فيتامينات ومُحسِّنات عضوية لمواجهة «الإجهاد الملحي» في التربة

طرق علمية حديثة لتحسين إنتاجية المحاصيل الزراعية

الأراضي الزراعية في دلتا النيل بمصر تكتسب ملوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة (رويترز)
الأراضي الزراعية في دلتا النيل بمصر تكتسب ملوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة (رويترز)
TT

فيتامينات ومُحسِّنات عضوية لمواجهة «الإجهاد الملحي» في التربة

الأراضي الزراعية في دلتا النيل بمصر تكتسب ملوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة (رويترز)
الأراضي الزراعية في دلتا النيل بمصر تكتسب ملوحة بسبب ارتفاع درجات الحرارة (رويترز)

يُمثل الإجهاد الملحي تحدياً كبيراً للمزارعين بسبب زيادة تركيز كلوريد الصوديوم في التربة، ما يؤثر سلباً على العمليات الفسيولوجية للنبات ويقلل من الإنتاجية الزراعية بشكل كبير. يحدث ذلك بشكل شائع في المناطق التي تعاني من نقص المياه أو في التربة ذات الصرف السيئ، ما يؤدي إلى تراكم الأملاح.

ويؤثر الإجهاد الملحي سلباً على المحاصيل الزراعية من خلال تعطيل امتصاص العناصر الأساسية مثل البوتاسيوم والكالسيوم، وتقليل نشاط التمثيل الضوئي. كما يعرقل قدرة النباتات على امتصاص الماء، ما يؤدي إلى جفافها وضعفها، وينتج عنه انخفاض في حجم وجودة المحاصيل والثمار.

وتركز معظم الأبحاث الزراعية على تعزيز نمو النباتات وإنتاجيتها ومساعدتها على التكيف مع الظروف المختلفة، من خلال استخدام طرق علمية حديثة لتحسين قدرة النباتات على تحمل الإجهاد الملحي، مثل تحسين إدارة المياه، وزراعة أنواع نباتات مقاومة للملوحة، وتطبيق تقنيات الزراعة المستدامة.

دور الفيتامينات

وفي أحدث دراسة أجريت في هذا الشأن، كشف باحثون مصريون أن تعزيز نمو النباتات في مراحلها الأولى يرتبط عادة بتحفيز أنشطة التمثيل الغذائي المختلفة، ما ينعكس على الخصائص المورفولوجية مثل حجم الأوراق، وشكل الجذور، وارتفاع الساق، وكمية وجودة الإنتاج. ويُعدُّ الفيتامين آمناً وصديقاً للبيئة عند استخدامه بالجرعات المناسبة.

هدفت الدراسة التي أجراها باحثون من قسم النبات والأحياء الدقيقة بكلية العلوم جامعة حلوان، لرصد تأثير نوعين مختلفين من فيتامين «بي» (الثيامين والبريدوكسين) على نبات الفول البلدي كمنشط للنمو، بالإضافة لدراسة تأثيره كعامل قوي مضاد للأكسدة تحت ضغط الملح.

ونظراً لأن الملوحة تعد واحدة من أهم الضغوط غير الحيوية التي تهدد الإنتاجية الزراعية على مستوى العالم، سعت الدراسة للتحقيق في كيفية تحفيز فيتامينات «بي» لنمو نباتات الفول البلدي وتحسين قدرتها على التكيف في الظروف المالحة، وقد نُشرت بعدد 27 سبتمبر (أيلول) 2024 من دورية «ساينتفك ريبورتس».

اختبر الباحثون تأثيرات الرش الورقي المحتوي على مكملات الثيامين (فيتامين بي 1) والبيريدوكسين (فيتامين بي 6)، على نباتات الفول البلدي المزروعة في ظروف طبيعية ومالحة. وأظهرت النتائج أن كلا الشكلين من الفيتامين زاد بشكل كبير من نمو الشتلات في مراحل الإنبات والنمو المبكر، إذ بلغ التحسن حوالي 35 في المائة في طول الشتلات.

وكشفت النتائج أن الملوحة أثرت سلباً على امتصاص الأيونات الحرجة، مع زيادة مستويات الصوديوم وانخفاض مستويات البوتاسيوم والمغنيسيوم في النباتات غير المعالجة. ومع ذلك، فإن تطبيق الفيتامينات لم يخفف من هذه الآثار الضارة فحسب، بل عزز أيضاً قدرة النباتات على مكافحة الأكسدة.

