تأثير تعديل البيوچار على النتروجين المتاح في تربة الجذور ونمو المحاصيل

تحويل نفايات المحاصيل إلى معزز للتربة

يعاني المزارعون في جميع أنحاء العالم من مشكلة أساسية: جزء كبير من سماد النيتروجين الذي يشترونه لا يصل أبداً إلى محاصيلهم. يتسرب في الهواء والماء، مهدراً المال وملحقاً الضرر بالبيئة. تستكشف هذه الدراسة وسيلة واعدة للاحتفاظ بمزيد من ذلك النيتروجين عبر تحويل بقايا المزارع مثل سيقان الذرة وتقليم كروم العنب إلى بيوچار — مادة تشبه الفحم — وخلطها مع التربة المزروعة بالتبغ. وتشير النتائج إلى أن خلطة البيوچار المناسبة يمكن أن تساعد التربة على تغذية النباتات بشكل أكثر استقراراً، مما يؤدي إلى نمو أقوى.

كيف يصبح النبات المحروق مساعداً للتربة

يُنتَج البيوچار بتسخين فضلات النبات عند درجات حرارة عالية مع قليل من الأكسجين أو من دونه، مما ينتج مادة سوداء مسامية. وبما أنها مليئة بالثقوب الدقيقة وذات مساحة سطح كبيرة، يمكن للبيوچار أن يعمل كإسفنجة ومأوى في التربة، يلتقط العناصر الغذائية ويمنح الميكروبات مكاناً للعيش. ركز الباحثون على نوعين: بيوچار من سيقان الذرة وآخر من فروع كروم العنب. أرادوا معرفة ما إذا كان كل نوع، ومزيجاتهما، سيغيران كيفية حركة النيتروجين وتخزينه في التربة حول جذور التبغ، وما إذا كانت تلك التغيرات ستترجم إلى نباتات أكثر صحة.

اختبار خلطات البيوچار في أواني التبغ

أجرى الفريق تجربة في أوعية في جنوب غربي الصين باستخدام تربة محلية شائعة وسلالة تبغ معروفة. تلقى كل وعاء إما لا بيوچار أو إضافة بنسبة 2% من بيوچار الذرة، أو بيوچار كروم العنب، أو إحدى ثلاث خلطات منهما. تم تسميد جميع الأوعية بنفس الطريقة، مقلدةً الممارسة الزراعية الحقيقية. على مدار الموسم، وفي ثلاث مراحل نمو رئيسية، أخذ العلماء عينات من منطقتين: تربة الجذر المتلاصقة مع الجذور، والتربة العامة البعيدة عنها. قاسوا عدة أشكال من النيتروجين — مثل النيتروجين الكلي، والأمونيوم والنترات الجاهزين للنبات، والنتروجين المحتجز في الميكروبات، والنيتروجين العضوي المذاب — فضلاً عن نشاط إنزيمات التربة التي تقود تحويلات النيتروجين.

المزيد من النيتروجين المتاح حيث يحتاجه الجذر أكثر

غيّر إضافة البيوچار بوضوح صورة النيتروجين في التربة. في الأوعية التي تحتوي على بيوچار، خاصة تلك التي بها خليط متساوٍ من بيوچار الذرة وبيوچار كروم العنب، احتفظت التربة القريبة من الجذور بمزيد من النيتروجين الكلي ومزيد من الأمونيوم والنترات الجاهزين للنبات مقارنة بالتربة بدون بيوچار. كما ارتفع النتروجين الميكروبي والنيتروجين العضوي المذاب، مما يدل على منطقة جذر أكثر نشاطاً وغنى بالمغذيات. مع مرور الوقت انخفضت الأشكال الجاهزة من الأمونيوم والنترات بسبب امتصاص المحصول وفقدان جزء من النيتروجين، لكنها بدأت من مستويات أعلى وبقيت أكثر توفرًا في الترب المعاملة بالبيوچار. في التربة الأبعد عن الجذور، زاد البيوچار النيتروجين الكلي لكنه بدا يدعم توازناً مختلفاً، مع تحويل الأشكال العضوية المذابة إلى نترات للمساعدة في الحفاظ على الإمداد.

حياة التربة والإنزيمات ونباتات تبغ أكبر

لم يقتصر دور البيوچار على الاحتفاظ بمزيد من النيتروجين فحسب؛ بل بدا أيضاً أنه يسرع الآلية الطبيعية التي تدور النيتروجين في التربة. أظهرت الأوعية المعاملة بالبيوچار نشاطًا أعلى لإنزيم النيتروجيناز، الذي يساعد على إدخال نيتروجين جديد للنظام، وكذلك اليورياز والنيترات ريدوكتاز، اللذين يساعدان في تحويل النيتروجين بين أشكاله المختلفة. كانت هذه الزيادات أقوى في منطقة الجذور وكانت أكثر وضوحًا مرة أخرى في خليط بيوچار الذرة وكروم العنب المتوازن. نتيجة لذلك، كانت نباتات التبغ المزروعة بالبيوچار، خاصة هذه الخلطة، تحتوي على محتوى نيتروجين أعلى في الأوراق وتراكمت لديها كمية أكبر بكثير من الكتلة الجافة فوق وتحت الأرض. نمت الجذور أكبر وازداد وزن الساق والأوراق، مما يشير إلى أن النباتات تمكنت من الوصول إلى النيتروجين واستخدامه بكفاءة أكبر.

ما معنى ذلك للمزارعين والبيئة

تُظهر هذه الدراسة أن جميع أنواع البيوچار ليست متساوية، لكن مزيجاً مختاراً بعناية منها يمكن أن يجعل التربة تعمل بشكل أفضل من أجل المحاصيل. من خلال إثراء المنطقة الضيقة حول الجذور بمزيد من النيتروجين القابل للاستخدام ومزيد من الميكروبات النشطة، ساعد خليط بيوچار الذرة وكروم العنب بنسبة واحد إلى واحد نباتات التبغ على النمو أكبر دون إضافة سماد إضافي. بالنسبة للمزارعين، يمكن لمثل هذه الخلطات المصممة من بقايا المحاصيل المحلية أن تحسن المحصول وتقلل من هدر النيتروجين. بالنسبة للبيئة، يعني استخدام النيتروجين بشكل أفضل تقليل جريان السماد إلى المصارف المائية أو هروبه إلى الغلاف الجوي. ستكون هناك حاجة إلى تجارب ميدانية مستقبلية، لكن النتائج تشير إلى طريقة عملية لتحويل نفايات الزراعة إلى أداة لإنتاج محاصيل أنظف وأكثر كفاءة.

الاستشهاد: Jiang, H., Zhu, M., Li, J. et al. Effects of biochar amendment on rhizosphere soil available nitrogen and crop growth. Sci Rep 16, 11917 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42014-z

الكلمات المفتاحية: البيوچار, نتروجين التربة, نمو التبغ, منطقة الجذور, خصوبة التربة