تربية المحاصيل تغير استخدام المياه في قمح الشتاء عبر أوروبا

لماذا يهم هذا للأغذية والمياه

في أنحاء أوروبا تمتد حقول قمح الشتاء على ملايين الهكتارات وتغذي مئات الملايين من الناس. تطرح هذه الدراسة سؤالاً يبدو بسيطاً لكنه ذو عواقب كبيرة: مع تحسن غلات القمح باستمرار عبر القرن الماضي بفعل التهجين، هل تغيّر أيضاً مقدار المياه التي يسحبها هذا المحصول من التربة ويعيدها إلى الجو؟ تؤثر الإجابة ليس فقط على المزارعين والأمن الغذائي، بل على فهمنا لدورات المياه والمناخ على نطاق قاري.

القمح القديم، والقمح الحديث، والصفات الخفية

ركز الباحثون على نوعين من قمح الشتاء الألمانيين يمثلان أكثر من مئة عام من التهجين: صنف قديم صدر عام 1895 وآخر حديث من عام 2002، كانا شائعَي الزراعة سابقاً. أظهرت أعمال سابقة أن القمح الحديث يعطي غلة حبوب أكبر بفضل تغيّر تخصيص الكتلة الحيوية وسرعة تطوره وقدرة أوراقه على التقاط الضوء. أقل وضوحاً هي التغيرات تحت الأرض والفسيولوجية—مثل مساحة الورقة وبنية الجذور—التي قد تغير مقدار المياه التي يستخدمها حقل قمح خلال موسم النمو.

من قطع الحقل إلى خريطة أوروبا

لفك تشابك هذه التأثيرات، ضبط الفريق أولاً نموذجاً محاكياً تفصيلياً للمحاصيل باستخدام بيانات من تجارب حقول بالقرب من بون في ألمانيا. قاسوا كيف نما الصنفان فوق وتحت الأرض، وكيف تغيرت مساحة أوراقهما مع الزمن، وكمية الماء التي تبخّر عبرهما باستخدام مجسات تدفق النسغ الموصلة بسيقان القمح. أعاد النموذج إنتاج هذه القياسات بدقة جيدة، مما أعطى المؤلفين ثقة في توسيع نطاقه. ثم شغّلوا النموذج عبر مناطق زراعة القمح الرئيسية في أوروبا على شبكة دقيقة لمدة 30 عاماً (1990–2020)، موفِّرين له بيانات طقس وتربة واقعية ومعدّلين توقيت مراحل النمو لتتناسب مع الظروف الإقليمية.

كيف أعادت التربية تشكيل استخدام المياه

عبر جميع المواقع والسنوات، استخدم الصنف الحديث للمرة الواحدة ماءً أقل باستمرار من نظيره التاريخي—بحوالي 17 في المئة أقل نتحاً خلال كل موسم نمو في المتوسط. ومع ذلك أنتجت النباتات الحديثة كتلة خضراء فوق أرضية مشابهة أو أعلى قليلاً، مما يعني أنها حوّلت الماء إلى مادة نباتية بكفاءة أكبر. برزت أكبر الفوارق في المناطق ذات المناخ المتوسطي الحار الجاف، خاصة أجزاء من إسبانيا وجنوب فرنسا وإيطاليا واليونان. هناك، أدى امتصاص الصنف القديم الأكثر نشاطاً للمياه، مع هطول أمطار منخفض وسعة تخزين مائي تربوي محدودة، إلى استخدام موسمي للمياه أعلى بكثير من الصنف الحديث. خلال العقود الثلاثة المدروسة، أظهر كلا الصنفين اتجاهاً نحو نتح أعلى، مدفوعاً أساساً بارتفاع درجات الحرارة وزيادة الطلب التبخيري، على الرغم من تزايد ثاني أكسيد الكربون الذي يميل إلى تقليل فقدان الماء على مستوى الورقة.

ما الذي داخل النبات يحدّد الفرق

أتاح النموذج للباحثين فحص أي الصفات النباتية فسّرت بشكل أفضل الفجوة في استخدام المياه. برزت ثلاث صفات: مساحة الورقة، الناقلية المائية للجذور، وتوقيت الإزهار. كان للصنف الحديث مساحة ورقة قصوى أصغر بشكل ملحوظ، مما قلّل السطح الذي يمكن أن يتبخر منه الماء. كما كانت جذوره ذات ناقلية هيدروليكية أقل بكثير، ما يعني أن الماء انتقل بصورة أقل سهولة من التربة إلى النبات؛ وكان لهذا الأثر أهمية خاصة في المناخات الجافة ذات الطلب العالي على التبخر. لعبت الفينولوجيا—توقيت المراحل الرئيسة مثل الإزهار—دوراً أصغر لكنه ما زال قابلاً للرصد، لأن فترة نمو أطول تمنح وقتاً أكثر لفقدان الماء. معاً، كانت هذه الصفات تجعل أصناف القمح التاريخية تميل إلى الاستمرار في النتح تحت ظروف الجفاف لفترة أطول، مما قد يستنزف رطوبة التربة في وقت أبكر من الموسم.

ماذا يعني هذا للزراعة والمناخ

بمقارنة سيناريوهات النموذج مع تغيير الصنف فقط، وجد المؤلفون أن التحولات الفسيولوجية المرتبطة بالتربية في القمح يمكن أن تغير تدفقات المياه القارية بقدر يقارن بقرارات إدارة كبرى مثل إضافة الري في النماذج. ونظراً لأن القمح يشغل نحو 4 في المئة من مساحة أوروبا، فإن انخفاض النتح بنسبة 17 في المئة بين الأصناف القديمة والحديثة يزحزح تبادلات المياه والطاقة الإقليمية بطرق تتجاهلها حالياً نماذج المناخ والهيدرولوجيا. تستنتج الدراسة أن التربية الحديثة حسّنت كفاءة استخدام المياه دون زيادة الاستهلاك الكلي، وأن صفات مثل مساحة الورقة والهيدروليكا الجذرية تستحق اهتماماً أكبر في تطوير القمح المستقبلي. وعلى نطاق أوسع، ترى أن نماذج الأرض والمناخ واسعة النطاق بحاجة إلى تمثيل صفات الأصناف الفردية، وليس مجرد «قمح» عام، إذا أردنا التنبؤ بشكل موثوق بكيفية تفاعل الزراعة والغلاف الجوي في عالم يزداد حرارة وجفافاً.

الاستشهاد: Behrend, D., Nguyen, T.H., Baca Cabrera, J.C. et al. Breeding changes water use of winter wheat across Europe. npj Sustain. Agric. 4, 29 (2026). https://doi.org/10.1038/s44264-026-00135-y

الكلمات المفتاحية: قمح شتوي, تربية المحاصيل, النتح, كفاءة استخدام المياه, الزراعة في أوروبا