انظر من النافذة أو قم بالسير إلى بقعة من التربة بالقرب من منزلك. اعتمادًا على المكان الذي تعيش فيه ، يمكن أن يكون بني محمر أو أسود أو رمادي غامق أو حتى لون الشوكولاتة الداكنة الغنية. إذا كانت رطبة بدرجة كافية ، مرر يديك من خلالها. قد تنفصل إلى كتل سميكة يمكنها الاحتفاظ بالماء ثم إطلاقه لاحقًا. مع استثناءات قليلة - مثل المواقع الصحراوية - هذه هي الطريقة التي تتصرف بها التربة الجيدة. أقل وضوحًا للوهلة غير الرسمية ، قطعة الأرض هذه على الأرجح تنبض بالحياة.
في الواقع ، يتجاوز عدد الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في مجرفة من تربة الحدائق الغنية عدد النباتات والحيوانات التي تعيش في كامل غابات الأمازون المطيرة الموجودة فوق سطح الأرض. ومن المعروف أن الأمازون تحتوي على نباتات وحيوانات أكثر من أي موطن بري آخر.
التربة (وسكانها) بالأرقام
التربة هي ما يدعم الحياة على الأرض. معظم الناس لا يفكرون فيه كثيرًا ، لكنه يغذينا ويغذي النظم البيئية من حولنا. إنه المكان الذي تصنع فيه أنواع لا حصر لها منازلها. يجمع الماء ويسحب الملوثات من الهواء ويساعد في دعم الغلاف الجوي للكوكب. التربة هي أحد أبطال الطبيعة الأم المجهولين.
وعلى الرغم من أن معظم التربة تبدو ثابتة ، إلا أن الجلوس هناك غير متحرك ، إلا أنها في الواقع تستضيف الكثير من النشاط. قد تقوم ديدان الأرض بحفر الأنفاق. أثناء تلويح أجسادهم القوية من عمق الأرض إلى السطح القريب والعودة إلى أسفل مرة أخرى ، يقومون أيضًا بتحريك الأوراق القديمة وقطع أخرى من الحطام المتعفن في كلا الاتجاهين:من أعلى إلى أسفل ومن أسفل إلى أعلى. عندما تكون ديدان الأرض نشطة ، يمكنها قلب 15 سم (6 بوصات) من التربة بالكامل خلال 10 إلى 20 عامًا.
نعم ، الديدان رافعات أثقال. لكنهم ليسوا الوحيدين الذين يصنعون التغييرات. الكائنات الأخرى الموجودة تحت الأرض صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. وتشمل هذه الكائنات وحيدة الخلية تسمى البروتوزوا. تعمل على تحسين التربة عن طريق تناول البكتيريا وإطلاق النيتروجين ، وهو عنصر غذائي يساعد النباتات على النمو.
ثم هناك كل تلك البكتيريا. يعتقد معظم الناس أنها غير مرحب بها وخطيرة. في التربة ، لا يخدمون فقط فريسة للأوليات المفيدة ، ولكن أيضًا يؤدون خدمة بيئية. أنها تساعد في إعادة تدوير أجزاء النباتات والأنسجة الحيوانية الميتة إلى مغذيات. حتى أنهم يحولون بعض الملوثات في التربة والمياه إلى المزيد من العناصر الغذائية التي يمكن أن تحافظ على الأنواع المتنوعة التي تشكل النظم البيئية النابضة بالحياة تحت أقدامنا.
وجد فريق بقيادة تاماس فارجا أن إضافة الميكروبات من منطقة أخرى يمكن أن تفيد التربة في بعض الأحيان. يعمل في مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني في ريتشلاند ، واشنطن. عرف فارجا أن الفوسفور عنصر غذائي أساسي لنمو النبات. لكنها تميل إلى الارتباط بالمعادن أو المواد العضوية. ويمكن أن يجعلها غير متاحة للنباتات.
جمع الباحثون نباتات تنمو بالقرب من الجداول الجبلية في غرب واشنطن. بالعودة إلى المختبر ، قاموا بطحن الجذور إلى مسحوق وخلطها بالماء ، مكونًا مستحلبًا. ثم أجروا الاختبارات وتوصلوا إلى أن الميكروبات الموجودة في جذور النباتات وحولها يمكنها إذابة المواد الكيميائية المحتوية على الفوسفور لجعل هذه المغذيات في متناول تلك النباتات.