وأظهر الثيامين قدرة ملحوظة على زيادة مرونة النباتات، إذ تم تسجيل أعلى قيمة مضادة للأكسدة بنسبة 28.14 في المائة تحت ضغط الملوحة.

وأدى تطبيق الفيتامينات إلى زيادة مستويات الصبغات الضوئية والسكريات والبروتينات، ما يشير إلى تحسين صحة النبات ووظيفته. بالإضافة إلى ذلك، عززت الفيتامينات امتصاص المعادن الأساسية مثل البوتاسيوم والمغنيسيوم، التي تعد ضرورية لنمو النبات تحت الضغط.

طرق علمية

يقول الدكتور خالد غانم، أستاذ ورئيس قسم البيئة والزراعة الحيوية بجامعة الأزهر، إن إجهاد الملوحة هو أحد التحديات العالمية التي تواجه الزراعة، خاصةً في ظل آثار تغير المناخ المتزايدة، مُلقياً الضوء على مجموعة من الحلول العلمية لمواجهة هذا الإجهاد، أبرزها استنباط أصناف نباتات مقاومة للملوحة، التي تُسهم في تحسين الإنتاجية الزراعية في المناطق المتأثرة بالملوحة.

وتحدث لـ«الشرق الأوسط» عن أهمية استخدام المحسنات العضوية مثل «الهيوميك أسيد» وسماد مخلفات الدواجن، الذي يُعدُّ من أفضل الأسمدة العضوية، حيث أثبتت الدراسات أن استخدامه في الري بمياه عالية الملوحة يُحقق إنتاجية مرتفعة، كما هو الحال في مناطق مثل البرلس والإسماعيلية وبعض مناطق المملكة العربية السعودية. وقد حققت محاصيل الخضار، مثل الطماطم والكنتالوب، نتائج إيجابية ملحوظة باستخدام هذا السماد.

وأشار إلى إمكانية استخدام سماد «الفيرمي كمبوست»، الذي يُنتج من تربية ديدان الأرض على مخلفات مثل روث الحيوانات، الذي يُعزز قدرة النباتات على مواجهة الإجهادات البيئية. ونصح أيضاً بالتلقيح الميكروبي للنبات والتربة باستخدام البكتيريا المشجعة على نمو النبات، مثل الريزوبيا وفطريات الميكوريزا، لتعزيز نمو الجذور وامتصاص العناصر الغذائية.

وأوصى برش النباتات بمركبات مفيدة مثل مستخلصات الأعشاب البحرية وبعض الفيتامينات، مثل «الأسكوربيك أسيد» وفيتامين «ب 12»، لتحسين صحة النباتات واستجابتها للإجهاد الملحي.

وفي النهاية، دعا غانم إلى ترك بقايا المحاصيل في الأرض دون حرقها، نظراً لأنها مصدر مهم للمادة العضوية التي تُحسن خصائص التربة وتُعزز قدرتها على مقاومة الملوحة ونقص المياه، بالإضافة إلى تسوية التربة بالليزر قبل الزراعة لتحسين توزيع المياه.



«نظام هجين» لتحلية المياه بالطاقة الشمسية والرياح

الطرق المعتمدة على الطاقة المتجددة يمكنها تحلية المياه بشكل مستدام (رويترز)
الطرق المعتمدة على الطاقة المتجددة يمكنها تحلية المياه بشكل مستدام (رويترز)
TT

«نظام هجين» لتحلية المياه بالطاقة الشمسية والرياح

الطرق المعتمدة على الطاقة المتجددة يمكنها تحلية المياه بشكل مستدام (رويترز)
الطرق المعتمدة على الطاقة المتجددة يمكنها تحلية المياه بشكل مستدام (رويترز)

يُعد الوصول إلى مياه نظيفة حقاً أساسياً، لكن العديد من المناطق، خاصة الجافة والنائية، تواجه صعوبات الحصول عليها. وفي هذا السياق، ظهرت تقنيات مُبتكرة تعتمد على الطاقة المتجددة لتحلية المياه بشكل مستدام، في مقدمتها الطاقة الشمسية. وكشفت دراسة أجراها باحثون مصريون عن فاعلية نظام هجين لتحلية المياه يعتمد على التقطير الشمسي والتناضح العكسي، ويعمل بواسطة توربينات الرياح والألواح الشمسية، لإنتاج المياه العذبة بشكل مستدام، وخاصة للمناطق القاحلة ذات الموارد المائية المحدودة.

