عوامل التغير العالمية المتعددة تضخم فقدان النيتروجين والأنظمة الزراعية هي الأكثر عرضة للخطر

لماذا يهم تسرب النيتروجين الهادئ من التربة

يعتمد إنتاج الغذاء على اليابسة بشكل كبير على النيتروجين، وهو مكوّن أساسي في الأسمدة يساعد النباتات على النمو. ومع ذلك، يفقد جزء كبير من هذه المادة القيمة بهدوء من التربة إلى الهواء على شكل غازات غير مرئية، مهدراً الأسمدة ومكلّفاً للمزارعين ومسهماً في تغيّر المناخ. تطرح هذه الدراسة سؤالاً حاسماً: مع ارتفاع حرارة الكوكب، وزيادة ثاني أكسيد الكربون، ونمو استخدام الأسمدة، وتغير أنماط الهطول، إلى أي مدى سيتسارع هذا التسرب من النيتروجين — وأيّ أنواع المناظر الطبيعية هي الأكثر عرضة للخطر؟

أنابيب غاز خفية تحت أقدامنا

في كل قبضة من التربة، تعمل أعداد هائلة من الميكروبات كمهندسين كيميائيين صغار. من خلال عمليات معروفة باسم النزع المائي للنتروجين (الديتركفيكيشن) والأناموكس، تحوّل هذه الكائنات النيتروجين المتاح للنباتات إلى غازات ترتفع إلى الغلاف الجوي. هذه التحولات طبيعية وتساعد على الحفاظ على توازن الأنظمة البيئية، لكن عندما تتسارع، يفقد النظام مزيداً من النيتروجين من اليابسة، ما يترك أقل للمحاصيل ويزيد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الفعالة. وبما أن الأنشطة البشرية تغير الحرارة والهطول وثاني أكسيد الكربون وتلوث النيتروجين في آن واحد، سعى المؤلفون لمعرفة كيف ستعيد هذه الضغوط المجمعة تشكيل فقدان النيتروجين على مستوى العالم.

استخلاص أنماط من تجارب حول العالم

جمع الباحثون 682 قياساً من 127 تجربة ميدانية أجريت في غابات ومراعي وأراضٍ زراعية في أنحاء العالم. في هذه التجارب، رفع العلماء عمدًا مستويات ثاني أكسيد الكربون، أو أضافوا النيتروجين، أو سخّنوا التربة أو الهواء، أو غيّروا كميات الهطول، وفي بعض الأحيان استخدموا عدة معالجات معاً. من خلال تجميع وإعادة تحليل النتائج، تمكن الفريق من تجاوز التباين الصاخب من موقع لآخر وطرح أسئلة عامة: أي التغيرات العالمية تسارع فقدان النيتروجين بأشدّ شكل؟ هل تتصرف الأراضي الزراعية بشكل مختلف عن الغابات والمراعي؟ وهل الظروف المناخية والتربوية المحلية مهمة في تشكيل هذه الاستجابات؟

عندما تتصرف ضغوط عدة معاً

تُظهر الأدلة المجمعة أن التغيرات التي يقودها الإنسان تسرّع عادة فقدان النيتروجين الميكروبي من التربة، مع تأثيرات أقوى بصورة خاصة عندما تتضافر عدة ضغوط في آن واحد. عبر جميع المواقع، زاد عامل تغير عالمي واحد معدلات النزع المائي للنتروجين بحوالي ثلث في المتوسط، لكن ثلاثة عوامل أو أكثر معاً ضاعفتها تقريباً. كان إضافة النيتروجين — التي تمثل استخدام الأسمدة والترسب الجوي — أقوى مُحفّز، مع زيادات في كل من النزع المائي للنتروجين وعملية الأن أم أوكس. كما عززت الاحترار النزع المائي للنتروجين، بينما كانت لتغيرات الهطول وارتفاع ثاني أكسيد الكربون وحدهما تأثيرات أضعف وأكثر تبايناً. ومن الأهمية أن الدراسة وجدت أن هذه العوامل المتعددة تتجمع في الغالب بطريقة مباشرة، بدلاً من إنتاج تآزر هارب متكرر أو إلغاء قوي متبادل.

الأراضي الزراعية كأكثر المناظر الطبيعية تسرباً

لم تتجاوب جميع النظم الإيكولوجية بالمثل. برزت الأراضي الزراعية كالأكثر عرضة لزيادة فقدان النيتروجين، خاصة تحت زيادات إضافية في النيتروجين والاحترار. يبدو أن التسميد المتكرر، واضطراب التربة، ونسب الكربون إلى النيتروجين المنخفضة نسبياً تهيئ الترب الزراعية لنشاط ميكروبي سريع وإنتاج غازات. أظهرت المراعي والغابات أيضاً زيادات، لكن استجابتها كانت أضعف أو أكثر تشتتاً. اعتمدت حساسية فقدان النيتروجين بقوة على المناخ المحلي وخواص التربة، مثل مقدار رطوبة الموقع الاعتيادية، ودرجة حموضة التربة، ومحتوى المغذيات. على سبيل المثال، كانت الأراضي الزراعية والمراعي في بيئات أكثر جفافاً تفقد مزيداً من النيتروجين عند إضافة أسمدة إضافية، بينما شهدت المناطق الأكثر رطوبة زيادات أقوى في فقدان النيتروجين تحت الاحترار.

رسم خرائط للمخاطر المستقبلية وإغلاق دورة المغذيات

باستخدام نماذج تعلم آلي ربطت نتائج التجارب بخريطة عالمية للمناخ وخواص التربة، قدّر المؤلفون الأماكن التي من المرجح أن يستجيب فيها فقدان النيتروجين بقوة لارتفاع ثاني أكسيد الكربون وزيادة إدخالات النيتروجين. تبرز خرائطهم تفاوتاً جغرافياً كبيراً، مع توقع حساسية خاصة في العديد من مناطق الأراضي الزراعية بأفريقيا وأستراليا تجاه زيادات النيتروجين. وعلى الرغم من بقاء عدم يقين — لا سيما بشأن تغيّرات الهطول وعن عملية الأن أم أوكس خارج الأراضي الزراعية — فإن الرسالة واضحة: التغيرات العالمية المتداخلة والمتعددة تُسرّع تسرب النيتروجين من اليابسة، والمناظر الطبيعية المزروعة في قلب هذا الاتجاه. بالنسبة للقارئ العام، الخلاصة هي أن إدارة الأسمدة بذكاء أفضل، والعناية المحسنة بالتربة، ونماذج مناخية أكثر واقعية تتضمن هذه الخسائر الميكروبية ستكون ضرورية للحفاظ على مزيد من النيتروجين في حقولنا وأقل في الهواء، وحماية الإمدادات الغذائية والبيئة على حد سواء.

الاستشهاد: Ding, B., Xu, D., Wang, S. et al. Multiple global change factors amplify nitrogen loss and croplands are at the highest risk. Commun Earth Environ 7, 288 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03316-2

الكلمات المفتاحية: فقدان النيتروجين, الأراضي الزراعية, التغير العالمي, الميكروبات التربوية, إدارة الأسمدة