شارك Varga وفريقه النتائج التي توصلوا إليها في 21 أكتوبر 2020 ، في Frontiers in Plant Science.
وصفة لتربة صحية
تتكون التربة من أربعة مكونات رئيسية. أولاً ، هناك الدبال. معتم ورطب ، يتكون من قطع من الحشرات المتعفنة والحيوانات الأخرى ، جنبًا إلى جنب مع الأوراق والجذور والعصي والمزيد. ثم هناك الطين. يمكن أن يكون مصنوعًا من أي جزيئات معدنية صغيرة تقريبًا. يتم تعريف الصلصال بحجم جزيئاته:أي قطر يقل عن 4 ميكرومتر (أقل بقليل من جزأين من عشرة آلاف من البوصة). وهذا يجعل كل حبة بشكل عام أصغر من نصف عرض ألياف القطن وعلى الأكثر 10 أضعاف حجم فيروس كورونا. الطمي عبارة عن تربة مصنوعة من حبيبات معدنية أكبر إلى حد ما أو أجزاء صغيرة من الصخور التي لا يقل قطرها عن 4 إلى 6 ميكرومتر. النوع الرابع من التربة - الرمل - يتكون من جزيئات معدنية أكثر خشونة.
اعتمادًا على مكان وجودها ، ستحتوي أي رقعة من التربة على أكثر أو أقل من كل من هذه المكونات. قد تفكر في الأمر مثل الخبز الذي يحتوي على وصفات بداية مختلفة من البيض والدقيق وربما البذور. لكن نسبة مكونات التربة هذه تلعب دورًا كبيرًا في كيفية تحرك المياه من خلالها. يتدفق الماء بسهولة من خلال الجزيئات الأكبر (مثل الرمل) ويتجمع أو يستنزف بشكل أبطأ من خلال الطين.
تميل تربة الحديقة الصحية إلى أن تبدو غنية ومظلمة. يحتوي على جزء كبير من الدبال ، وكمية معينة من الطين للاحتفاظ بالرطوبة ، والرمل للتصريف وقليل من الطمي لموازنة الثلاثة الأخرى.
ما الذي يجعل التربة غير صحية؟ بشكل عام ، سوف تتفكك التربة الرديئة بين يديك. لا شيء يربط أجزائه. الأقفال بالداخل مكسورة. لهذا السبب إذا تعرضت منطقتك لهطول أمطار غزيرة ، يمكن أن تتناثر التربة غير الصحية إلى أجزاء صغيرة وتغسلها.
ما الذي يمكنك فعله لتحسين التربة
"قد يكون للتربة غير الصحية مظهر رمادي فاتح" ، يلاحظ Ea (تنطق "Ee-ah") مورفي في تاكوما ، واش. "وعندما تلتقط حفنة ، لا يوجد الكثير من الحشرات تتلوى منها. كل من الحشرات والنباتات مثل التربة الصحية. " كتب مورفي ، وهو عالم تربة ، كتابًا حول موضوع: بناء التربة (كول سبرينغز برس ، 2015). والتربة السيئة؟ وتوضح أنه في كثير من الأحيان "قد يكون مكشوفًا ومعرضًا للشمس ، جافًا أو متقشرًا".
يوافقه الرأي غييرمو هيرنانديز راميريز. درس الزراعة والتربة في جامعة ألبرتا في إدمونتون ، كندا. يقول:"التربة الصحية تتصرف مثل الإسفنج ، يمكنها أن تدعم الحياة". في المقابل ، يقول ، بعد هطول أمطار غزيرة ، "التربة غير الصحية هي حالة من الفوضى. من الصعب للحياة أن تعمل في التربة التي تنهار ".
درس Dust Bowl
نشأ هيرنانديز راميريز في المناطق الريفية بأمريكا الوسطى. هناك ، كما يقول ، "كان كل شيء يتعلق بالزراعة والثروة الحيوانية أو المحاصيل". كانت كل من التربة الصحية والمعتلة موجودة في كل مكان عندما كان صغيرًا. يتذكر قائلاً:"لقد رأيت أن النباتات تعتمد حقًا على التربة لتوفير الموارد اللازمة". "كانت التربة عنصرًا أساسيًا في تكوين الطعام وكل شيء".
