تغير المناخ يتسبب في تراجع إنتاج الذرة وفول الصويا.. تأثير إيجابي صغير على القمح

الزراعة الأكثر حساسية للتغيرات المناخية، فالمحاصيل تحتاج إلى ثاني أكسيد الكربون، والمياه ــ ليس أقل أو أكثر مما ينبغي ــ ودرجات الحرارة المناسبة للنمو، ولهذا السبب فإن تأثير تغير المناخ هو ما يقلقني أكثر من أي شيء آخر.

في هذه السلسلة المكونة من ثلاثة أجزاء حول تغير المناخ والغذاء، سأتناول ثلاثة أسئلة مهمة: كيف أثر تغير المناخ بالفعل على إنتاج الغذاء؛ كيف يمكن أن تبدو هذه التأثيرات في المستقبل؛ وكيف يمكننا إطعام عدد متزايد من السكان في عالم أكثر دفئًا؟

فكيف أثرت العوامل المختلفة على نمو النبات ومدى ضخامة هذه التأثيرات بالفعل، كيف يؤثر ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة والمياه على إنتاجية المحاصيل؟

ربما سمعت الناس يتجادلون حول ما إذا كان تغير المناخ سيساعد أو سيضر بغلة المحاصيل.

يرى البعض أن وجود كميات أكبر من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أمر جيد لأنه يزيد من نمو النباتات، في حين يزعم آخرون أن ارتفاع درجات الحرارة يؤدي إلى تقليص النمو.

وكلا الأمرين صحيح في نفس الوقت، وتختلف التأثيرات المشتركة على المحاصيل بشكل كبير حسب نوع المحصول والموقع.

ثلاثة عوامل رئيسية

عند النظر في التأثيرات الصافية للمناخ على إنتاج الغذاء، يتعين علينا أن نأخذ في الاعتبار ثلاثة عوامل رئيسية: ارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون، وارتفاع درجات الحرارة، والتغيرات في هطول الأمطار (التي يمكن أن تتسبب في زيادة كبيرة أو غير كافية من المياه).

دعونا ننظر إلى كل من هذه التأثيرات على حدة.

التأثير المناخي الأول: التسميد بثاني أكسيد الكربون

يساعد ثاني أكسيد الكربون النباتات على النمو بطريقتين:

– أولاً، يزيد من معدل التمثيل الضوئي، تستخدم النباتات ضوء الشمس لإنتاج السكريات من ثاني أكسيد الكربون والماء، وعندما يكون هناك المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، يمكن أن تتم هذه العملية بشكل أسرع.

– ثانياً، يعني هذا أن النباتات تستطيع استخدام المياه بكفاءة أكبر، فعندما يكون هناك المزيد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، فإن المسام الموجودة على سطح الأوراق والتي تطلق الماء يمكن أن تغلق قليلاً، مما يسمح لها بامتصاص نفس الكمية من ثاني أكسيد الكربون مع فقدان كمية أقل من الماء.

كلاهما له تأثير إيجابي، فثاني أكسيد الكربون يساعد على نمو النبات.

ولكن بعض المحاصيل تستفيد أكثر من غيرها.

فالقمح والأرز يستفيدان كثيراً، أما الذرة والدخن والذرة الرفيعة، فتستفيد بدرجة أقل كثيراً، ولا تتحقق هذه الفائدة إلا في ظل ظروف شح المياه.

ويوضح الرسم البياني أدناه نتائج مراجعة واسعة للدراسات التي تقيم مدى تأثير التركيزات الأعلى من ثاني أكسيد الكربون على غلة المحاصيل.

وهنا ، ارتفعت تركيزات ثاني أكسيد الكربون من 350 إلى 570 جزءاً في المليون.

وفي سياق هذا السياق، نحن الآن عند حوالي 420 جزءاً في المليون، والوصول إلى 570 جزءاً في المليون، يعني أن درجات الحرارة العالمية أعلى بمقدار درجتين مئويتين إلى 2.5 درجة مئوية عن أوقات ما قبل الصناعة.

وقد ارتفعت غلة القمح والأرز بنحو 15% إلى 20%. ولم تستجب غلة الذرة والذرة الرفيعة لثاني أكسيد الكربون إلا قليلاً في ظل الظروف “العادية”، ولكنها زادت بنسبة 30% في ظل نقص المياه.

المحاصيل غير الحبوب

ورغم أن هذه المراجعة لم تشمل المحاصيل غير الحبوب، فإن دراسات أخرى تشير إلى أن المحاصيل مثل فول الصويا والبطاطس والطماطم وغيرها من الخضروات تحقق فوائد كبيرة من حيث الغلة من مستويات ثاني أكسيد الكربون الأعلى.

