إطعام 10 مليارات شخص: المزيد من الغذاء على أراضي أقل

23 minute read

تم التحديث في Mon Dec 14 2020

مع تنبؤ وصول عدد السكان لـ 7,9 مليار نسمة بحلول عام 2050، فإننا سنشغل أراضي أكثر، وسنحتاج غذاء أكثر. ولكن، كما رأينا في الفصل السابق، فإن إزالة الأحراج للزراعة لها آثار بيئية كبيرة. ولنطعم عدد السكان المتزايد باستدامة ،سنحتاج لإنتاج غذاء أكثر لكل وحدة من الأرض. وهذا يعني زيادة غلة المحاصيل.

زيادة غلة المحاصيل

تصف غلة المحاصيل كمية المحاصيل التي تُحصد من منطقة معينة من الأرض خلال كل دورة محصول. حاليًا، تتراوح غلة المحاصيل عادة بين 20-80% مما يمكن أن تكون عليه. فجوة الغلة هذه مهمة خصوصًا في البلدان النامية، مما يجعلها مكانًا مهمًا لنركز عليه جهودنا في تحسين غلال المحاصيل العالمية.

سننظر في هذا الفصل في العوامل التي تحافظ على انخفاض غلال المحاصيل - مثل الطقس وصحة النبات وجودة التربة - ثم سنرى ما يمكننا فعله لحل هذه المشاكل.

المشكلة 1: الطقس و المناخ

في رأيك، ما هي العوامل المناخية الأكثر تأثيرًا في الحفاظ على انخفاض غلة المحاصيل؟ اختر اثنان


تحتاج النباتات إلى الضوء وثاني أكسيد الكربون لصنع الطعام (في عملية تسمى البناء الضوئي). لكن، أكبر معوقات إنتاجية المحاصيل تنتج عن درجة الحرارة وتوفر والماء.

بدون ماء، تُكافح النباتات لإنتاج الطعام والحصول على العناصر الغذائية. وتستخدمه أيضًا للحفاظ على برودتها. لذا، فإنها تحتاجه خصيصًا في درجات الحرارة المرتفعة.

لماذا تحتاج النباتات إلى المياه

من المتوقع أن يؤدي تغير المناخ إلى زيادة درجات الحرارة و تقليل توافر المياه في العديد من المناطق، مما يسفر عن خسائر مدمرة في غلة المحاصيل.

المشكلة 2: الآفات، الأعشاب، و الأمراض

على الصعيد العالمي ،٢٠-٤٠٪ من المحاصيل تُفقد بسبب الآفات والأعشاب الضارة والأمراض.
من المرجح أن يؤدي كل من تغير المناخ وأنظمة الزراعة المكثفة التي يستخدمها العديد من المزارعين إلى زيادة هذه الخسائر.

لماذا يزرع الكثير من المزارعين نفس المحاصيل على نفس الأرض، عامًا بعد عام؟


ومع ذلك، فإن الزراعة الأحادية هي أيضًا أكثر عرضة للآفات والأمراض: إذا طورت الآفات مقاومة لدفاعات نبات واحد، فيمكن القضاء على الحقل بأكمله!

إن أخطر التهديدات البيولوجية على غلال المحاصيل هي الأعشاب الضارة. بدون حماية المحاصيل، ستؤدي الأعشاب الضارة وحدها إلى خسارة 32% من الغلة.

الأعشاب الضارة هي أكبر تهديد بيولوجي للمحاصيل

تمنع مكافحة الحشائش، مثل مبيدات الأعشاب و الحرث أكثر من ثلثي هذه الخسائر. ومع ذلك، فإن الاستخدام المفرط لمبيدات الأعشاب يشجعها على تطوير مقاومة المبيدات، وتساهم والإزالة الفعلية للأعشاب من خلال الحرث في تدهور التربة.

المشكلة 3: تدهور التربة

52٪ من الأراضي الزراعية تتأثر بتدهور التربة. هذا مصدر قلق كبير للمزارعين ، لكن لماذا؟


يعتبر النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم من أهم العناصر الغذائية لدعم نمو النبات. النقص في أي من هذه العناصر سيحد الى شكل كبير من غلة المحاصيل.

عناصر مهمة لتغذية النبات

وقد ناقشنا حتى الآن ثلاث مشاكل - نوعية التربة، الآفات، و المناخ - تقلل إلى حد كبير من غلة المحاصيل. الآن، ماذا يمكننا أن نفعل لحلها؟

الحل 1: تحسين نوعية التربة

تسمى جميع المواد البيولوجية داخل التربة، حية كانت أم ميتةبالمواد عضوية.

