في عالم انبعاثات الغازات الدفيئة، يقع اللوم الأكبر على ثاني أكسيد الكربون. لكن الكائنات الحية الدقيقة التي تزدهر في الحقول الزراعية في العالم تنبعث منها غازات أقوى بكثير، وهو أكسيد النيتروز، وقد سعى العلماء منذ فترة طويلة إلى إيجاد طريقة لمعالجة هذه المشكلة.
الآن يعتقد بعض الباحثين أنهم عثروا على بكتيريا يمكن أن تساعد. وكتبوا في مجلة Nature هذا الأسبوع، قائلين إن التجارب المعملية والميدانية المكثفة أظهرت أن البكتيريا المشتقة طبيعيًا خفضت أكسيد النيتروز دون تعطيل الميكروبات الأخرى في التربة. كما أنه يبقى جيدًا في التربة وسيكون إنتاجه رخيصًا نسبيًا.
وقال لارس باكن، الأستاذ في الجامعة النرويجية لعلوم الحياة وأحد مؤلفي الدراسة: “أعتقد أن الطريق الذي فتحناه هنا، يفتح أمام عدد من الإمكانيات الجديدة في الهندسة الحيوية للتربة المزروعة”. .
يمكن للرطل من أكسيد النيتروز – المعروف باسم غاز الضحك، وهو المادة التي تساعد على استرخاء الأشخاص الجالسين على كرسي طبيب الأسنان – أن يسخن الغلاف الجوي 265 مرة أكثر من رطل من ثاني أكسيد الكربون، ويمكن أن يستمر في الغلاف الجوي لأكثر من قرن. يؤدي استخدام المزارعين المكثف للأسمدة النيتروجينية إلى زيادة الكمية المنتجة في التربة، وفي عام 2022 كانت تمثل 6% من جميع انبعاثات الغازات الدفيئة في الولايات المتحدة الناتجة عن الأنشطة البشرية، وفقًا لوكالة حماية البيئة.
ويمكن أن يساعد الحد من استخدام الأسمدة، ولكن إنتاجية المحاصيل ستنخفض في نهاية المطاف.
وقالت لوري هوغلاند، أستاذة البيئة الميكروبية للتربة في جامعة بوردو والتي لم تشارك في الدراسة، إن هذه مشكلة كبيرة في الزراعة، “لذا فإن حقيقة أنهم طوروا استراتيجية فريدة للحد منها بشكل كبير كان مثيرًا للاهتمام حقًا”.
استخدم باكن وزملاؤه النفايات العضوية لزراعة البكتيريا، معتبرين أن العديد من المزارعين يستخدمون بالفعل الأسمدة المصنعة القائمة على السماد الطبيعي بحيث يمكن دمجها بسهولة في روتين حياتهم. بناءً على العمل السابق، بحثوا عن كائن حي دقيق يمكنه البقاء لفترة كافية لإحداث تأثير حقيقي في انبعاثات أكسيد النيتروز دون البقاء في التربة لفترة طويلة بحيث يؤدي إلى تعطيل أشكال الحياة الصغيرة الأخرى التي غالبًا ما تكون حيوية لصحة المحاصيل.
وفي التجارب الميدانية، استخدموا الروبوتات المتجولة لقياس انبعاثات أكسيد النيتروز ليلا ونهارا، ومقارنة الظروف في التربة مع البكتيريا وبدونها. ووجدوا أن البكتيريا خفضت انبعاثات أكسيد النيتروز من التطبيق الأولي للأسمدة بنسبة 94%، وبعد بضعة أسابيع، خفضت انبعاثات التطبيق اللاحق للأسمدة بنحو النصف. وبعد حوالي ثلاثة أشهر، لم يكن هناك اختلاف في تركيبة أشكال الحياة الميكروبية، مما يشير إلى أن البكتيريا الموجودة فيها لن تعطل التربة.
البكتيريا التي استقروا عليها — Cloacibacterium sp. CB-01 – يوجد بشكل طبيعي في أجهزة الهضم اللاهوائية، وهي الآلات التي يتم استخدامها بالفعل لتحويل منتجات النفايات العضوية مثل روث البقر إلى وقود حيوي. وقال بول كاريني، عالم الأحياء الدقيقة في التربة بجامعة أريزونا والذي لم يشارك أيضًا في البحث، إن حقيقة أن البكتيريا غير معدلة وراثيًا قد تسهل قبولها وتبنيها.
وقال باكن إن البكتيريا يمكن إدراجها في بعض الأسمدة في المزارع في غضون ثلاث إلى أربع سنوات من الآن إذا كانت الجدوى الاقتصادية منطقية.
تعتقد كاريني أنهم يفعلون ذلك.
وقال: “في أي وقت تستخدم فيه أحد منتجات النفايات من صناعة ما لإفادة صناعة أخرى، يكون ذلك فعالاً من حيث التكلفة”.
ومع ذلك، أشار باكن إلى أن المزارعين لا يحصلون على أموال مقابل تقليل انبعاثات أكسيد النيتروز، ويعتقد أنه يجب أن يكون هناك المزيد من الحوافز للقيام بذلك. وقال: “مهمة السلطات هي وضع أدوات سياسية تجعلها مربحة بطريقة أو بأخرى”.
وقال هوجلاند، أستاذ جامعة بوردو، إنه من المرجح أن تكون هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث في الظروف الميدانية قبل أن يتم نشر البكتيريا في جميع أنحاء العالم، حيث يوجد العديد من أنواع التربة الزراعية المختلفة.
وقالت: “إذا تمكنوا من جعل هذا يعمل عبر التربة والأشياء، فسيكون له تأثير هائل بالتأكيد”.
وقال كاريني إنه تحدٍ طالما حير الأكاديميين وكذلك الشركات الزراعية الكبرى التي حاولت تطوير كائنات حية يمكن إضافتها إلى التربة لتحقيق تأثير مفيد. وقال إنه في حين أن العديد من التحقيقات في هذا الاتجاه كانت متقطعة، فإن هذا التحقيق كان له نتائج أكثر وضوحا.
وقال، مثل هوغلاند، إن هناك حاجة إلى مزيد من العمل لإثبات فعالية البكتيريا. لكنه وصف العمل بأنه مخطط لاختيار الكائنات الحية المفيدة التي يمكن إضافتها إلى التربة.
وقال: “أعتقد أن هذه هي الحدود التالية في أبحاث زراعة التربة”.
___
اتبع ميلينا والينج على X: @ ميلينا والينج.
___
تتلقى التغطية المناخية والبيئية لوكالة أسوشيتد برس دعمًا ماليًا من مؤسسات خاصة متعددة. AP هي المسؤولة الوحيدة عن جميع المحتويات. ابحث عن معايير AP للعمل مع المؤسسات الخيرية، وقائمة الداعمين ومناطق التغطية الممولة على AP.org.