يعيش الآن في براري كندا حيث قام Dust Bowl بتنظيف التربة من الأرض في الثلاثينيات من القرن الماضي وفجرها بعيدًا. أدى هذا إلى خلق "عواصف ثلجية سوداء" من الغبار الذي سوف يستقر في التلال ، في الداخل والخارج.
عبر السهول الكبرى بأمريكا الشمالية ، كان المزارعون يجهدون الأرض أكثر من اللازم. لقد اعتمدوا على تقنيات الزراعة الأكثر ملاءمة للتربة الرطبة. لقد اقتلعوا الشجيرات والأشجار. بمجرد جرد التربة ، قلب المزارعون التربة. سرعان ما جفت الأرض وأصبحت مغبرة. عندما تطور الجفاف ، هبت الرياح عبر المدن ، مما أدى إلى تآكل التربة. قاموا برفعها إلى السماء من وينيبيغ ، في كندا ، إلى مينيابوليس ، مينيسوتا ، في الغرب الأوسط الأعلى للولايات المتحدة ، إلى تولسا ، أوكلاهوما ، في الجنوب.
الشرح:ما الذي يجعل التراب مختلفًا عن التربة
لسنوات ، لم يتمكن الناس من زراعة المحاصيل على الحبيبات الفضفاضة التي بقيت في أجزاء كثيرة من السهول الكبرى. لم تعد هذه التربة التي تدار بشكل سيئ مستدامة للمزارع. في بعض المواقع ، لن ينمو أي شيء في الأوساخ الجافة التي استقرت على الأرض.
في هذه الأيام ، يعمل هيرنانديز راميريز على تعزيز صحة التربة. على سبيل المثال ، يدرس كيفية بناء روابط بين جزيئات التربة باستخدام الأسمدة. وتشمل هذه العناصر الغذائية في روث الحيوانات و "biosol" - نوع من الأسمدة الطبيعية التي تتشكل أثناء إنتاج البنسلين المضاد الحيوي. يعمل هيرنانديز راميريز أيضًا على مساعدة النباتات على إنشاء أنظمة جذر أطول وأعمق. يمكن لهذه الجذور ربط جزيئات التربة ببنية تغذي النظم البيئية.
الشرح:قوة التسميد لـ N و P
يتذكر هيرنانديز راميريز الجفاف الذي عانت منه عائلته خلال طفولته في أمريكا الوسطى. من خلال بناء صحة التربة الآن ، يقول "نحن قادرون على خلق المرونة والقدرة على العيش ، والتي يمكن أن تساعدنا في إدارة ظروف الجفاف". ويشير إلى أن التربة السليمة يمكنها "التعامل مع الظواهر المتطرفة" - "كميات كبيرة من الأمطار ، أو القليل جدًا من [المطر] في شكل جفاف. التربة هي خزاننا:فهي توفر الماء والمواد المغذية للنباتات لتنمو ".
في منتصف إلى أواخر الثلاثينيات من القرن الماضي ، عملت حكومتا كندا والولايات المتحدة على إنشاء الأشجار والنباتات لتثبيت التربة وتحسينها في السهول الكبرى. منذ ذلك الحين ، أصبح المزارعون يعتمدون بشكل أكبر على العلوم.
يقول هيرنانديز راميريز:"الطريقة التي ندير بها التربة تمكن الحضارات من البقاء أو الازدهار". "نحن بحاجة إلى تقديره أكثر قليلاً لقدرته على دعم الحياة."
بناء التربة من أجل مناخ أفضل
"قشرة الأرض" ، كما يسميها مورفي ، تستحوذ على الكربون ويلقي به بعيدًا ، وعادة ما يكون على شكل ثاني أكسيد الكربون أو الميثان.
في الواقع ، تنبعث من التربة "بلايين الأطنان" من الكربون كل عام ، يلاحظ أ. بيتون سميث. تعمل في جامعة تكساس إيه آند إم في كوليدج ستيشن. هناك ، تدرس التربة ودورة الكربون عبر البيئة. في بعض الأحيان تستخدم آلة تسمى محلل غازات الاحتباس الحراري لفحص صينية من التربة وقياس كمية الكربون التي تطلقها.