وقد أدى مضاعفة مستويات ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة غلة فول الصويا بنسبة 22% إلى 45%؛ والبطاطس بنسبة 51%؛ والخس بنسبة 35% إلى 44%؛ والطماطم بنحو الربع.

التأثير المناخي الثاني: ارتفاع درجات الحرارة

يمكن لدرجات الحرارة المرتفعة أن تكون مفيدة أو ضارة لمحاصيل المحاصيل، وهناك عدة أسباب لذلك.

يمكن أن تؤدي درجات الحرارة الأكثر دفئًا إلى زيادة طول موسم النمو المحتمل (يُطلق عليه أحيانًا “موسم النمو المناخي”).

تتمتع المحاصيل بدرجة حرارة دنيا لا يمكن زراعتها دونها. لذلك، غالبًا ما يتم تعريف “موسم النمو” على أنه عدد الأيام على مدار العام حيث تكون درجات الحرارة المتوسطة أعلى من ذلك، على سبيل المثال، هناك حاجة إلى درجات حرارة تبلغ 5 درجات مئوية أو أكثر لزراعة القمح الشتوي أو الربيعي.

في خطوط العرض المرتفعة، سيؤدي الاحترار إلى زيادة عدد الأيام على مدار العام عندما يمكن زراعة القمح، مما يجعل موسم النمو المحتمل أطول.

وفي الوقت نفسه، تعني درجات الحرارة المرتفعة أن المحاصيل تنضج بشكل أسرع، وبالتالي تكون “فترة النمو” الفردية الخاصة بها أقصر.

وسواء كانت هذه التغيرات تؤثر إيجابا أو سلبا على الإنتاجية على مدار العام، فإن ذلك يعتمد على نوع المحصول، ومكان زراعته، وكيفية استجابة المزارعين.

فعلى سبيل المثال، يمكن للمزارعين التحول إلى أصناف المحاصيل “المبكرة النضج” حتى يتمكنوا من إعادة الزراعة وإنتاج محصول ثانٍ في غضون عام واحد (المعروف أيضا باسم “الزراعة المزدوجة”).

في الوقت الحالي، من الممكن أن تستفيد المناطق ذات درجات الحرارة المحدودة ــ مثل شمال أوروبا وكندا وروسيا ــ من بعض الانحباس الحراري، في حين تواجه المناطق الاستوائية خسائر إلى حد كبير.

يمكن أن تنمو المحاصيل عند درجات حرارة مختلفة، ولكن كل نوع من المحاصيل لديه درجة حرارة “مثالية” حيث ينمو بشكل أفضل.

إذا كانت درجات الحرارة أقل أو أعلى من درجة الحرارة “المثالية”، تنمو المحاصيل بشكل أبطأ وتنتج بذورًا أصغر حجمًا.
حتى التعرض القصير لدرجات حرارة دافئة أو باردة شديدة (مثل موجة الحر أو البرد) يمكن أن يتلف أنسجة النبات ويقتل المحصول تمامًا.

لقد أظهرت ذلك في الرسم التخطيطي أدناه، والذي يوضح كيف يختلف نمو المحاصيل حسب درجة الحرارة.

يمكن أن ينمو كل محصول في نطاق من درجات الحرارة، وسيكون له منحنى مختلف قليلاً.

تميل المحاصيل مثل الذرة والدخن والذرة الرفيعة إلى النمو بشكل أفضل في درجات حرارة أعلى – حيث تصل إلى نموها الأمثل عند 25 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية للذرة، وأكثر من 30 درجة مئوية للدخن والذرة الرفيعة.

ينمو القمح بشكل أفضل في درجات حرارة منخفضة تتراوح بين 15 إلى 20 درجة مئوية.

وهذا يوضح أماكن زراعة المحاصيل في مختلف أنحاء العالم اليوم.

فأوروبا تنتج كميات كبيرة من القمح ، ولكن القليل جدًا من الذرة.

ويُزرع الدخن في الغالب في مختلف أنحاء أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وجنوب آسيا، حيث تكون درجات الحرارة أعلى. والذرة الرفيعة أيضًا .

وبالتالي، فإن تأثير ارتفاع درجات الحرارة على إنتاج المحاصيل يعتمد على اختيار صنف المحصول ومدى ابتعاد درجة حرارة المنطقة عن المستوى الأمثل.

فإذا كانت درجات الحرارة المحلية حاليًا أقل من المستوى الأمثل، فقد يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى زيادة المحاصيل.

وإذا كانت درجات الحرارة أعلى من المستوى الأمثل، فإن المزيد من ارتفاع درجات الحرارة سيؤدي إلى تقليصها.

