تحسين نسبة مساحة الخنادق في نظم زراعة الأرز والروبيان يوازن بين خفض غازات الدفيئة والإنتاجية

زراعة الأرز والروبيان على نفس الأرض

تؤدي حقول الأرز في وسط الصين مهمة مزدوجة: فهي تزرع الحبوب وتربية الروبيان في نفس الحقول المغمورة بالمياه. أصبحت هذه المقاربة المزدوجة للأرز والروبيان شائعة جدًا لأنها تزيد من دخل المزارعين وتستغل الماء والمواد المغذية بشكل أكثر كفاءة. لكن هناك مأزق. فقد تتسرّب الغازات الدفيئة القوية من الخنادق المائية التي تأوي الروبيان إلى الهواء. تسأل هذه الدراسة سؤالًا بسيطًا لكنه ملح: ما هي مساحة الخندق «الكافية» للحفاظ على توازن بين إنتاج الغذاء والمناخ؟

منطقتان في حقل واحد

يحتوي الحقل النموذجي لزراعة الأرز والروبيان على جزءين رئيسيين. في المنطقة العروضية الضحلة تنمو الأرز كما هو معتاد بينما يتجول الروبيان ويحفر ويتغذى. حول الحواف، يحفر المزارعون خنادق أعمق تبقى مغمورة بالمياه طوال العام. تعمل هذه الخنادق كطرق وملاجئ للروبيان وتساعد في الري والصرف. ومع ذلك، فإنها تخلق أيضًا ظروفًا مظلمة منخفضة الأكسجين تفضّل الميكروبات التي تُطلق الميثان، وهو غاز دفيئة أقوى بكثير في احتباس الحرارة من ثاني أكسيد الكربون. ومع توسيع المزارعين لهذه الخنادق لتربية المزيد من الروبيان، فإنهم يخاطرون بتحويل الحقل الصديق للمناخ إلى مصدر قوي للانبعاثات وتقليص المساحة المتبقية للأرز.

استخدام توأم رقمي للحقول

لفهم هذا المقايضة، بنى الباحثون «توأمًا رقميًا» لحقول الأرز باستخدام نموذج حاسوبي معروف باسم DNDC. يحاكي هذا النموذج كيف يتحرك الكربون والنيتروجين عبر التربة والمياه والمحاصيل والهواء، وكيف تنفلت غازات مثل الميثان وأكسيد النيتروز من الحقل. زود الفريق النموذج بالبيانات المناخية والتربوية والإدارية من العديد من التجارب الحقلية عبر سهل نهر اليانغتسي الأوسط والسفلي، بما في ذلك حقول الأرز التقليدية الخالية من الروبيان وحقول الأرز والروبيان المشتركة. وبشكل حاسم، قسموا كل مزرعة مشتركة إلى منطقتيها الواقعيتيْن: سطح حقل الأرز وخندق الروبيان، مع إعطاء كل منهما ظروف تربة وماء وتغذية خاصة بهما.

من أين يأتي معظم الاحترار

بعد التحقق الدقيق من النموذج مقابل القياسات من عشرات المواقع، استخدم المؤلفون النموذج لإعادة حساب انبعاثات غازات الدفيئة ومحاصيل الأرز لعشرة أنظمة نموذجية للأرز والروبيان. كانت النتيجة واضحة. أطلقت منطقة زراعة الأرز في الحقول المشتركة ميثانًا أقل من الحقول التقليدية للأرز، جزئيًا لأن أنفاق الروبيان تسمح بدخول المزيد من الأكسجين إلى التربة، مما يثبط الميكروبات المنتجة للميثان. ومع ذلك، أطلقت الخنادق المغمورة دائمًا أكثر من ثلاثة أضعاف غاز الميثان لكل وحدة مساحة مقارنة بمنطقة الأرز. عندما أُضيفت انبعاثات الخنادق، كان إجمالي الميثان من الأنظمة المشتركة أعلى من الحقول التي تزرع الأرز فقط، رغم أن أكسيد النيتروز — وهو غاز دفيئة قوي ثانٍ — كان في الواقع أقل في الخنادق.

إيجاد نقطة التوازن لمقاس الخندق

التحدي التالي كان إيجاد نسبة خندق توازن بين الأثر المناخي والمحاصيل. استخدم الباحثون النموذج لاستكشاف نسب خنادق مختلفة ثم طبقوا أداة قرار توازن ثلاثة أهداف في آنٍ واحد: محصول الأرز، محصول الروبيان، والأثر الاحتراري المجمَّع للميثان وأكسيد النيتروز. افترضوا أن زيادة مساحة الخندق تعني مساحة أكبر للروبيان، ومن ثم إنتاج روبيان أعلى، مع تقليص مساحة الأرز وربما زيادة في الميثان. من خلال ترتيب عشرة أحجام خنادق حرجة مأخوذة من دراسات ميدانية حقيقية، وجدوا أن حصة خندق تبلغ حوالي 8.3 بالمئة من الحقل أنتجت أفضل أداء، مع نطاق «قيمة مثلى» متين بين نحو 7.5 و9.0 بالمئة. داخل هذا النطاق، يكون الأثر المناخي قريبًا من الحد الأدنى بينما يبقى إنتاج الأرز والروبيان مرتفعًا.

ماذا يعني هذا لمزارع الأرز والروبيان في المستقبل

بالنسبة لصانعي السياسات والمزارعين، الرسالة واضحة: يمكن أن تساعد زراعة الأرز والروبيان المشتركة في تغذية الناس ودعم الاقتصادات الريفية، لكن فقط إذا بقيت توسعات الخنادق تحت السيطرة. قد تجلب الخنادق الكبيرة عددًا أكبر من الروبيان على المدى القصير، لكنها تزيد انبعاثات الميثان وتقلص مساحة الأرز، مما يقوض الأمن الغذائي وأهداف الصين المناخية الطويلة الأجل. من خلال الإشارة إلى نطاق خندق عملي يتراوح بين 7.5 و9.0 بالمئة من الحقل، تقدم هذه الدراسة إرشادًا ملموسًا لـ«حقل واحد، حصاد مزدوج» أكثر مراعاة للمناخ ومتوافقًا مع خطط التنمية المستدامة.

الاستشهاد: Xu, Z., Xia, GQ., Zhao, PY. et al. Optimizing the trench area proportion in rice crayfish co-culture systems balances greenhouse gas mitigation and productivity. Sci Rep 16, 9451 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40595-3

الكلمات المفتاحية: زراعة الأرز والروبيان معًا, انبعاثات غازات الدفيئة, الميثان من الأرز البستاني, الاستزراع المائي المستدام, الزراعة الذكية مناخيًا