High temperature during anthesis affects the salinity tolerance of quinoa under field conditions

في المناظر الطبيعية القاحلة في الشرق الأوسط وآسيا الوسطى، حيث غالبًا ما تكون التربة مالحة والهواء جافًا، يواجه المزارعون خيارًا صعبًا: إما زراعة الغذاء أو مشاهدة الأرض وهي تُترك بورًا. لعقود من الزمن، اعتمد العالم على حفنة من المحاصيل الأساسية مثل القمح والأرز لإطعام سكانه، لكن هذه النباتات هشة عندما تكون الأرض مالحة أو الهواء حارًا جدًا. ومع تغير المناخ وارتفاع درجات الحرارة، اتجه البحث عن بديل مرن نحو بذرة متواضعة من جبال الأنديز: الكينوا. هذا النبات ليس مجرد مصدر للبروتين والمغذيات؛ بل هو ناجٍ. فهو يزدهر في الظروف القاسية حيث تفشل المحاصيل الأخرى، ويتحمل التربة المالحة التي قد تقتل حقلًا من القمح. لطالًا ما عرف العلماء أن الكينوا يمكنها التعامل مع الملح، لكنهم كافحوا للتنبؤ بدقة بمدى قدرتها على التحمل في العالم الحقيقي، خاصة عندما تسوء الأحوال الجوية. لم يعد السؤال هو ما إذا كانت الكينوا تستطيع النمو في التربة المالحة فحسب، بل ما إذا كانت تستطيع النجاة من الضربة المزدوجة للملوحة والحرارة الشديدة، وهو مزيج يزداد شيوعًا في المناطق التي تشتد الحاجة فيها لهذا المحصول.

وللإجابة على ذلك، شرع باحثون في إيران في اختبار خمسة أصناف مختلفة من الكينوا تحت ظروف ميدانية حقيقية على مدار عامين متتاليين. زرعوا البذور في تربة رملية طينية في الهضبة الوسطى، وهي منطقة معروفة بمناخها الصعب. أنشأ الفريق بيئة محكومة حيث استطاعوا التحكم في ملوحة المياه المستخدمة للري، واختبار مستويات تتراوح من المياه العذبة إلى مياه بملوحة المحيط. قاموا بزراعة النباتات عبر موسمين كاملين، 2017 و2018، لمعرفة كيفية أداء المحاصيل. كان العام الأول معتدلًا نسبيًا، لكن العام الثاني جاء بمفاجأة: فترة من الحرارة الشديدة خلال الوقت الأكثر حرجًا للنباتات، عندما كانت تزهر وتملأ بذورها بالحبوب. سمح هذا التباين الطبيعي للعلماء بمقارنة كيفية تفاعل نفس النباتات مع الملح في سنة عادية مقابل سنة كانت فيها الحرارة شديدة.

رسمت النتائج صورة واضحة لحدود النبات. في العام الأقل حرارة (2017)، كان أداء الكينوا جيدًا، حيث أنتجت حصادًا صحيًا حتى في التربة متوسطة الملوحة؛ نمت النباتات طويلة، وكانت بذورها ثقيلة، وحققت إنتاجًا كبيرًا من الحبوب. ومع ذلك، تغيرت القصة بشكل دراماتيكي في عام يد 2018. فعندما ضربت درجات الحرارة المرتفعة خلال مرحلة الإزهار، انهارت قدرة النباتات على إنتاج البذور. انخفض متوسط إنتاج البذور من ما يقرب من 400 جرام لكل متر مربع في العام الأول إلى أقل من 76 جرامًا لكل متر مربع في العام الثاني. لم تؤدِ الحرارة إلى تقليل كمية الحبوب فحسب؛ بل غيرت أولويات النبات. فبدلاً من وضع الطاقة في صنع البذور، ركزت النباتات على نمو الأوراق والسيقان، مما أدى إلى كمية كبيرة من القش ولكن محصول ضئيل جدًا. كما كانت البذور التي تشكلت أصغر وأخف، وأصبحت النباتات أكثر حساسية للملح في التربة.

