انبعاثات غازات الدفيئة والأمونيا من نظم زراعة عدس الماء باستخدام روث سائل مخفف

تحويل نفايات المزرعة إلى بروتين مفيد

تنتج الزراعة الحديثة كميات هائلة من روث الحيوانات، الذي يمكن أن يتسرب منه غازات دفيئة وعناصر نيتروجينية ملوِّثة إلى الهواء والماء. تستكشف هذه الدراسة فكرة جذابة: استخدام نباتات صغيرة عائمة تسمى عدس الماء لتحويل روث الأبقار المخفف إلى بروتين عالي الجودة، مع التحقق أيضاً مما إذا كان هذا النظام الجديد ينظف الانبعاثات أو يغيِّر شكلها فقط. هذا العمل مهم لأي شخص مهتم بالغذاء الصديق للمناخ، وجودة الهواء في المناطق الزراعية، وطرق جديدة لإعادة تدوير المغذيات بدلاً من إهدارها.

نباتات عائمة صغيرة ذات وعد كبير

عدس الماء هو مجموعة من النباتات الصغيرة جداً سريعة النمو التي تشكّل بطانيات خضراء زاهية على المياه الراكدة. هي غنية بالبروتين وقد جُرّبت بالفعل كعلف للخنازير والدواجن والأسماك وحتى طعام للإنسان. وبما أن عدس الماء يزدهر في المياه الغنية بالمغذيات، يرى بعض العلماء أنه وسيلة لـ«ترقية» النيتروجين الموجود في روث الحيوانات إلى بروتين ذي قيمة بدلاً من السماح لذلك النيتروجين بالهروب كملوث. ومع ذلك، لم يُعرف تقريباً أي شيء عن غازات الدفيئة والأمونيا التي تُطلَق عندما يُزرع عدس الماء مباشرة على روث سائل مخفف في ظروف خارجية حقيقية.

كيف اُختبرت برك عدس الماء الخارجية

أقام الباحثون عشرة صناديق خارجية كبيرة مملوءة بسماد أبقَر مخفف، محاكين برك روث ضحلة في المزرعة. غطيت نصف الصناديق بطبقة من نوع عدس الماء Lemna minor، بينما احتوت الباقي على السماد وحده. أجروا تجربتين مدة كل منهما أسبوع: واحدة أُجريت فيها قياسات الغازات في الظلام لمحاكاة الليل، وأخرى أُجريت فيها في الضوء لمحاكاة النهار. عدة مرات في اليوم أغلقوا أغطية على الصناديق، وحركوا الهواء فوق السماد بمراوح صغيرة، وجمعوا عينات لقياس الميثان وثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز والأمونيا. في الوقت نفسه تتبعوا سرعة نمو عدس الماء وكمية البروتين المنتجة.

ماذا حدث للغازات

كشفت قياسات الغازات صورة مختلطة. الميثان، وهو غاز دفيئة قوي مصدره الروث، كان عالياً في الساعات الأولى بعد بدء الأنظمة لكنه انخفض بسرعة في جميع الصناديق، تقريباً إلى الصفر بعد بضعة أيام، سواءً وُجد عدس الماء أم لا. تصرّف ثاني أكسيد الكربون كما هو متوقع لنبات يقوم بعملية التمثيل الضوئي: في الضوء، امتصت برك عدس الماء ثاني أكسيد الكربون من الهواء، بينما أطلقته في الظلام عن طريق التنفس، ومع ذلك كانت تعمل إجمالاً كمخزن للكربون. الأمونيا، التي تسهم في تلوث الهواء ويمكن أن تضر النظم البيئية في اتجاه الرياح من المزارع، انخفضت بأكثر من 80 بالمئة عندما غطى عدس الماء السائل المخلوط، فعملت كغطاء حي يمتص النيتروجين ويمنع التبخر فيزيائياً.

التكلفة الخفية: غاز قوي آخر

جارى الخبر السار بشأن الأمونيا جاء مع عيب مهم. البِرَك التي تحتوي على عدس الماء أطلقت كميات أكبر بكثير من أكسيد النيتروز مقارنة بالسماد وحده، في كل من الضوء والظلام. أكسيد النيتروز غاز دفيئة يُسخن الكوكب جزيئياً بعد جزيء بقوة أكبر بكثير من ثاني أكسيد الكربون. لاحظ الباحثون ارتفاع مستويات أشكال نيتروجينية معينة في الماء تشير إلى نشاط ميكروبي أقوى تحت بساط عدس الماء، ما يُسرّع على الأرجح سلسلة التفاعلات التي تحول الأمونيوم إلى أكسيد النيتروز. بعبارة أخرى، بدا أن النظام يستبدل طريق خسارة نيتروجين واحد (الأمونيا في الهواء) بآخر (أكسيد النيتروز)، بدلاً من حل المشكلة تماماً.

ما مدى خضرة بروتين عدس الماء؟

من خلال الجمع بين انبعاثات الغازات وعائد البروتين، قدّر الفريق البصمة المناخية لبروتين عدس الماء المزروع على السماد. اعتماداً على الطقس ومعدل النمو، وجدوا قيماً بين نحو 3.5 و6.5 كيلوجرام مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوجرام من البروتين. يتداخل هذا النطاق مع محاصيل حقلية مُدارة جيداً مثل الفول والبُرِّيّ، رغم أن عدس الماء في هذه التجارب لم يصل بعد إلى معدل نموه المحتمل. النمو الأسرع يقلّل الأثر المناخي لكل وحدة بروتين، ما يُظهر أن تحسين الإنتاجية هو رافعة أساسية لأداء أنظف.

إلى أين يترك هذا المزارع المستقبلية

بالنسبة للمراقب العادي، الرسالة الأساسية هي أن برك عدس الماء على روث مخفف قد تصبح وسيلة واعدة لتحويل نفايات المزرعة إلى بروتين محلي الصنع مع احتجاز الكربون وخفض انبعاثات الأمونيا بشكل حاد. في الوقت نفسه، يعزز النظام حالياً أكسيد النيتروز، وهو مصدر قلق خطير للمناخ. يجادل المؤلفون بأن فهم الميكروبات ومستويات الأكسجين في الطبقة الرقيقة من الماء تحت بساط عدس الماء سيكون أمراً حاسماً لتصميم طرق لكبح هذا الغاز — من خلال تحسين تصميم البرك، أو إدارتها، أو علاجات مكمِّلة. إذا أمكن التغلب على تلك العقبات، فقد تساعد نباتات عدس الماء الصغيرة مزارع الماشية على إغلاق دورات المغذيات لديها وتوفير بروتين بتكلفة مناخية مماثلة، أو أفضل من، العديد من المحاصيل التقليدية.

الاستشهاد: Stadtlander, T., Gomez, D.M., Müller, R. et al. Greenhouse gas and ammonia emissions from duckweed cultivation systems using diluted liquid manure. Sci Rep 16, 9887 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39270-4

الكلمات المفتاحية: عدس الماء, روث, غازات الدفيئة, انبعاثات الأمونيا, بروتين مستدام