انبعاثات أكسيد النيتروز والميثان من التربة في استخدامات أرض متباينة بسافانا السودان الغربي

لماذا تهم تربة غرب إفريقيا للمناخ

الهواء فوقنا لا يتأثر بالمصانع والسيارات فحسب، بل أيضاً بما يحدث بهدوء تحت أقدامنا. في سافانا السودان بغرب إفريقيا، يدير المزارعون والرعاة وحراس المحميات الأراضي بطرق مختلفة جداً — من الغابات المحمية إلى حقول الأرز. تبحث هذه الدراسة في كيفية تأثير تلك الاختيارات على كمية غازين دفيئين قويين، الميثان وأكسيد النيتروز، اللذين يتسربان من التربة إلى الغلاف الجوي. يمكن أن يساعد فهم هذه التبادلات غير المرئية في توجيه ممارسات الزراعة والحفاظ على النظام البيئي التي توفر الغذاء مع الحد من تأثيرها على المناخ.

أربع منظومات متجاورة، أربع روايات مختلفة

ركز الباحثون على أربعة استخدامات أرضية نموذجية في شمال غانا: غابة سافانا محمية، مرعى مترعى، حقل مختلط للمحاصيل، وحقل أرز مروٍ بالأمطار في منطقة منخفضة. تقع المواقع الأربعة كلها ضمن نفس النطاق المناخي، مع موسم أمطار واحد من مايو إلى أكتوبر. هذا مكن من مقارنة كيف يشكل استخدام الأرض وحده انبعاثات الغازات الدفيئة. على مدار موسمي أمطار (2023 و2024)، زار الفريق كل موقع أسبوعياً واستخدم غرفاً مغلقة — صناديق صغيرة وُضعت فوق الأرض — لحبس وقياس الغازات الصادرة من التربة. في الوقت نفسه، سجلوا رطوبة ودرجة حرارة التربة، وحللوا عينات التربة لمحتوى الكربون والنيتروجين.

حقول الأرز كبؤر انبعاث، والغابات كمساعدة هادئة

كشفت القياسات عن تباينات لافتة في الميثان، غاز يحبس قدر حرارة أكبر بكثير لكل جزيء مقارنة بثاني أكسيد الكربون. أطلق حقل الأرز بكثير أكبر كمية من الميثان على مدار كل موسم، لا سيما في أواخر موسم الأمطار عندما ظلت التربة مشبعة بالماء. في هذا الوسط المغمر بالماء، يقلّ الأكسجين في التربة وتتحول الميكروبات لإنتاج الميثان الذي يخرج إلى الجو. في الطرف المقابل، عملت المحمية الغابية عادة كممتص للميثان: فقد كانت تربتها المهواة جيداً تستهلك من الهواء ميثاناً أكثر مما تبعث. أما المراعي المترعیة فكانت مصدر ميثان معتدل، في حين أنّ الأراضي المحروثة للمحاصيل كانت قريبة من الحياد أو تمتص القليل من الميثان، ويعزى ذلك على الأرجح إلى أن الحرث والاضطرابات الأخرى تفتت التربة وتقلل الجيوب الثابتة الفقيرة بالأكسجين التي تزدهر فيها الميكروبات المكونة للميثان.

غاز آخر بتأثير أهدأ لكنه جاد

روت غاز أكسيد النيتروز قصة أكثر رقة. كانت المواقع الأربعة جميعها، من الغابة إلى حقل الأرز، مصادر لهذا الغاز إجمالاً، لكن الكميات كانت صغيرة ومتشابهة بشكل مفاجئ من مكان لآخر ومن سنة لأخرى. ينشأ أكسيد النيتروز من ميكروبات التربة أثناء تحويلها للنيتروجين، خصوصاً عندما تضيف الأسمدة أو السماد مغذيات إضافية. في هذه المنطقة، مع ذلك، كانت مستويات النيتروجين في التربة منخفضة عموماً واستخدام الأسمدة محدوداً، مما يبدو أنه يقيّد إنتاج أكسيد النيتروز. أحياناً أدت زخات المطر في بداية الموسم الرطب إلى ذرى قصيرة الأمد عندما استعادت التربة الجافة رطوبتها فجأة، لكن هذه النبضات لم تُجمع لتشكّل فروقاً موسمية كبيرة بين استخدامات الأراضي.

الماء والدفء كعوامل خفية مسيطرة

بمقارنة قياسات الغازات مع ظروف التربة، تمكن الباحثون من تحديد العوامل البيئية الأكثر تأثيراً. بالنسبة للميثان، برزت رطوبة التربة كعامل تحكّم رئيسي، خصوصاً في حقل الأرز والمرعى. مع ازدياد رطوبة التربة خلال موسم الأمطار، ارتفعت انبعاثات الميثان عموماً، إلى أن تسمح التشبع الطويل بانتاج قوي. لعبت درجة حرارة التربة دوراً أيضاً، لكن في اتجاه معاكس: الترب الأدفأ كانت تميل إلى تقليل امتصاص الميثان في المواقع الأكثر جفافاً وزيادة الانبعاثات في المواقع الأكثر رطوبة. في المقابل، أظهرت تدفقات أكسيد النيتروز روابط ضعيفة فقط مع رطوبة أو درجة حرارة التربة، مما يعزز الفكرة أن المعروض المحدود من النيتروجين، وليس المناخ وحده، هو ما يبقي الانبعاثات منخفضة.

ماذا يعني هذا للزراعة والغابات

لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن نفس الأمطار التي تهطل على أنواع مختلفة من الحقول يمكن أن تؤدي إلى آثار مناخية مختلفة جداً. في هذا الجزء من غرب إفريقيا، تُعد حقول الأرز المعتمدة على الأمطار مصادر مهمة للميثان، بينما تزيل غابات السافانا السليمة بعض الميثان من الهواء بهدوء. تقع المراعي وحقول المحاصيل في المنتصف، تساهم بكميات أقل من الميثان لكنها لا تزال تطلق أكسيد النيتروز. وعلى الرغم من أن أكسيد النيتروز ينبعث بكميات ضئيلة، فإنه شديد الفاعلية، لذا حتى الخسائر المتواضعة من الترب قليلة النيتروجين مهمة عند تحويلها إلى معادلات مكافئات ثاني أكسيد الكربون. وتقترح الدراسة أن حماية الغابات، وإدارة المياه بعناية في حقول الأرز، وتجنب تدهور التربة غير الضروري قد تساعد جميعها في الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة من سافانا السودان مع الحفاظ على الإنتاج الغذائي وسبل العيش.

الاستشهاد: Oussou, F.E., Kiese, R., Sy, S. et al. Soil nitrous oxide and methane emissions in contrasting land use of the West African Sudanian savanna. Sci Rep 16, 11398 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36221-x

الكلمات المفتاحية: ترب السافانا, انبعاثات الميثان, أكسيد النيتروز, الزراعة في غرب إفريقيا, تغير استخدام الأراضي