ما وجده الباحثون هو أن الإجهاد الحراري غير بشكل جذري كيفية تعامل الكينوا مع الملح. في العام الأبرد، استطاعت النباتات تحمل مستويات عالية من الملوحة، حيث أنتجت بعض الأصناف محاصيل جيدة حتى عندما كانت التربة مالحة للغاية. ولكن عندما وصلت الحرارة، تغيرت ديناميكيات التحمل. أظهرت قيمة العتبة التي يبدأ عندها المحصول في الانخفاض نتائج متباينة تحت الإجهاد الحراري؛ فبالنسبة لبعض الأنماط الوراثية مثل "سادوك" (Sadoq)، ارتفعت العتبة، بينما بالنسبة لأخرى مثل "NSRCQE"، انخفضت. ومع ذلك، أصبح منحدر انخفاض المحصول أكثر حدة بشكل عام؛ فمقابل كل وحدة ملح تضاف بعد العتبة، انخفض المحصول بشكل أسرع بكثير في العام الحار مقارنة بالعام البارد. جوهريًا، بينما اختلفت نقطة البداية للإجهاد باختلاف الصنف، أصبح الضرر الناجم عن الملح أكثر قسوة بمجرد الوصول إلى تلك النقطة، مما جعل النباتات أكثر هشاشة بشكل عام. أظهرت الدراسة أن حساسية الكينوا للملوحة زادت بشكل كبير عند اقترانها بالإجهاد الحراري، لا سيما خلال فترات الإزهار وتكوين البذور.

كما سلطت التجربة الضوء على أن ليست كل أصناف الكينوا متساوية. فبعض السلالات، مثل تلك المسماة "سادوك"، أظهرت قدرة أعلى على إنتاج البذور في كلا العامين، رغم أن هذا الصنف المرن نفسه عانى من انخفاض هائل في الإنتاج خلال العام الحار. أما الأصناف الأخرى فكانت أقل اتساقًا، حيث أدى بعضها أداءً جيدًا في عام واحد وأداءً سيئًا في العام التالي. لاحظ الباحثون أن قدرة النباتات على إنتاج بذور كبيرة كانت معرضة للخطر بشكل خاص بسبب الحرارة، حيث انخفضت نسبة البذور الكبيرة بنسبة تقرب من الربع في العام الحار. يشير هذا التباين إلى أن مجرد زراعة الكينوا في المناطق المالحة ليس حلاً مضمونًا؛ إذ إن توقيت الزراعة والتركيبة الجينية المحددة للبذرة لا يقل أهمية عن ظروف التربة.

تقدم هذه النتائج درسًا واقعيًا للزراعة في عالم دافئ. فبينما تظل الكينوا محصولًا واعدًا في التربة الملحية، إلا أن نجاحها ليس مطلقًا؛ فهي ليست عصا سحرية يمكنها تجاهل الطقس. توضح الدراسة أن درجات الحرارة المرتفعة أثناء مرحلة الإزهار يمكن أن تعطل العملية التكاثرية للنبات، مما يسبب إسقاط البذور أو إنتاج بذور صغيرة وضئيلة. يحدث هذا الاضطراب لأن الحرارة تتدخل في عملية التلقيح، وهي عملية تعتمد على نطاقات درجات حرارة محددة. عندما يكون الهواء حارًا جدًا، تتعرض قدرة النبات على تحويل ضوء الشمس والمغذيات إلى حبوب للخطر، ويصبح الملح في التربة عاملًا أكثر ضررًا. خلص الباحثون إلى أنه لجعل الكينوا مصدرًا موثوقًا للغذاء في هذه البيئات القاسية، يجب على المزارعين والمربين التركيز على اختيار الأصناف الأقل حساسية للحرارة أثناء الإزهار، ويجب تعديل مواعيد الزراعة لتجنب الأجزاء الأكثر حرارة من الموسم. وبدون هذه التعديلات، قد يظل وعد الكينوا كمحصول مرن مناخيًا غير محقق في المناطق التي هي في أمس الحاجة إليه.