وجدت أن معظم التربة تستوعب تقريبًا نفس كمية الكربون التي تطلقها. يأتي الكربون الموجود في التربة من الأوراق والمواد الأخرى التي تسقط من الأشجار. بمرور الوقت ، سوف يتحلل هذا الحطام ليصبح لبنات بناء من الدبال.
ومع ذلك ، ما زلنا بحاجة إلى مساعدة الأشياء. الفيضانات ومحاصيل المحاصيل وإزالة الأشجار وإزالة الأعشاب الضارة كلها تزيل العناصر الغذائية من التربة. كما يؤدي تشييد المباني فوق التربة إلى تعكير صفو هيكلها. يمكن لمثل هذه الإجراءات إطلاق ثاني أكسيد الكربون (CO) من التربة ، وإضافته إلى غازات الدفيئة في الهواء. إذا ارتفعت هذه الإصدارات من ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير ، فإنها ستساهم في جعل كوكب الأرض أكثر دفئًا كل عام ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بشكل أساسي. يقول سميث:"هذا هو سبب قلقنا الشديد".
يوافق هرنانديز راميريز. ويوضح أن "التربة هي خزان للكربون". إذا قمنا بزيادة صحتها واستخدمناها جيدًا ، فسوف تمتص كمية أكبر من الكربون من الهواء أكثر مما تطلقه في شكل ثاني أكسيد الكربون. وبعد ذلك ، ستخزن - والأشجار التي تنمو فيه - الكربون بالفعل ، ربما لقرون أو لفترة أطول.
يمكننا المساعدة عن طريق الحد من اضطراب التربة. عندما تعرض الفيضانات والعمليات الأخرى أجزاء من التربة للميكروبات ، فإن الكائنات الدقيقة التي تكسر المواد العضوية في التربة ستطلق ثاني أكسيد الكربون الإضافي في الهواء.
يحرث المزارعون حقولهم بانتظام لتفتيت التربة المضغوطة ، للسيطرة على الأعشاب الضارة وللمساعدة في خلط العناصر الغذائية بالتربة. ولكن هذا يمكن أن يؤدي إلى التعرية ، حيث أن الحراثة تدمر البنية الطبيعية للتربة. يمكن أن يضر الحراثة أيضًا بالكائنات الحية التي تستدعي التربة موطنًا. يمكننا الحفاظ على التربة أكثر أمانًا من الميكروبات الجائعة إذا قللنا من حرث التربة أو حرثها. يوضح سميث "بالحراثة ، نقسم ما بداخل التربة إلى قطع صغيرة الحجم". هذا يعرض تلك القطع للميكروبات التي يمكن أن تتغذى على كل الكربون المكشوف.
لهذا السبب يحاول العديد من المزارعين الآن الحد من الحراثة. يحتفظون بما لا يقل عن ثلث بقايا المحاصيل (سيقان وجذور نباتات المحاصيل) في التربة بعد الحصاد حتى يحين وقت الزراعة مرة أخرى. تُعرف باسم الحراثة "الحافظة" ، فهي تساعد في الحفاظ على بنية التربة وسكانها تحت الأرض.
في كانون الأول (ديسمبر) 2019 ، كانت جيليان داينز جزءًا من فريق في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا قام بمراجعة صور الأقمار الصناعية التي تم التقاطها بين 2005 و 2017. وأظهروا مناطق زراعة الذرة وفول الصويا في تسع ولايات في الغرب الأوسط. كان المزارعون الذين استخدموا الحراثة المحافظة يميلون إلى تحقيق محاصيل أكبر. كانت المحاصيل ، في المتوسط ، أعلى بنحو 3.3 في المائة للذرة وثلاثة أرباع في المائة لفول الصويا. وكانت التأثيرات أكبر بالنسبة للمزارع التي استخدمت أسلوب الحرث المنخفض لأطول فترة.
لكن تحسين إنتاجية المحاصيل لم يكن هو الفائدة الوحيدة. ووجدت الدراسة أن تقليل الحرث أدى أيضًا إلى تربة أكثر صحة. حتى أن المزارعين ينفقون أموالًا أقل على زراعة محاصيلهم في هذه التربة.
وصفت داينز وفريقها النتائج التي توصلوا إليها في 6 كانون الأول (ديسمبر) 2019 ، في رسائل أبحاث البيئة.