التأثير المناخي الثالث: توافر المياه

تحتاج النباتات إلى الماء للنمو، وبالتالي تكافح تحت ضغط المياه، ولكن وجود الكثير من الماء يشكل مشكلة أيضًا.

فقلة الماء تعيق عملية التمثيل الضوئي، وقد يموت النبات؛ ومن ناحية أخرى، تعمل التربة المشبعة بالمياه على تقليل كمية الأكسجين المتاحة لجذور المحاصيل، مما يقلل من نمو النباتات.

أنماط هطول الأمطار المتغيرة تعني أن المحاصيل قد تواجه موجات جفاف أكثر تواترا أو شدة أو فائض من المياه.

ما مدى تأثير توفر المياه على إنتاجية المحاصيل؟

وتأتي البيانات في الرسم البياني أدناه من تحليل تلوي لعشرات إلى مئات التجارب على محاصيل مختلفة.

وهو يعطينا بعض المؤشرات على حجم هذه التأثيرات، ولكن هذا يمكن أن يختلف كثيرا اعتمادا على نوع المحصول والسياق المحلي.

يوضح اللوح الأول في الرسم البياني أدناه الانخفاض في الغلة الذي تتعرض له المحاصيل المختلفة في ظل ظروف الجفاف.

وكان متوسط الانخفاض في توفر المياه حوالي 40% إلى 50%، ولكن كما ذكرت، يمكن أن يختلف هذا كثيرًا حسب السياق.

يميل القمح إلى أن يكون أكثر تحملاً للإجهاد المائي مقارنة بالمحاصيل مثل الذرة، لذا فإنه يشهد انخفاضًا أقل في الغلة في ظل الجفاف.

وتوضح اللوحة الثانية كيف تتأثر المحاصيل بسبب التشبع بالمياه.

إذ تنخفض محاصيل القمح والذرة بنسبة تتراوح بين 25% و35%، وتنخفض محاصيل الذرة الرفيعة بنسبة تزيد على 40% في المتوسط.

لاحظ أن الأرز لا يظهر هنا لأنه عادة ما يزرع في حقول الأرز المغمورة بالمياه على أي حال.

أخذ التأثيرات الثلاثة معًا

في العالم الحقيقي، تتجمع التأثيرات الثلاثة معًا، ترتفع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ويصبح العالم أكثر دفئًا وتتغير أنماط هطول الأمطار.

مرة أخرى، تعتمد كيفية تفاعل هذه التأثيرات على نوع المحصول، وكيفية إدارته، ومكان زراعته.

فإذا كان المحصول يخضع للري، على سبيل المثال، فإن الإجهاد المائي لا يشكل مصدر قلق كبير.

على سبيل المثال، قد تزيد محاصيل القمح في شمال أوروبا مع تغير المناخ.

فالقمح يستفيد من مستويات أعلى من ثاني أكسيد الكربون، وبما أن درجات الحرارة عادة ما تكون أقل من “المستوى الأمثل” للقمح، فإن الاحترار العالمي قد يدفعها إلى الاقتراب منه.

ولكن هذا ليس بالضرورة هو الحال في جنوب أوروبا. إذ لا يزال بوسعها الاستفادة من التسميد بالكربون، ولكن الاحتباس الحراري قد يدفع درجات الحرارة بعيداً عن “المستوى الأمثل”.

وقد تعوض الخسائر الناجمة عن ارتفاع درجات الحرارة المكاسب الناجمة عن زيادة ثاني أكسيد الكربون.

وسوف يعتمد التأثير الصافي على مقدار ارتفاع درجة حرارة العالم، ومدى ارتفاع تركيزات ثاني أكسيد الكربون.

إنتاج الذرة في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية يختلف أيضاً.

ذلك أن زيادة ثاني أكسيد الكربون لا تفيد الذرة كثيراً، كما أن درجات الحرارة أعلى بالفعل من المستوى الأمثل، وبالتالي فإن المزيد من الاحتباس الحراري من شأنه أن يضر بالغلال أكثر.

والاستثناء الوحيد هنا هو ظروف الجفاف عندما قد يؤدي المزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى فتح المناطق شبه القاحلة للزراعة لأن النباتات تستطيع استخدام المياه بكفاءة أكبر.

من النقاط المهمة أن نماذج المناخ والمحاصيل تلتقط في الغالب التأثيرات المتوسطة لثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة وتوافر المياه على غلة المحاصيل.

وحتى لو كانت التغيرات المتوسطة صغيرة، فقد يكون هناك تواتر أعلى للأحداث المتطرفة مثل موجات الحر أو الجفاف التي تؤدي إلى المزيد من التباين من عام إلى آخر.