زراعة محاصيل مقاومة للفيضانات.. معالجة النباتات بالإيثيلين لمواجهة تغير المناخ والأمطار الغزيرة

حدد بحث جديد كيف يزيد الإيثيلين، وهو مركب نباتي، من مقاومة الفيضانات، لكن الوصول السريع إلى المحاصيل القادرة على تحمل الفيضانات لا يزال يعتمد على طلب المزارعين الذين كانوا تاريخيًا أكثر تركيزًا على زيادة الغلات.

الأسابيع الماضية عمت الفيضانات العديد من الدول سواء في الهند وبنجلاديش وباكستان أو حتى ولايات في الغرب الأمريكي وقضت على أميال من الطرق، وخلفت الرياح الموسمية الغزيرة والفيضانات مئات الآلاف من الضحايا بين مشرد ومصاب وقتيل في جنوب شرق الصين وبنجلاديش والهند، خلافا للانهيارات الأرضية للعديد من القرى.

تحصد الفيضانات أرواحًا وتدمر البنية التحتية وتهدد الزراعة – وتعرض الأمن الغذائي للخطر، فالفيضانات أصبحت وافد دائم على جميع القارات تقريبا ولا يوجد بلد واحد قادر على الهروب منها، ولكن الأزمة الحقيقية ليست في تدمير الطرق ولا غمر المباني وفقط، ولكن في مواجهة المحاصيل الزراعية وتهديد الغذاء.

الآن، يمكن أن تساعد الأبحاث الجديدة المزارعين في عين العاصفة، تحدد دراسة أجراها باحثو جامعة أوتريخت، ونُشرت في مايو في مجلة فسيولوجيا النبات، طريقة ممكنة لزيادة مقاومة المحاصيل للفيضانات من خلال معالجتها بالإيثيلين، وهو مركب تنتجه النباتات يساعد على النمو والنضج. يأمل الباحثون أن تُترجم النتائج إلى مرونة أفضل مع تغير المناخ في الإمدادات الغذائية العالمية، خاصة وأن المزيد من الأراضي الزراعية تصبح عرضة لمزيد من الفيضانات المتكررة.

وفقًا للعلماء، زاد تواتر هطول الأمطار الغزيرة نتيجة لارتفاع درجات الحرارة العالمية، وأظهرت بعض النماذج أن مخاطر الفيضانات في النصف الكرة الشمالي وأمريكا الشمالية يمكن أن يزيد بأكثر من 25 % وكذلك في جنب شرق آسيا وإفريقيا بحوالي 30 مرة بحلول عام 2050.

قتل الفيضانات للمحصول

تقتل الفيضانات المحاصيل بعدة طرق مختلفة – أولاً، إغراق النباتات بالغازات، مما يحد من تبادل الغازات ويخنقها بشكل فعال. ونتيجة لذلك، فإن النباتات التي تحتاج إلى تبادل مستمر لثاني أكسيد الكربون والأكسجين لتعيش، لم تعد قادرة على النمو وإنتاج الطاقة، بالإضافة إلى ذلك، تعاني النباتات المغمورة من زيادة إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية، وهي جزيئات عالية التفاعل يمكنها إتلاف الحمض النووي للنبات، مما يؤدي إلى موت المحصول.

فائدة الإيثيلين

الإيثيلين هو غاز آخر يتم حصره عندما تغمر النباتات، الأهم من ذلك، لقد ثبت أن الإيثيلين يزيد من مقاومة المحاصيل للفيضانات، الباحثون لديهم صورة أوضح لكيفية مساهمة الإيثيلين بالضبط في مقاومة الفيضانات، ووجدوا أن الإيثيلين له فوائد متعددة للنباتات التي غمرتها المياه.

قال سيجون هارتمان، مؤلف الورقة البحثية، والباحث السابق في جامعة أوتريخت، والأستاذ بجامعة فرايبورج: “الشيء المثير حقًا هو أنه لا توجد إجابة واحدة فقط، فهناك إجابات متعددة”.
طبق هارتمان وزملاؤه الإيثيلين على النباتات قبل غمرها تحت الماء، خلال التجارب، ثم قاسوا استجابة النباتات، ووجدا أن الإيثيلين ساعد في قدرة النباتات على إنتاج الطاقة أثناء وجودها تحت الماء، وعمل كمضاد للأكسدة، وأوقف نمو الجذور، مما سمح للنبات بتوفير الطاقة.

