تطبيق الحمأة البلدية كسماد حيوي للتربة يعزز إنتاجية محاصيل نباتات البرسيم (Medicago sativa L.) ويحسن جودة التربة دون سمية بالمعادن الثقيلة

تحويل النفايات إلى مورد زراعي

تعتمد الزراعة الحديثة بشكل كبير على الأسمدة الكيميائية للحفاظ على إنتاجية الحقول، لكن ذلك يصاحبه تكاليف متزايدة وآثار جانبية بيئية. وفي الوقت نفسه، تواجه المدن حول العالم صعوبة في التعامل مع كميات كبيرة من الحمأة المتبقية بعد معالجة مياه الصرف. تستكشف هذه الدراسة ما إذا كانت تلك الحمأة—عند معالجتها بشكل مناسب—يمكن أن تحل محل جزء من استخدامنا للأسمدة بأمان، معززة نمو نباتات البرسيم، وهي محصول مهم لعلف الحيوان، مع تجنُّب القلق الجدي المتمثل في تراكم المعادن السامة في التربة والنباتات.

من مياه الصرف المدينة إلى تربة الحقول

تحتوي الحمأة البلدية على مادة عضوية وغذاء نباتي مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم، وكلها عناصر تحتاجها المحاصيل للازدهار. لكنها قد تحتوي أيضاً على مواد غير مرغوب فيها، لا سيما معادن ثقيلة كالکادميوم والرصاص التي لا تتحلل في البيئة. عمل الباحثون مع حمأة من محطة معالجة بلدية في جنوب غرب المملكة العربية السعودية وتربة رملية فقيرة بالمغذيات قريبة منها. أكدوا أولاً أن مستويات المعادن في الحمأة كانت دون الحدود الدولية الآمنة للاستخدام الزراعي، ثم خلطوها مع التربة بجرعات مختلفة لاختبار مدى فعاليتها كسماد حيوي للبرسيم.

إيجاد معدل التطبيق الأمثل لنمو النباتات

نمت نباتات البرسيم في أواني داخل دفيئة مع كميات مختلفة من الحمأة الممزوجة بالتربة: لا شيء، منخفضة، متوسطة وعالية. نجت النباتات فقط في المعاملة الضابطة والمنخفضة والمتوسطة حتى الحصاد؛ أما النباتات المعرضة لأعلى الجرعات ففشلت في إكمال دورة حياتها، مما يظهر أن «المزيد» من الحمأة ليس دائماً أفضل. عند معدل منخفض—10 جرامات حمأة لكل كيلوغرام من التربة—نما البرسيم بشكل ملحوظ أكثر من التربة غير المعالجة. ارتفعت طول النباتات وعدد الأوراق ومساحة الورقة والكتلة الحيوية الإجمالية ومعدل النمو بشكل حاد، وأصبحت الأوراق أغنى بصبغات خضراء مرتبطة بعملية التمثيل الضوئي. حسنّت الجرعة المتوسطة مساحة الأوراق لكنها لم تقدم نفس الفوائد الإجمالية، مما يشير إلى أن نافذة تطبيق ضيقة قد تعطي أفضل النتائج.

التحقق من مخاطر المعادن الخفية

بما أن أي تراكم للمعادن الثقيلة في محاصيل الطعام أو العلف يمكن أن يؤثر في النهاية على صحة الحيوان والإنسان، قاس الفريق بعناية تسعة معادن في كل من الجذور والأجزاء الهوائية لنباتات البرسيم. عند جرعة الحمأة المنصوح بها المنخفضة، بقيت مستويات المعادن في الأجزاء القابلة للأكل ضمن نطاقات السلامة الدولية المقبولة للعلف، وكانت في الغالب مشابهة أو أعلى قليلاً فقط من تلك الموجودة في النباتات غير المعالجة. ظل ارتفاع طفيف في النيكل في الأجزاء الهوائية والكادميوم في الجذور دون عتبات السمية المبلغ عنها. أظهرت حسابات مفصلة لمدى انتقال المعادن من التربة إلى الجذور (الاستتباب الحيوي) ومن الجذور إلى الأجزاء الهوائية (الانتقال) أنه بالنسبة لمعظم المعادن، تميل الجذور إلى الاحتفاظ بما تم امتصاصه، محدِّدة بذلك النقل إلى الأجزاء العلوية التي تتناولها الثروة الحيوانية.

تحسّن صحة التربة بعد الحصاد

امتدت فوائد معالجة الحمأة إلى التربة نفسها. بعد الحصاد، احتوت الترب التي تلقت الجرعات المنخفضة أو المتوسطة على مادة عضوية أكثر واحتفظت بالماء بشكل أفضل—وهي خصائص أساسية لدعم المحاصيل في المناطق الجافة. كما ارتفعت مستويات العناصر الغذائية الرئيسية النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم مقارنة بالتربة غير المعالجة، ما يساعد على تفسير نمو النباتات الأقوى. تحسنت حموضة التربة قليلاً نحو نطاق أكثر ملاءمة، وارتفعت الموصلية الكهربائية بشكل معتدل مع توافر مغذيات مذابة أكثر. وبالأهمية، عند معدل الحمأة المنخفض لم ترتفع تراكيز المعادن المختبرة في التربة إلى مستويات ضارة، مما يشير إلى أن التعديل حسّن جودة التربة دون تلوثها على الأقل خلال موسم زراعي واحد.

موازنة الفرصة مع الحذر

بالنسبة لقارئ غير متخصص، الرسالة الأساسية هي أن الاستخدام المسيطر عليه بعناية للحمأة البلدية المعالجة يمكن أن يحول مشكلة نفايات إلى مورد زراعي ذا قيمة. في هذه الدراسة، حسنت جرعة نسبياً صغيرة نمو البرسيم بشكل كبير وغنت تربة رملية فقيرة، دون دفع مستويات المعادن الثقيلة في النباتات أو التربة إلى ما يتجاوز حدود السلامة المعترف بها. مع ذلك، يؤكد المؤلفون أن نتائجهم تأتي من مصدر حمأة واحد ونوع تربة واحد وموسم زراعي واحد. على مدى سنوات عديدة، يمكن أن تتراكم المعادن ببطء، لذا يجب أن يقترن أي برنامج طويل الأجل بمراقبة دورية وإرشادات مخصصة لكل منطقة. إذا استُخدمت بحكمة، فقد تساعد الحمأة البلدية على إغلاق دورات المغذيات، وتقليل الاعتماد على الأسمدة الكيميائية المكلفة، ودعم زراعة أكثر استدامة.

الاستشهاد: Eid, E.M., Ahmed, M.T., Alrumman, S.A. et al. Application of sewage sludge as a soil biofertilizer enhances crop productivity of alfalfa plants (Medicago sativa L.) and improves soil quality without heavy metal toxicity. Sci Rep 16, 8524 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39561-w

الكلمات المفتاحية: الحمأة البلدية, سماد حيوي, البرسيم, خصوبة التربة, المعادن الثقيلة