يدمج هذا النظام الجديد بين أجهزة التقطير الشمسية وتكنولوجيا التناضح العكسي، التي تعمل بواسطة الألواح الكهروضوئية وطواحين الهواء، والتي يتم إدارتها بواسطة نظام تحكم آلي متقدم.

نظام تحكم آلي

ومن خلال تسخير طاقة الشمس والرياح، يمكن للنظام أن يعمل بشكل مستقل، ما يقلل من الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية ويخفض التلوث البيئي. ونشرت النتائج، في عدد 24 سبتمبر (أيلول) 2024، من دورية (Sustainable Energy Technologies and Assessments).

يستخدم التقطير الشمسي الطاقة الشمسية لتبخير مياه البحر أو المالحة، تاركاً الشوائب خلفه، بينما يتم تكثيف البخار إلى مياه عذبة تُنقى لاحقاً بواسطة التناضح العكسي، الذي يزيل الأملاح والملوثات المتبقية. ويعتمد تحسين أداء التقطير الشمسي على تحسين عمليات التبخير والتكثيف، وقد أظهرت طرق تبريد الغطاء فاعلية في تعزيز عملية التكثيف.

وخلال الدراسة تم تطبيق نظام تحكم ذاتي لإدارة عمليات تحلية المياه في الوقت الفعلي، ما يضمن أداءً قوياً ومستداماً.

وزُودت الألواح الشمسية بنظام تبريد آلي لزيادة كفاءتها؛ حيث يعمل هذا النظام على تقليل درجة حرارة الألواح الكهروضوئية، ما يحسن من توليد الطاقة. علاوة على ذلك، تم دمج تقنية التقطير الشمسي في النظام مع آليات التسخين المسبق وتبريد الغطاء لتعزيز إنتاج المياه العذبة. وتهدف هذه الآليات إلى زيادة إنتاج المياه إلى أقصى حد.

كما تم تحسين عملية التناضح العكسي بتغذية وحدة التناضح العكسي بالمياه المسخنة مسبقاً من أجهزة التقطير الشمسي، ما يقلل استهلاك الطاقة ويزيد من إنتاج المياه. ويستفيد النظام المبتكر من كل من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح؛ حيث توفر توربينات الرياح طاقة مستمرة لضمان عدم انقطاع عملية التحلية.

تحسين الكفاءة

ووفقاً للدكتور سويلم شرشير، الباحث المشارك في الدراسة من قسم الهندسة الميكانيكية بكلية الهندسة بجامعة كفر الشيخ، أظهرت الدراسة أن النظام الهجين حسّن الكفاءة؛ حيث حقق إنتاجاً يومياً قدره 303.59 لتر لكل متر مربع.

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن نظام التبريد الآلي للألواح الكهروضوئية ساهم في خفض درجة حرارتها بمقدار 18.7 درجة مئوية، ما أسفر عن تقليل استهلاك الطاقة النوعية إلى 1.99 كيلوواط ساعة لكل متر مكعب من المياه المعالجة؛ ما يعكس الكفاءة العالية للنظام في استخدام الطاقة، وهو تحسين كبير مقارنة بأساليب تحلية المياه التقليدية. كما أظهرت النتائج أن نظام تبريد الألواح الشمسية أدى إلى تحسين ملحوظ في الكفاءة، بالإضافة إلى أن أجهزة التقطير الشمسية المزودة بالتسخين المسبق وتبريد الغطاء حققت معدلات إنتاج مياه عذبة أعلى، بزيادة نسبتها 21.89 في المائة مقارنة بالأنظمة التقليدية.

من جانبه، قال الدكتور أشرف أمين، الباحث الرئيسي للدراسة من قسم الهندسة الميكانيكية بكلية الهندسة جامعة سيناء، فرع العريش في مصر، إن الدراسة أجريت باستخدام بيانات مناخية حقيقية من مدينة العريش في شمال سيناء.

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن النتائج كشفت عن أن هذا النهج الهجين لا يعزز إنتاج المياه فحسب؛ بل يقلل أيضاً من التأثير البيئي من خلال تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة غير المتجددة.

وأشار إلى أن نتائج الدراسة تبرز فاعلية النظام الهجين في تحسين إنتاج المياه العذبة وتقليل استهلاك الطاقة، ما يجعله خياراً مستداماً وواعداً لتلبية احتياجات المناطق الجافة والنائية والصحراوية من المياه النظيفة، ودعم الجهود العالمية لمكافحة ندرة المياه وتغير المناخ.