يعيق نمو خمسة أنواع من الأشجار الأصلية بشكل ملحوظ، في حين أن معدل استبدال بنسبة 50% يؤثر سلبًا على التطور بطريقة تعتمد على النوع والجرعة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
إن استعادة الغابات هي سباق ضد الزمن وسباق ضد التكلفة. فمن أجل علاج الأراضي المتدهورة في العالم، يحتاج العلماء وحماة الطبيعة إلى ملايين من شتلات الأشجار السليمة، التي تُزرع في مشاتٍ وتكون جاهزة للغرس في الأرض. وتعتمد جودة هذه الأشجار الصغيرة بشكل كبير على خليط التربة الذي تنمو فيه، وهي مادة تُسمى غالباً "وسط النمو". ولعقود من الزمن، اعتمدت أفضل الخلطات على "الخث" (peat moss)، وهي مادة تُستخرج من الأراضي الرطبة القديمة، وهي فعالة ولكن استخراجها مكلف بيئياً. وبينما يبحث العالم عن طرق أكثر خضرة لإعادة بناء الطبيعة، اتجه الباحثون إلى "الفحم الحيوي" (biochar). وهو مادة تشبه الفحم تُصنع من حرق المخلفات النباتية، مثل تقليم الأشجار، في بيئة منخفضة الأكسجين. هذا الفحم مليء بالثقوب الدقيقة التي يمكنها الاحتفاظ بالماء والمواد المغذية، ولأنه مصنوع من نباتات غنية بالكربون، فإنه يساعد في حبس الكربون بعيداً عن الغلاف الجوي. والسؤال الكبير لمرممي الغابات بسيط: هل يمكننا خلط هذا الفحم الحيوي في تربة المشتل لاستبدال جزء من الخث المكلف دون الإضرار بالأشجار؟ إذا استطعنا ذلك، فيمكننا زراعة المزيد من الأشجار بتكلفة أقل مع مساعدة الكوكب في الوقت ذات نفسه.
في مشتل بولاية ساو باولو بالبرازيل، شرع فريق من الباحثين في البحث عن الإجابة لخمسة أنواع مختلفة من الأشجار المحلية المستخدمة في مشاريع إعادة التشجير واسعة النطاق. أرادوا معرفة مقدار الفحم الحيوي الذي يمكن استبداله في خليط التربة بالضبط قبل أن تبدأ الشتلات في المعاناة. أخذ الفريق تربة تجارية عالية الجودة، من النوع المستخدم بنجاح بالفعل في المشاتل المهنية، وخلطوا بها فحماً حيوياً مصنوعاً من مخلفات التقليم. أنشأوا ست مجموعات مختلفة من التربة؛ حيث كانت إحدى المجموعات هي الخليط القياسي الذي لا يحتوي على أي فحم حيوي على الإطلاق، لتعمل كعينة ضابطة. أما المجموعات الخمس الأخرى، فقد احتوت على كميات متزايدة من الفحم الحيوي الممزوج حسب الحجم: 5%، 10%، 20%، 35%، وأخيراً جرعة ثقيلة جداً بنسبة 50%. زرعوا ما مجموعه 750 شتلة، بواقع 125 شتلة من كل نوع من الأنواع الخمسة في كل نوع من أنواع التربة، وراقبوها وهي تنمو تحت شمس البرازيل الطبيعية لمدة 150 يوماً.
قدمت النتالئج مساراً واضحاً، وإن كان حذراً، للمضي قدماً. ففي الأشهر القليلة الأولى، بدت الشتلات في الخلطات التي تحتوي على 5% و10% من الفحم الحيوي صحية تماماً مثل تلك الموجودة في التربة القياسية التي لا تحتوي على أي فحم حيوي، كما نمت بنفس الطول والسمك. لم يكن هناك فرق ملموس في طولها، أو عرض سيقانها، أو كمية الوزن الجاف الذي تراكم في أوراقها وجذورها. وهذا يشير إلى أن استبدال جزء صغير من التربة التجارية بالفحم الحيوي هو أمر آمن ولا يضر الأشجار الصغيرة. ومع ذلك، تغيرت القصة عندما نظر الباحثون في الخلطات التي تحتوي على كميات أكبر من الفحم الحيوي. فعندما احتوت التربة على 50% من الفحم الحيوي، بدأت شتلات معظم الأنواع تظهر علامات واضحة على الإجهاد؛ حيث نمت أقصر، وكانت سيقانها أنحف، وأنتجت كتلة حيوية إجمالية أقل مقار بمجموعة الضبط. ببساطة، لم تكن الأشجار في خليط الـ 50% بنفس حيوية نظيراتها في الخلطات الأخف.
