تأثيرات أنواع مختلفة من الميكروبلاستيك في التربة على امتصاص النيتروجين واستقلابه في الكينوا

لماذا تهم الجسيمات البلاستيكية الصغيرة في التربة غذائنا

يعلم معظم الناس الآن أن المحيطات تمتلئ بشظايا بلاستيكية دقيقة، لكن القليل من الاهتمام يُعطى لتراكم البلاستيك في تربة الحقول الزراعية. تبحث هذه الدراسة في ما يحدث عندما تختلط هذه «الميكروبلاستيك» مع التربة التي تزرع فيها الكينوا—حبوب مغذية يتزايد استهلاكها عالمياً. ركز الباحثون على كيفية تأثير أنواع مختلفة من الميكروبلاستيك على طريقة امتصاص الكينوا للنيتروجين، وهو عنصر غذائي أساسي يدعم نمو النبات وجودة المحصول.

بلاستيك صغير، وجود كبير في الحقول

تعرف الميكروبلاستيك هنا على أنها قطع أصغر من 5 مليمترات، وتصل إلى الحقول عن طريق بقايا الأغطية البلاستيكية للأراضي، وري الماء بالمياه الملوثة ومخلفات الحمأة المتخمرة. بمجرد دخولها التربة، يمكن أن تغير بنية التربة وسلوك الماء والمجتمع الميكروبي الحي، مما يؤدي إلى آثار متسلسلة على المحاصيل. أشارت دراسات سابقة إلى أن البلاستيك طويل العمر أكثر خطورة لأنه يبقى في البيئة لعقود. ومع ذلك، تشير أدلة جديدة إلى أن ما يسمى بالبلاستيكات القابلة للتحلل قد تسبب أيضاً أضراراً جسيمة أثناء تحللها وتفاعلها مع الحياة في التربة. هدف المؤلفون إلى مقارنة هاتين الفئتين الواسعتين وجهًا لوجه في نفس نظام التربة والنبات.

اختبار أنواع مختلفة من البلاستيك في تربة حقيقية

أجرى الفريق تجربة في دفيئة باستخدام تربة زراعية من شمال الصين لم تُعرف مسبقاً بأنها ملوثة بالبلاستيك. مزجوا التربة مع ثلاثة أنواع من جزيئات البلاستيك أصغر من نصف مليمتر: مادتان قابلتان للتحلل هما بوليلاكتيك أسيد (PLA) وPBAT، ونوع شائع طويل العمر هو البولي إثيلين (PE). أضيف كل نوع بلاستيك بنسب ثلاث—0.5 و1 و3 في المئة من كتلة التربة—إلى جانب عينة شاهد خالية من البلاستيك. ثم نُقِلت شتلات الكينوا إلى هذه الترب ونمت لمدة 75 يوماً تحت ظروف سقي جيدة وتسميد قياسي. بعد ذلك قاس الباحثون كيمياء التربة، ونمو النبات، ومحتوى النيتروجين في الأوراق والبذور، ونشاط الإنزيمات الرئيسية المسؤولة عن إدارة الإجهاد واستخدام النيتروجين.

كيف أعادت البلاستيكات تشكيل صحة التربة والنبات

غيرت جميع أنواع البلاستيك الثلاثة توازن الكربون والنتروجين في التربة. في كل الحالات، أبطأت الميكروبلاستيك تحلل الكربون العضوي للتربة وزادت نسبة الكربون إلى النيتروجين في التربة، وهو تحول يجعل النيتروجين أصعب وصولاً للنباتات. أظهرت الترب المعاملة بـPE نيتروجيناً إجمالياً أقل قليلاً من الترب التي أضيفت إليها البلاستيكات القابلة للتحلل. كما رفعت الميكروبلاستيك مستويات النيتروجين الأمونيومي وفي الجرعات المنخفضة إلى المتوسطة زادت النترات مؤقتاً؛ أما عند أعلى جرعة فهبطت النترات مجدداً، ما يشير إلى أن التلوث الشديد يمكن أن يقطع هذا المصدر الحيوي للنيتروجين. تُرجمت هذه التغيرات في التربة إلى آثار واضحة على الكينوا. قلل PBAT القابل للتحلل بشكل حاد من الوزن الجاف للنبات—بنحو النصف في بعض المعالجات—بينما عزز PLA الكتلة الحيوية بشكل طفيف وكان لـPE تأثير ضئيل عموماً. انخفض نشاط الجذور تحت جميع أنواع البلاستيك، وكان الانخفاض أعظم مع PE، مما يشير إلى أن «أعضاء التغذية» تحت الأرض للنباتات كانت تحت ضغط.

الإجهاد داخل النبات واضطراب استخدام النيتروجين

داخل نباتات الكينوا، أثارت الميكروبلاستيك علامات كيميائية حيوية للإجهاد. انخفض نشاط الإنزيمات المضادة للأكسدة الواقية، بينما ارتفعت مستويات المالوندالدهيد، وهو مؤشر لضرر أغشية الخلايا، وبلغت ذروتها عند مستوى البلاستيك 1 في المئة. في الوقت نفسه، انخفض إجمالي النيتروجين والنترات المخزنة في النباتات، وكان امتصاصها التراكمي للنيتروجين أقل من التربة الخالية من البلاستيك. كان PBAT الأكثر ضرراً، منتجاً أقل مكاسب نيتروجينية. أصبحت الإنزيمات المشاركة مباشرة في معالجة النترات—وخاصة نترات مختزل النترات—أقل نشاطاً، مرة أخرى بحدة أكبر عند مستويات بلاستيك متوسطة. أظهرت النباتات التي تعرضت لضرر أكسدي أكبر أيضاً نشاط معالجة نيتروجين أضعف، ما يربط بين الإجهاد واستخدام أقل كفاءة للمغذيات.

ماذا يعني هذا للمحاصيل المستقبلية

عند النظر للمخرجات معاً، تصوّر النتائج صورة مثيرة للقلق: الميكروبلاستيك في التربة، حتى تلك المعلنة بأنها قابلة للتحلل، يمكن أن تقوض كل من البيئة الكيميائية المحيطة بالجذور والآليات الداخلية التي تستخدمها النباتات للحصول على النيتروجين ومعالجته. في هذه التجربة، تسبب مستوى بلاستيك بنسبة 1 في المئة بأقوى اضطراب في أيض النيتروجين لدى الكينوا، وكان PBAT القابل للتحلل أكثر ضرراً من PLA وPE. للمزارعين والمستهلكين، يشير ذلك إلى أن شظايا البلاستيك المتبقية في الحقول قد تخفض الغلات ومتانة المحاصيل بهدوء قبل أن تكون مرئية على السطح. تجادل الدراسة بأنه لا ينبغي اعتبار البلاستيكات القابلة للتحلل تلقائياً غير ضارة، وأن إدارة تلوث الميكروبلاستيك ستكون ضرورية لحماية صحة التربة وموثوقية إمدادنا الغذائي.

الاستشهاد: Hao, X., Zhang, M. Effects of different types of microplastics in soil on nitrogen absorption and metabolism of quinoa. Sci Rep 16, 14243 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44650-x

الكلمات المفتاحية: الميكروبلاستيك, صحة التربة, الكينوا, امتصاص النيتروجين, البلاستيك القابل للتحلل