زيادة المواد العضوية في التربة سيكون عاملا رئيسيا في زيادة جودة التربة. لماذا؟

  • يتم إطلاق العناصر الغذائية في التربة عندما تقوم ميكروبات التربة بتفكيك الكائنات الميتة.
  • تتنافس ميكروبات التربة مع الآفات النباتية ، ويمكنها أيضًا زيادة قدرة النباتات على الدفاع عن نفسها ضد الأمراض.
  • تؤدي زيادة المادة العضوية في التربة إلى زيادة كمية الكربون التي يمكن تخزينها في التربة.
  • تحافظ المادة العضوية في التربة على تماسكها، مما يؤدي إلى تحسين قدرة التربة على الاحتفاظ بالمياه، وتقليل مخاطر تآكل التربة.
فوائد المادة العضوية في التربة

يمكن زيادة المواد العضوية في التربة عن طريق الحد من الممارسات المتلفة مثل الحرث. لماذا؟


عندما تُترك التربة جرداء، فإنها تفقد المزيد من الماء للتبخر وتكون أكثر عرضة للانجراف بفعل الرياح والأمطار. تتعرض التربة الجرداء أيضًا للأعشاب الضارة بدرجة أكبر. يمكن زراعة «المحاصيل الغطائية» سريعة النمو، مثل الجاودار والحنطة السوداء لمنافسة الحشائش وحماية التربة.

بدلاً من ذلك ، يمكن إضافة غطاء عضوي، مثل القش، لحماية سطح التربة. وهذا ما يسمىالمهاد.

الري الأكثر كفاءة سيقلل من تدهور التربة، ويسمح بإنتاج المزيد من المحاصيل باستخدام كمية أقل من المياه.

الحل 2: علم البيئة الزراعية

في النظم الطبيعية ، يتم تدوير العناصر الغذائية بين النباتات والتربة بينما تنمو النباتات وتموت.

دورة المغذيات الطبيعية

عندما نزرع الأرض ، تتفكك هذه الدورات ، لأن النباتات تُحصد قبل أن تتمكن من إعادة مغذياتها إلى التربة.

التدفق الغذائي في نظام زراعي

علم البيئة الزراعية هي إستراتيجية زراعية تحاول محاكاة هذه الدورات الطبيعية باستخدام العلاقات بين النباتات والحيوانات وبيئاتهم حيث تقلل النظم الإيكولوجية الزراعية من الحاجة للمدخلات الخارجية مما يزيد من إنتاجيتها واستدامتها مع تقليل التلوث والنفايات.

تحتاج المحاصيل المختلفة إلى مستويات مختلفة من العناصر الغذائية. لذلك ، فإن من شأن زراعة محاصيل مختلفة على نفس التربة، معًا أو بالتناوب، أن يستخدم العناصر الغذائية المتاحة بكفاءة دون استنفادها.

تناوب المحاصيل وزرع محاصيل مختلطة

كما أن الزراعة البينية تزيد من تنوع النظم الزراعية.
تعد الأنظمة الأكثر تنوعًا أفضل في التعامل مع الصدمات الطبيعية والاقتصادية.

لنلقي نظرة على مثال من هذا النظام. في الحراجة الزراعية، تنمو المحاصيل (وأحيانًا الماشية) جنبًا إلى جنب مع الأشجار على نفس الأرض.

إذًا، ما العظيم في ذلك؟

الزراعة الحرجية

تخزن الأشجار نفسها كمية كبيرة من الكربون في أخشابها و جذورها. علاوة على ذلك، من خلال زيادة جودة التربة، فإنها تزيد أيضًا من قدرتها على امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الجو!

عندما تزرع محاصيل مختلفة على نفس الأرض، تقل احتمالية إتلاف الآفات والأمراض للمحاصيل.

يمكن لبعض النباتات حماية المحاصيل من الآفات من خلال الإشارات الكيميائية. ويمكن أن يصنع ذلك المعجزات حقًا. في شرق وجنوب إفريقيا، تتسبب يرقات «ستيمبورر» في انخفاض محصول الذرة بنسبة تصل إلى 80%!

تضع فراشات «ستيمبورر» البالغة بيضها على محاصيل الذرة. ومع ذلك، فإنها تفضل وضع بيضها على عشب نابير، لذلك فإنها «تسحب» بعيدًا عن المحصول إذا وُضع نبات نابير على طول حدود الحقل.

