انبعاثات الميثان من حقول الأرز تنظمها توفر الكربون وحموضة التربة على طول تدرج في متوسط درجة الحرارة السنوي

لماذا تهم حقول الأرز المناخ

الأرز هو غذاء أساسي لمليارات البشر، وجزء كبير منه يزرع في حقول مغمورة بالماء. هذه الأرز المُشَبَّع بالماء تُعد أيضاً مصدرًا مهمًا للميثان، غاز دفيئة قوي يجعل الكوكب يَحتدّ حرارياً بقوة أكبر من ثاني أكسيد الكربون على المدى القصير. مع احترار المناخ وزيادة الطلب على الأرز، يسعى العلماء لمعرفة لماذا تَطلق بعض الحقول كميات أكبر بكثير من الميثان مقارنة بغيرها، وكيف يمكن أن تغيّر التغيرات في الحرارة وظروف التربة هذه الانبعاثات مستقبلًا.

متابعة تربة الأرز من الشمال البارد إلى الجنوب الحار

جمع الباحثون تربًا من 30 حقلاً للأرز في أنحاء الصين، تمتد من مناطق معتدلة باردة في الشمال إلى مناطق استوائية في الجنوب. بدلاً من قياس الغازات مباشرة في الحقل، نقلوا هذه الترب إلى المختبر، وأعادوا ترطيبها وحضّنوها تحت ظروف دافئة موحّدة. سمح لهم ذلك بطيّ اختلافات الطقس اليومية والتركيز على سلوك الترب نفسها. على مدى ستة أسابيع، قاسوا بشكل متكرر كمية الميثان التي أنتجتها كل تربة، بينما حلّلوا أيضًا خصائص أساسية مثل الحموضة، وإجمالي الكربون والنيتروجين، وكيفية تقسيم هذا الكربون إلى أشكال أكثر استقرارًا أو أسهل استخدامًا.

طعام سريع للميكروبات مقابل الكربون المحبوس

ليس كل كربون التربة على قدم المساواة في نظر الميكروبات التي تُنتج الميثان. فرّق الفريق بين شبكة «قابلة للتحلل بسهولة» — الكربون الذي يذوب في الماء أو يوجد في جسيمات صغيرة أو داخل ميكروبات حية — وبين شبكة أكثر استقرارًا مرتبطة بإحكام بالمعادن. وجدوا أن كسور الكربون السريعة التوفر تزداد عمومًا من الشمال نحو الجنوب، بينما أظهر الكربون المستقر المرتبط بالمعادن النمط المعاكس. بعبارة أخرى، تميل الحقول الجنوبية الأكثر دفئًا إلى تخزين مزيد من الكربون بأشكال يمكن للميكروبات الوصول إليها بسهولة، بينما تحتفظ الحقول الشمالية الأبرد بجزء أكبر منه في أشكال محبوسة وطويلة الأمد.

كمية الميثان ومتى يُطلق

عكست نتائج الميثان هذه الأنماط الكربونية. أنتجت ترب الحقول المدارية وشبه المدارية ميثانًا أكثر بكثير من ترب المناطق المعتدلة — في المتوسط أكثر من عشرة أضعاف خلال فترة الحضن، وفي حالات متطرفة أكثر من مئة ضعف. كما تفاوتت معدلات الذروة وتوقيتها بشكل كبير بين المواقع. وصلت الترب ذات الانبعاثات الأعلى إلى دفعات قوية من الميثان بعد أيام قليلة إلى أسبوعين من الغمر، بينما أظهرت الترب ذات الانبعاثات المنخفضة زيادات صغيرة وبطيئة فقط. أظهرت الدراسة أن حجم حوض الكربون المذاب كان العامل الرئيسي في مقدار تراكم الميثان، في حين ساعد حوض الجسيمات الأبطأ تحللًا في تحديد توقيت الذروة من خلال تغذية الميكروبات تدريجيًا عبر الزمن.

الأدوار الخفية لحموضة التربة ودرجة الحرارة

اتضح أن المناخ وكيمياء التربة يؤثران على الميثان في المقام الأول من خلال تشكيل هذه الأحواض الكربونية والميكروبات التي تستخدمها. باستخدام نماذج إحصائية، وجد المؤلفون أن درجات الحرارة الطويلة الأمد الأدفأ تميل إلى بناء مزيد من الكربون المذاب والنيتروجين المتاح في الترب، والذي بدوره يغذي الميكروبات المنتجة للميثان. أما حموضة التربة فكانت تسير في اتجاه آخر: فقد فضّلت الترب الأكثر حمضية كربونًا مذابًا وكتلة ميكروبية أعلى، بينما كانت الترب الأكثر قلوية تميل إلى كبح هذه المكونات. معًا، فسرت هذه الآثار غير المباشرة للحرارة وحموضة التربة ما يقرب من ثلثي الاختلافات في إنتاج الميثان بين المواقع، على الرغم من أن جميع الترب حُضّنت في نفس درجة حرارة المختبر.

ماذا يعني هذا للأرز والمناخ

بالنسبة لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أنه ليس مقدار الكربون في حقل الأرز وحده ما يهم للمناخ، بل مدى «قابلية وصول» هذا الكربون للميكروبات، وكيف توجّه ظروف التربة حياة الميكروبات. المناخات الأدفأ وبعض خصائص كيمياء التربة تدفع المزيد من الكربون إلى أشكال تشبه الطعام السريع للميكروبات، مما يزيد من انبعاث الميثان من الحقول المغمورة. يمكن أن يساعد هذا الفهم الأعمق في تحسين النماذج التي تقدر انبعاثات الميثان المستقبلية وتوجيه ممارسات الزراعة — مثل إدارة المياه، والتعامل مع البقايا، واستخدام الأسمدة — التي تهدف إلى زراعة الأرز مع الحد من بصمته المناخية.

الاستشهاد: Yusong, D., Jiawei, C., Huabin, L. et al. Methane emissions from rice paddies are regulated by carbon availability and soil pH along a mean annual temperature gradient. Sci Rep 16, 14129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43940-8

الكلمات المفتاحية: حقول الأرز, الميثان, كربون التربة, تغير المناخ, غازات دفيئة