في ظل التحديات الصعبة التي تفرضها التغيرات المناخية والموارد المحدودة، يحاول الباحثون تجربة أساليب مختلفة لتحسين الإنتاجية الزراعية وإنتاجية المحاصيل، وقد تفاجأ بإحدى الإجابات التي توصلوا إليها: التربة الكهربائية.

تيارات كهربائية على التربة، والتي ثبت أنها تحفز نمو النبات، وتعزز امتصاص العناصر الغذائية، وتحسن صحة المحاصيل بشكل عام.

ومن خلال الاستفادة من قوة الكهرباء في الزراعة، يأمل العلماء في تطوير ممارسات أكثر استدامة يمكن أن تؤدي إلى إنتاجية أفضل وأمن غذائي أكبر للجميع.

نُشرت الدراسة كاملةً في مجلة PNAS .

الكهرباء + التربة = نمو نباتي هائل

كانت إيليني ستافرينيدو، الأستاذة المشاركة المرموقة في جامعة لينشوبينج في السويد، قائدة هذه الدراسة، وقد اكتشفت مع فريقها أن شتلات الشعير نمت بنسبة تصل إلى 50% أكثر في 15 يومًا فقط – كل ذلك بفضل بعض الصدمات الكهربائية للتربة التي كانت تنمو فيها جذورها.

تؤكد ستافرينيدو على مدى حاجتنا الماسة إلى تطوير استراتيجيات الزراعة الخاصة بنا، وتتساءل: “مع الانفجار السكاني وتغير المناخ، هل يمكننا مواكبة الطلب العالمي على الغذاء باستخدام الأساليب الزراعية الحالية فقط؟”

وتعتقد أن الإجابة تكمن في الزراعة المائية الحضرية، وهو شكل من أشكال الزراعة الخاضعة للرقابة التي لا تعتمد على التربة.

الزراعة المائية والزراعة الحضرية

قبل أن نتعمق في الكشف المثير عن التربة، دعونا نتعرف على الزراعة المائية، الزراعة المائية هي طريقة زراعية ثورية اكتسبت زخمًا كبيرًا، وخاصة في المناطق الحضرية حيث المساحة شحيحة.

في الأنظمة المائية، لا تحتاج النباتات إلى تربة لتنمو. بل يتم تغذيتها في مياه غنية بالمغذيات، مع توفير الركائز للدعم المطلوب.

لكن ما يلفت الانتباه حقًا في الزراعة المائية هو كفاءتها.

تستهلك أنظمة الزراعة المائية كميات أقل بكثير من المياه مقارنة بالزراعة التقليدية لأن المياه يتم إعادة استخدامها، ويحصل كل نبات على ما يحتاج إليه بالضبط – ليس أونصة أكثر، وليس أونصة أقل.

التربة الكهربائية (eSoil) هي لعبة حقيقية

والآن دعونا نتحدث عن eSoil، الصلصة السرية في دراسة ستافرينيدو.

العنصر المحوري الذي يميز eSoil هو مزيجه من السليلوز (المادة التي تشكل جدران الخلايا النباتية) وبوليمر موصل يعرف باسم PEDOT.

يمهد الخليط الناتج الطريق لتحفيز الجذور مما يعزز النمو غير المسبوق.

ليس هذا فحسب، بل يعد eSoil أيضًا بديلاً أكثر خضرة لركائز الصوف المعدني المستخدمة على نطاق واسع في عمليات الزراعة المائية اليوم.

إنه قابل للتحلل البيولوجي، ويستهلك طاقة أقل أثناء الإنتاج، وهل ذكرت التوصيل الكهربائي الذي يعزز النمو؟

نتائج مذهلة

ولم يتوقف الضجيج عند هذا الاختراق. فعندما قامت ستافرينيدو وفريقها باختبار eSoil، كانت النتائج صادمة بكل معنى الكلمة.

تفوقت شتلات الشعير على eSoil على نظيراتها غير الكهربائية بنسبة 50٪ في أسبوعين فقط.