سحب

على النقيض من ذلك ، ينتج نبات يسمى Silverleaf desmodium مواد كيميائية تدفع العث بعيدًا. كما أنه يحمي المحاصيل من الحشائش الطفيلية[94،95].

دفع

عند استخدامها معًا ، تخلق هذه النباتات دفاع «دفع-سحب» قوي ضد كل من الحشرات والأعشاب الضارة:

تكنولوجيا الدفع و السحب

بالإضافة إلى حماية المحاصيل ، يعتبر Desmodium واحدًا من مجموعة من النباتات القادرة على إضافة النيتروجين إلى التربة. هذه النباتات (التي تشمل أيضًا البازلاء والفاصوليا) لها ترتيب خاص مع مجموعة معينة من البكتيريا التي تعيش داخل جذورها. تلتقط هذه البكتيريا النيتروجين من الجو وتعطيه للنبات مقابل الغذاء.

ينتهي بعض هذا النيتروجين في التربة المحيطة. لذلك، فإن زراعة هذه المحاصيل بالتناوب أو بجمعها مع غيرها يعيد النيتروجين في التربة ويقلل من الحاجة إلى الأسمدة.

الحل 3: الزراعة الدقيقة

الزراعة الدقيقة

يمكن أن تختلف جودة التربة اختلافًا كبيرًا داخل حقل واحد، سواء من الناحية المكانية أو في المواسم المختلفة. تتضمن الزراعة الدقيقة استخدام تقنيات لقياس هذا التباين والتكيف معه. باستخدام الاستشعار، و أخذ العينات الخاصة بالموقع، يمكن تحسين استخدام المياه والأسمدة ومبيدات الآفات لزيادة غلة المحاصيل إلى أقصى حد، مع تقليل النفايات.

تقلل الزراعة الدقيقة من التكاليف الاقتصادية والبيئية للزراعة. كيف؟

  • فهو يتجنب انبعاثات أكسيد النيتروز غير الضرورية و تلوث المغذيات الناجم عن استخدام الأسمدة غير الفعالة (انظر الفصل السابق).
  • تقل الحاجة إلى الطاقة إذا لم يتم ضخ المياه إلا إلى النباتات العطشى.
  • فهو يقلل من تراكم مبيدات الافات الزائدة، مما يقلل من مخاطر تطور مقاومة الآفات ، و يحد من تسرب هذه السموم إلى النظم البيئية المحلية.

يمكن مراقبة صحة النبات وحالة المغذيات بواسطة أجهزة استشعار و ماسحات ضوئية مركبة على جرارات، بينما يمكن تحليق الطائرات بدون طيار فوق الحقل للبحث عن الأعشاب الضارة والآفات الأخرى.

يمكن استخدام الذكاء الإصطناعي و تحديد المواقع لتحسين مسارات الجرارات، مما يقلل من ضغط التربة ويوفر من استخدام الوقود عند أدنى مستوى ممكن.

في الواقع، يمكن تجنب استخدام الجرار تمامًا! تم تطوير الروبوتات المستقلة التي تضع الأسمدة والمبيدات مباشرة عند الحاجة. استخدام هذه الروبوتات يقلل من تكاليف العمالة، ضغط التربة، و انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

يمكن استخدام الروبوتات أيضًا في إزالة الأعشاب الضارة. على سبيل المثال، يمكن صعق الأعشاب بالكهرباء، لتجنب الحاجة إلى مبيدات الأعشاب الكيميائية.

روبوتات لإزالة الأعشاب الضارة غير الكيميائية

فلماذا لا يستخدم جميع المزارعين الزراعة الدقيقة؟


الروبوتات ليست رخيصة، و التكلفة منعت العديد من المزارعين من تبني هذه الممارسات، لا سيما في البلدان النامية. سيكون نقل كل من التقنيات الجديدة والقديمة إلى هذه المناطق ضروريًا إذا أردنا إنتاج ما يكفي من الغذاء. سيتطلب ذلك استثمارات كبيرة بالإضافة إلى تقاسم المعرفة والموارد بين مختلف البلدان.

الخاتمة

من الواضح أن هناك حاجة إلى إدخال تغييرات على أساليب الزراعة التقليدية. نحن بحاجة إلى حلول طبيعية وتكنولوجية لزيادة غلة المحاصيل مع تقليل النفايات في الوقت نفسه والحد من استنزاف الموارد، لكن ماذا لو تمكّنا من تحسين المحاصيل بذاتها؟

الفصل التالي