التأثير المتزايد بفعل الأنشطة البشرية لظواهر الجفاف والحرارة المركبة في التربة على إنتاجية النبات

لماذا تهمنا التربة الأكثر حرارةً وجفافًا في حياتنا اليومية

عندما نفكر في موجات الحر والجفاف، نتخيل عادةً درجات حرارة هواء حارقة وخزانات مياه فارغة. تقلب هذه الدراسة النظرة وتوجه التركيز إلى ما تحت السطح، وتطرح سؤالًا بسيطًا لكن حاسمًا: ماذا يحدث عندما تصبح التربة نفسها حارة جدًا وجافة جدًا في الوقت نفسه؟ من خلال فحص الظروف عبر الصين، يبيّن الباحثون أن هذه الظواهر المركبة للحرارة والجفاف في التربة تنتشر وتؤثر على النباتات أكثر من موجات الحر أو حالات الجفاف التقليدية المقاسة في الهواء فقط. نتائجهم ذات صلة بإنتاج الغذاء، وصحة الغابات، وتخزين الكربون، وفي نهاية المطاف بقدرتنا على التخفيف من تغير المناخ.

ضغط مخفي تحت أقدامنا

تعيش النباتات وجذورها في عالم نادراً ما يفكر فيه كثيرون منا. تتحكم درجة حرارة التربة ورطوبتها معًا في سهولة امتصاص الجذور للماء والمواد المغذية، ونشاط الميكروبات في التربة، وسرعة نمو النباتات. يعرف المؤلفون «الظواهر المركبة الجافة–الحارة في التربة» بأنها الأيام التي تكون فيها العشرة سنتيمترات العليا من التربة حارة جدًا وجافة جدًا بالنسبة لتلك الفترة من السنة. باستخدام سجلات حرارة التربة المصححة بعناية وبيانات رطوبة تربة مستمدة من الأقمار الصناعية للصين، يرسمون خرائط للأماكن والأوقات التي تضرب فيها هذه الظواهر تحت السطح خلال موسم النمو الدافئ من مايو إلى سبتمبر.

النباتات تتأثر أكثر بظواهر التربة مقارنةً بالهواء

لمعرفة كيفية استجابة النباتات، استخدم الفريق ثلاث مقاييس مستقلة لإنتاجية النبات: الإنتاج الأولي الإجمالي (الكربون الذي تلتقطه النباتات عبر التمثيل الضوئي)، والتألق الشمسي المستحث (إشارة ضوئية خفيفة مرتبطة بالتمثيل الضوئي)، والإنتاج الأولي الصافي (نمو النبات بعد احتساب التنفس). عبر معظم الأراضي المغطاة بالنباتات في الصين، تنخفض هذه المؤشرات الثلاثة بشكل ملحوظ خلال الظواهر المركبة الجافة–الحارة في التربة. تكون الخسائر أقوى خصوصًا في الشمال والمناطق الجنوبية الغربية. في بعض المناطق الباردة والرطبة في الشمال الشرقي قد تستفيد النباتات مؤقتًا من دفء التربة، لكنها استثناءات. عندما قارن المؤلفون هذه الظواهر تحت السطح مع أحداث «الأرصاد» المألوفة المعرفة بهواء ساخن وغلاف جوي جاف، وجدوا أن الأحداث القائمة على الهواء سببت تراجعات أصغر بكثير في إنتاجية النبات. بعبارة أخرى، الجذور تتحمل وطأة الحرارة والجفاف المركبين أكثر من الأوراق.

صدَمات تربوية أكثر تواترًا وانتشارًا

من 1980 إلى 2017، أصبحت أيام الظواهر المركبة الجافة–الحارة في التربة أكثر شيوعًا وغطت مساحات أوسع في الصين. في المتوسط، اكتسب كل موقع حوالي ثلاثة أيام إضافية متطرفة في كل موسم دافئ، وتوسع إجمالي المساحة المتأثرة سنويًا بشكل كبير، خاصة في شمال الصين وأجزاء من هضبة التبت. تربط الدراسة هذا الازدياد بساحتين فيزيائيتين رئيسيتين: أنماط جوية واسعة ونقطة ارتباط أقوى ثنائية الاتجاه بين رطوبة التربة ودرجة حرارتها. تفضل الأنظمة ذات الضغط المرتفع المستمرة سماء صافية وإشعاعًا شمسياً قويًا، مما يسخن التربة ويجففها. وبمجرد أن تجف التربة، تسخن أسرع بسبب قلة التبريد بالتبخر، مما يزيد من الاحتداد الحراري على السطح. هذا التغذية الراجعة أقوى خصوصًا في المناطق التي تتحول من ظروف رطبة نسبيًا إلى أكثر جفافًا.