“وبهذه الطريقة، يمكننا أن نجعل الشتلات تنمو بشكل أسرع وبموارد أقل. ولا نعرف بعد كيف تعمل هذه الطريقة، وما هي الآليات البيولوجية التي تشارك فيها”، كما يوضح سارفرينيدو.

“لقد وجدنا أن الشتلات تعالج النيتروجين بشكل أكثر فعالية، ولكن ليس من الواضح حتى الآن كيف يؤثر التحفيز الكهربائي على هذه العملية.”

وتعترف ستافرينيدو بأن الزراعة المائية لن تعالج بالكامل المخاوف المتعلقة بالأمن الغذائي العالمي.

وتضيف: “لكنها بالتأكيد يمكن أن تكون شريان حياة، وخاصة في المناطق ذات الأراضي الصالحة للزراعة المحدودة والظروف البيئية القاسية”.

الأمن الغذائي والزراعة المستدامة

تعد التربة الإلكترونية والزراعة المائية من الأدوات المهمة للغاية لأن الأمن الغذائي أصبح مصدر قلق متزايد الأهمية مع توسع سكان العالم.

وتؤدي التحديات مثل تغير المناخ إلى تعطيل أنماط الطقس والتأثير على غلة المحاصيل، في حين تؤدي قيود الموارد مثل ندرة المياه وتدهور التربة إلى تعقيد إنتاج الغذاء بشكل أكبر.

وتؤدي هذه القضايا إلى ارتفاع الأسعار وزيادة خطر الجوع وسوء التغذية في المجتمعات الضعيفة.

كيف يمكننا معالجة هذه التحديات بفعالية؟ إن تبني ممارسات الزراعة المستدامة أمر ضروري لتعزيز إنتاج الغذاء مع حماية البيئة.

يمكن لتقنيات مثل تناوب المحاصيل، والزراعة العضوية، وإدارة المياه بكفاءة أن تعمل على تعزيز صحة التربة، والحفاظ على الموارد الثمينة، وتقليل انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري، والجمع بين كل هذه المنهجيات مع التربة الكهربائية والزراعة المائية سيساعدنا على تحقيق أهداف الأمن الغذائي العالمي بشكل أسرع.

التربة الكهربائية ومستقبل الزراعة

تخيل المزارع العمودية المقامة في ناطحات السحاب الحضرية، والتي تنتج منتجات طازجة في قلب المدينة، أو أنظمة الزراعة المائية في المناطق الصحراوية، والتي تزرع المحاصيل بأقل قدر من المياه.

ولا ينبغي لنا أن ننسى المهمات الفضائية طويلة الأمد ــ فاستراتيجيات إنتاج الغذاء الفعالة ، مثل eSoil، ستكون ذات قيمة لا تقدر بثمن.

لا يزال هناك الكثير مما يتعين علينا اكتشافه حول كيفية تأثير التحفيز الكهربائي على نمو النباتات، لكن الرحلة لا تتوقف هنا، هل يمكن أن تنجح هذه التقنية مع أنواع أخرى من النباتات؟ كيف تتأثر العناصر الغذائية الأخرى بالتحفيز الكهربائي؟

وكما قال ستافرينيدو، فإن هذه الدراسة ليست سوى قمة جبل الجليد، وأن السعي وراء الإجابات سوف يفتح بلا شك “الطريق أمام مجالات بحثية جديدة لتطوير المزيد من الزراعة المائية”.

ليس هناك شك في ذلك – بينما نتصارع مع تحديات إنتاج الغذاء على نطاق عالمي، فإن الحلول المبتكرة مثل eSoil يمكن أن تكون بمثابة دفعة قوية للزراعة.

المستقبل الذي تنمو فيه النباتات القوية بشكل أسرع باستخدام موارد أقل، حيث تتوفر المنتجات الطازجة في المدن الصاخبة، قد يكون في الأفق. وكل هذا يبدأ بصدمة كهربائية من التربة.