تقييم متكامل للتغيرات الفيزيائية‑الكيميائية والهيكلية أثناء التسميد والتحويل إلى ديدان لروث الأبقار والأغنام مع معالجات مضافة

تحويل نفايات الإسطبل إلى مورد للتربة

في أنحاء العالم، تنتج المزارع جبالاً من روث الأبقار والأغنام. إذا تُركت هذه النفايات مكدسة أو أُفرِغت بشكل عشوائي، يمكن أن تتسرب منها المغذيات، وتنبعث منها روائح كريهة، وتُطلق غازات دفيئة. تستكشف هذه الدراسة كيفية تحويل تلك المشكلة إلى حل من خلال ضبط عمليات التسميد والتحويل بالديدان — باستخدام الميكروبات والديدان — لإنتاج معزّز للتربة أنظف وأكثر استقرارًا. يختبر الباحثون إضافات معدنية وكربونية بسيطة قد تساعد المزارعين على إدارة الروث بأمان أكبر مع نمو محاصيل أكثر صحة.

من الروث الخام إلى أكوام مُدارة

جمَع الفريق روث الأبقار والأغنام وعالجه على مدار 120 يومًا بطريقتين: التسميد التقليدي، الذي تقوده بالأساس الميكروبات المحبة للحرارة، والتحويل بالديدان، الذي يضيف عمل الديدان الأرضية. أضافوا ثلاثة أنواع من المضافات بجرعات مختلفة: مادة مسامية شبيهة بالفحم تُسمى بيوچار، وطين ناري ناعم، ومعدن تفاعلي هو ثاني أكسيد المنغنيز. من خلال تتبُّع درجة الحرارة، وفقدان الوزن، والخواص الكيميائية الأساسية مع الزمن، تمكنوا من رؤية كيف غيّرت كل وصفة سرعة وجودة تحلل الروث في نوعَي الحيوانات.

الحرارة وفقدان الوزن وماذا تعني فعلاً

مرّت كل الأكوام بالقوس المألوف لعملية التسميد: تسخين أولي، ومرحلة حارة، ثم تبريد بطيء. وصلت الأكوام المعالجة بجرعة أعلى من الطين الناري إلى أعلى درجات حرارة، أكثر من 65 °م لأكوام روث الأبقار وأكثر من 70 °م لروث الأغنام، مما يدل على نشاط ميكروبي مكثف وتدفق هواء جيد. رفع البيوچار أيضاً واطال المرحلة الحارة، خصوصاً عند الجرعة الأعلى، بينما كان لتأثير ثاني أكسيد المنغنيز أثر أخف. عند إضافة الديدان، فقدت الأكوام مزيداً من الكتلة الإجمالية — حتى حوالي 70% فقدان في بعض خلائط روث الأغنام مع البيوچار أو جرعة منخفضة من الطين الناري — لأن الديدان فرّمت المادة ميكانيكياً وعزّزت النشاط الميكروبي. مع ذلك، فقدت الخلائط الغنية بالطين كتلة أقل لكنها كونت سمادًا أكثر استقرارًا و"مطبوخًا" جيدًا، ما يذكرنا أن الاختفاء الأسرع ليس دائماً أفضل إذا كان الهدف هو معدل إطالة بقاء المادة كإضافة للتربة.

بناء "إسفنجة مغذية" أفضل

لحكم جودة السماد، ركز الباحثون على قدرته على الاحتفاظ بعناصر المغذيات مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والبوتاسيوم. تُعرَف هذه الخاصية بسعة التبادل الكاتيوني، وتوضح مقدار ما تصبح عليه المادة النهائية من "إسفنجة مغذية" في التربة. أظهر روث الأغنام المحوّل بالديدان وبمحتوى عالٍ من الطين الناري أقوى تحسّن، مع سعة مقاسة ونمذجة عالية تشير إلى استقرار طويل الأمد. عزّز البيوچار أيضاً هذه الخاصية بطرق تعتمد على الجرعة، بفضل مساحته الداخلية الكبيرة. بالمقابل، أعطى ثاني أكسيد المنغنيز مكاسب متواضعة لأنه يعمل أشبه بشرارة كيميائية للتفاعلات أكثر من كونه حاجزاً للاحتفاظ بالمغذيات. بشكل عام، تفوّقت الأنظمة التي تضمنت ديداناً على أنظمة التسميد فقط، إذ ساعدت نشاطاتها في بناء مجموعات حمضية وفينولية في المادة العضوية التي تمسك وتطلق المغذيات للنباتات.

تفكيك ألياف النبات العنيدة

نظرت المجموعة أيضاً داخل الروث إلى مكوناته النباتية القاسية: الهيميسيلولوز، والسيليلوز، واللجنين. هذه تشكل هيكل القش وبقايا النباتات الأخرى وغالباً ما تتحلل ببطء. باستخدام نماذج رياضية، أظهروا أن الهيميسيلولوز تحلل أسرع، خصوصاً في المعالجات التي تحتوي على الطين الناري والبيوچار، والتي حافظت على تهوية الأكوام وبيئة مناسبة للميكروبات. انكسر السيليلوز بمعدل متوسط. أما اللجنين، الكسر الأكثر مقاومة، فتم تفكيكه أساسًا عند وجود ثاني أكسيد المنغنيز، مما يشير إلى دعم كيميائي يساعد الميكروبات على كسر هذا الرابط الصلب. في أنظمة الأبقار والأغنام التي تضمنت ديداناً، أعطت تراكيبات ثاني أكسيد المنغنيز وجرعة معتدلة من الطين تفكيكًا قوياً لمثل هذه الألياف العنيدة، بينما أبطأت الجرعات العالية للطين أو الكربون المفرطة العملية أحياناً عن طريق حجب تدفق الهواء أو تغيير مجتمعات الميكروبات.

دروس عملية للمزارعين والبستانيين

تُظهر النتائج مجتمعة أن كل مضافة تلعب دورًا مختلفًا لكن تكميليًا. يجعل البيوچار الكومة أكثر تهوية وملائمة للميكروبات، مسرّعًا التنظيف الأولي للمواد الطازجة. يساعد الطين الناري في تكوين منتج مستقر غني بالهوموس يلتصق بالمغذيات ويطلقها تدريجياً للمحاصيل. يعطي ثاني أكسيد المنغنيز دفعة إضافية لتفكيك الشظايا النباتية الأكثر عنادًا. عند دمجها بعناية ومزجها مع الديدان، تساعد هذه المواد البسيطة على تحويل روث الأبقار والأغنام الخام إلى سماد وتحويل بالديدان أكثر أمانًا وفعالية. للقراء العاديين، الرسالة الأساسية هي أنه بالمزيج الصحيح من المكونات والمساعدين البيولوجيين، يمكن حتى للنفايات الفوضوية من الإسطبل أن تتحول إلى سماد موثوق وصديق للمناخ يدعم صحة التربة على المدى الطويل.

الاستشهاد: Karimi, S., Shariatmadari, H. & Nourbakhsh, F. Integrated assessment of physicochemical and structural changes during composting and vermicomposting of cattle and sheep manure with additive treatments. Sci Rep 16, 10128 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40802-1

الكلمات المفتاحية: التسميد, التحويل بالديدان, البيوچار, إدارة الروث, خصوبة التربة