قال هارتمان، إن فهم استجابة النباتات للإيثيلين، هو الخطوة الأولى نحو تكاثر أفضل للنباتات المقاومة للفيضانات، خاصة وأن الزراعة في التاريخ الحديث لم تعطي الأولوية للتربية لمقاومة الفيضانات في المحاصيل، وفضلت الصفات المقاومة للجفاف بدلاً من ذلك.

البطاطس والذرة

وأوضح: “نحن لا نختار بالضرورة ضد مقاومة الفيضانات، لكننا لم نعد نختارها بعد الآن”، “نفقد استجابات الإجهاد الطبيعية التي قد تكون مهمة جدًا لبقاء المحاصيل في ظل ظروف تغير المناخ.”

وذكر أن البطاطس والذرة ربما تكون أفضل النباتات التي يجب استهدافها، لأنها محصول أساسي في كثير من أنحاء العالم، كما أنها شديدة الحساسية للفيضانات، قال إن الطلب على المحاصيل المقاومة للفيضانات “سيزداد فقط”.
يتفق مايكل ميكلبارت، أستاذ بيولوجيا النبات في جامعة بوردو، على أن تربية النباتات لتحسين استجابات الإيثيلين يمكن أن تساعد في مقاومة الفيضانات وتساعد المزارعين، لكن غالبًا ما يكون قول هندسة المحاصيل لصفات معينة أسهل من القيام بها.

نقل التجربة من المختبر إلى الحقول

قال “الحيلة مع هذه الأساليب دائمًا في الدرجة التي نغير بها الردود”ـ “التحولات الصغيرة جدًا في الاستجابة قد لا يكون لها تأثير” العالم الحقيقي”، وقد يؤدي التلاعب الشديد باستجابات الإجهاد إلى نمو نبات أسوأ في جميع الظروف.”

بالإضافة إلى ذلك، قد يكون من الصعب على المزارعين تبني المحاصيل المقاومة للفيضانات بسرعة، حتى في المناطق المعرضة للفيضانات، حسب قول هارتمان.

لنقل مقاومة الفيضانات من المختبر إلى الحقول الزراعية، يحتاج المربون أولاً إلى الاستثمار في إنتاج أصناف مقاومة للفيضانات يمكن بيعها بعد ذلك، ومع ذلك، قال هارتمان، إنه لم ير بعد أن مربي النباتات مهتمون جدًا بمقاومة الفيضانات كخاصية، ويفضلون بدلاً من ذلك السمات التي تؤدي إلى ثمار أكبر أو عوائد أعلى.

في حين أنه من المربح بيع النباتات التي يتم تربيتها لتحقيق عائد أعلى، إلا أن كارثة طبيعية واحدة يمكنها بسهولة القضاء على هذا العائد. نظرًا لأن تغير المناخ يجعل أنماط الطقس غير قابلة للتنبؤ بها، فإن مثل هذه الكوارث الطبيعية أصبحت أكثر شيوعًا، وفقًا لتقرير عام 2021 الصادر عن منظمة الأغذية والزراعة التابعة للأمم المتحدة.

قال هارتمان، إنه ربما حان الوقت للاستثمار بشكل أكبر في السمات التي تزيد من قدرة المحاصيل على التكيف مع مثل هذه الظروف المناخية القاسية، إذا كان هناك طلب من المزارعين والمربين، على الرغم من ذلك، يعتقد أن إدخال محاصيل مقاومة للفيضانات إلى الأرض سيحدث “سريعًا جدًا”.

بشكل عام، يأمل هارتمان أن تساعد أبحاثه المزارعين على التمسك بمحاصيلهم، وتحسين الأمن الغذائي،”الاستدامة لا تتعلق فقط بزراعة المزيد من المحاصيل بمدخلات أقل، أعتقد أن الشيء الأكثر استدامة هو منع فقدان عائداتك.