قام الباحثون أيضاً بقياس ما يحدث داخل النباتات من خلال تحليل العناصر الغذائية في أوراقها وجذورها. ووجدوا أن الشتلات في تربة الـ 50% من الفحم الحيوي كانت تحتوي على مستويات أقل من العناصر الغذائية الأساسية مثل النيتروجين، والفسفور، والبوتاسيوم. ويبدو أنه عندما شكل الفحم الحيوي نصف حجم التربة، فقد خفف تركيز العناصر الغذائية المتاحة للنباتات، مما أدى أساساً إلى تجويعها من الغذاء الذي تحتاه لتنمو بسرعة. لم يكن هذا التأثير متساوياً لكل شجرة؛ فبعض الأنواع كانت أكثر حساسية للجرعات العالية من غيرها، لكن الاتجاه العام كان واضحاً: الكثير من الفحم الحيوي كان خبراً سيئاً للنمو. لاحظ الفريق أيضاً أن خليط الـ 50% غير التوازن الكيميائي للتربة، مما رفع درجة حموضتها (pH) إلى مستوى قد يجعل من الصعب على بعض النباتات امتصاص ما تبقى لها من عناصر غذائية.
إن أحد أهم الاستنتاجات من هذا العمل هو أن فكرة "الأكثر هو الأفضل" لا تنطبق على الفحم الحيوي في هذا السياق. فبينما يعد الفحم الحيوي أداة واعدة للاستدامة، تظهر الدراسة أن هناك حداً لكمية ما يمكن استخدامه في بيئة المشتل دون الإضرار بالمحصول. وجد الباحثون أن "النقطة المثالية" تكمن في النطاق المنخفض، وتحديداً بين 5% و10% كنسبة استبدال. عند هذه المستويات، لم يقلل الفحم الحيوي من النمو، وظلت الشتلات قوية بما يكفي للغرس في الحقول. لم تجد الدراسة أن الفحم الحيوي جعل الأشجار تنمو بشكل أفضل من التربة القياسية؛ بل وجدت ببساطة أنه يمكن استخدام كمية صغيرة منه كبديل دون التسبب في ضرر. ويعد هذا اكتشافاً هاماً لاقتصاديات إعادة التشجير، حيث يفتح الباب لاستخدام المخلفات النباتية المحلية لتقليل الاعتماد على الخث المستورد، بشرما يتم الحفاظ على نسبة الخلط منخفضة.
أُجريت التجربة تحت ظروف مشتل مثالية مع ري منتظم وتربة أساسية عالية الجودة، مما يعني أن النتائج قد تبدو مختلفة في بيئة أقسى أو مع تربة أفقر. وأشار الباحثون أيضاً إلى أنهم لم يختبروا ما إذا كانت هذه الشتلات ستنجو بشكل أفضل بمجرد زراعتها في البرية، كما لم يقيسوا الفوائد الكربونية طويلة المدى للفحم الحيوي نفسه. ومع ذلك، فقد أثبتوا أن الفحم الحيوي، بالنسبة لهذه الأشجار المحلية تحديداً، يعد خياراً قابلاً للتطبيق. إنها خطوة عملية نحو اقتصاد دائري أكثر في مجال الغابات، حيث تصبح مخلفات تقليم الأشجار مورداً لزراعة الجيل القادم من الأشجار، طالما تم اتباع الوصفة بعناية. وتؤكد الدراسة أنه بينما يمتلك الفحم الحيوي إمكانات كبيرة، يجب استخدامه بدقة، وبما يتناسب مع الاحتياجات النوعية لأنواع الأشجار، ولا ينبغي أبداً افتراض أنه حل سحري يعمل بكميات غير محدودة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.