تخزين الكربون
يمكن أن تحتفظ التربة والمواد النباتية بالكربون وتحافظ عليه في مأمن من الميكروبات بطرق مثيرة للاهتمام. فكر في دودة في التربة تأكل أجزاء من الأوراق. يوضح سميث أنه نظرًا لأن هذه الورقة تدور عبر جهازها الهضمي ، فلا يمكن لميكروبات التربة الوصول إليها.
إليك مثال آخر من سميث:تموت شجرة خشبية جدًا وتسقط على الأرض. تحتوي العقد والطبقات الموجودة تحت لحاء الشجرة على مركب نباتي يسمى اللجنين. لا تتحلل على الفور. لذلك لمدة عام أو عامين ، يبقى الكربون في الشجرة ، حيث لا تستطيع الميكروبات الوصول إليه وتطلقه في الهواء مثل ثاني أكسيد الكربون.
الشرح:أول أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى
تلعب الكيمياء دورًا أيضًا. يمكن أن يجذب الطين وبعض مواد التربة الأخرى الكربون بشحنة كهربائية. يلاحظ سميث:"في بعض الأحيان ، [هذا] الكربون لا يمكن تحطيمه بواسطة الميكروبات" ، موضحًا سبب "أهمية الطين في الحفاظ على الكربون في التربة."
هناك المزيد لنتعلمه تحت الأرض أيضًا. على سبيل المثال ، كيفية توزيع النباتات لجذورها تحت الأرض. سواء كانت مزدحمة أو تنمو بمفردها قد تؤثر على كمية الكربون التي تمتصها وتحتجزها.
تتكيف النباتات حيث ترسل جذورها. بطريقة ما ، هذه الجذور ذكية. يمكنهم الشعور بالمغذيات الموجودة في التربة. يمكنهم أيضًا معرفة مدى قرب جذور النباتات ذات الصلة ويمكنهم تمييزها عن جذور الأنواع غير ذات الصلة (المنافسين).
تستخدم النباتات هذه البيانات لتحديد مكان إرسال جذورها. كان عالم البيئة النباتية سيرو كابال جزءًا من مجموعة من العلماء في جامعة برينستون ، في نيوجيرسي ، الذين تعاونوا مع آخرين من المتحف الوطني للعلوم الطبيعية في مدريد ، إسبانيا. استخدموا بيانات الجذر لإنشاء نموذج حاسوبي. يتنبأ بكيفية استجابة جذور النباتات لوجود أو عدم وجود جذور أخرى في التربة من حولها.
ثم اختبروا نموذجهم باستخدام نباتات الفلفل التي تنمو في دفيئة. وأظهرت تلك الاختبارات أن النباتات المزدحمة تحافظ على جذورها في مكان قريب بدلاً من نشرها على نطاق واسع. تزيل النباتات ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتضيفه إلى سيقانها وأوراقها وجذورها. في الواقع ، سيتم تخزين ثلث هذا الكربون في الجذور.
من خلال هذه الأبحاث حول الجذور ، قد نتعلم لاحقًا كيف نتنبأ بشكل أفضل بامتصاص التربة للكربون. قد يتعلم المزارعون أيضًا كيفية إبطاء إطلاق التربة لثاني أكسيد الكربون في الهواء. نظرًا لأننا نتعلم المزيد حول كيفية توزيع النباتات لجذورها والكربون الذي تحتفظ به ، فقد نتعلم أيضًا طرقًا لزراعة نباتات قوية مع الاحتفاظ بمزيد من الكربون في التربة المحيطة.
شارك كابال وزملاؤه النتائج التي توصلوا إليها في 4 كانون الأول (ديسمبر) 2020 ، في العلوم.
معظم الناس يعاملون التربة مثل الأوساخ. ينظر إليه المزارعون على أنه ذهب أسود. يلاحظ هيرنانديز راميريز أنهم يرون أنه مفتاح لزراعة الغذاء لإطعام أعداد متزايدة من الناس على قطع أرض أصغر من أي وقت مضى. كل الطعام الذي نراه في محلات البقالة متصل بمزرعة أو بأخرى. لتوفير الحياة ودعمها ، نحتاج إلى النظر إلى التربة. إنه رأس مالنا [أو استثمارنا] ، ونحن بحاجة إلى الحفاظ عليه ".