بصمات بشرية في دفء التربة

لفصل التأثير البشري عن تقلبات المناخ الطبيعية، جمع الباحثون الملاحظات مع تجارب نماذج مناخية. تحاكي هذه النماذج كيف كانت درجات حرارة التربة ورطوبتها ستتغير بفعل المحركات الطبيعية فقط (مثل البراكين والتغيرات الشمسية) مقابل التأثير المشترك للعوامل الطبيعية والغازات الدفيئة والهبائر البشرية. النتائج واضحة: نمط وشدة دفء التربة عبر الصين يتطابقان عن قرب مع المحاكاة التي تتضمن التأثير البشري، وليس مع تلك التي تشمل العوامل الطبيعية فقط. من خلال تعديل بيانات المراقبة لإزالة المساهمة البشرية المحاكاة، قدّر الفريق أن تذبذب المناخ الطبيعي زاد تواتر الظواهر التربوية المتطرفة بشكل متواضع فقط. بالمقابل، أضاف الدفء الناتج عن الأنشطة البشرية في التربة وحده نحو خمسة أيام متطرفة إضافية لكل موسم ووسع المنطقة المتأثرة بشكل كبير، بينما عملت تغيرات رطوبة التربة جزئيًا على تعويض هذا الارتفاع في بعض المناطق.

ما يخبئه المستقبل للمحاصيل والغابات

نظرةً إلى المستقبل، استخدم المؤلفون مجموعة كبيرة من إسقاطات المناخ لتقدير مدى تكرار هذه الظواهر المركبة الجافة–الحارة في التربة تحت مسارات مختلفة لانبعاثات غازات الدفيئة. حتى تحت مسار منخفض الانبعاثات حيث يتوقف الاحترار في نهاية المطاف، تصبح هذه الظواهر أكثر تواترًا بحلول منتصف القرن قبل أن تهدأ قليلًا. تحت مسار متوسط، تستمر في الارتفاع ثم تستقر أواخر القرن. تحت مستقبل مرتفع محرك بالوقود الأحفوري، تنمو تلك الظواهر بثبات وبحدة، حيث تشهد الصين في المتوسط نحو 13 يومًا متطرفًا إضافيًا لكل موسم دافئ بحلول 2071–2100 مقارنةً بفترة 1981–2010. تتعرض الأراضي الزراعية والغابات والشجيرات في وسط وجنوب وشمال شرق الصين بشكل خاص، وقد يصل الانخفاض المرتبط في امتصاص الكربون النباتي إلى نحو 0.025 مليار طن من الكربون سنويًا. هذا يعني أحواض كربون طبيعية أضعف وضغطًا أكبر على جهود البشر لموازنة ميزان الكربون.

ماذا يعني هذا للغذاء والمناخ

لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن مخاطر المناخ لا تتعلق فقط بالهواء الأكثر حرارة أو بالأمطار الأقل—بل أيضًا بكيفية تلاقي الحرارة والجفاف تحت الأرض، حيث تتفاعل الجذور والميكروبات والمواد المغذية. تُظهِر هذه الدراسة أن دفء التربة المدفوع بالنشاط البشري يجعل هذه الفترات القاسية الجافة–الحارة في التربة أكثر شيوعًا وأكثر إضرارًا بنمو النباتات في الصين، وأن استمرار الانبعاثات العالية سيضعف قدرة الأراضي على دعم المحاصيل والغابات وتخزين الكربون. من خلال إبراز الدور الحاسم للتربة في ربط الظواهر الجوية القصوى بأمن الغذاء والمناخ، تؤكد الدراسة أن خفض انبعاثات غازات الدفيئة يمكن أن يحمي ليس فقط الهواء فوقنا بل العالم الداعم للحياة تحت أقدامنا.

الاستشهاد: Liang, Y., Wang, J., Hao, Z. et al. Anthropogenically-driven escalating impact of soil-based compound dry-hot extremes on vegetation productivity. Nat Commun 17, 2303 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68878-3

الكلمات المفتاحية: رطوبة التربة, ظواهر مناخية قصوى, إنتاجية النباتات, الجفاف والحرارة, دورة الكربون