المناخ هو متوسط حالة الطقس في منطقة معينة، مما يؤثر على جميع أجزاء النظام البيئي، وبسبب التصنيع والتحضر، يتم قطع الغابات وتحويلها إلى مجتمعات حية، حيث إن هذا التغيير في النظام البيئي يخل بتوازن النظام البيئي من المحللات إلى المنتجين والمستهلكين. وجزء مهم من النظام البيئي هو النباتات (المنتجون) التي توفر الطاقة، حيث إن هذا التغيير يؤثر على إنتاجية واستدامة النباتات.
كيف يؤثر تغير المناخ على إنتاجية القمح
القمح هو غذاء أساسي يتأثر بدرجة كبيرة بالحرارة وارتفاع ثاني أكسيد الكربون، حيث إنه لا يؤثر فقط على محصول القمح، ولكنه أيضًا يجعل القمح عرضة للعديد من الأمراض، وتؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى ارتفاع معدل النتح، مما يؤدي إلى الجفاف والذي يؤدي في النهاية إلى انخفاض الإنتاجية.
إلى جانب ذلك فقد تم تصميم نموذج لظروف الجفاف وأظهرت النتيجة أن الاحتباس الحراري يتسبب في جفاف خطير في 60٪ من مناطق زراعة القمح في العالم، كما يؤثر الجفاف حاليًا على 15٪ من إنتاجية القمح، بحيث كان من المتوقع أن كل تحول في درجة الحرارة بمقدار درجتين مئويتين، يمكن أن يسبب نقصًا حادًا في المياه في العشرين إلى الثلاثين عامًا القادمة.
تأثير تغير المناخ على نمو القمح وإنتاجه
إن تغير المناخ له تأثير مختلف للغاية على إنتاجية المحاصيل، حيث تشير التقديرات إلى أن زيادة درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية، حيث يمكن أن تؤدي إلى انخفاض بنسبة 10-20٪ في غلة المحاصيل على مستوى العالم. وبالمثل، تشير التقديرات إلى أن زيادة درجة الحرارة من 1 إلى 3 درجات مئوية تقلل من 20-30٪ من انخفاض الغلة في محاصيل البطاطس.
أدى التغير في الأحوال الجوية في النهاية إلى تحول مناخي شديد بشكل دائم وأثر على الزراعة في جميع أنحاء العالم، حيث تؤثر هذه التغيرات الشديدة في درجات الحرارة خلال المراحل الحساسة مثل الأزهار والتخليق ومرحلة الحلب بشكل كبير على محصول القمح ووزن الحبوب وحجم الحبوب في نهاية الموسم.
لذلك، يعد الإجهاد الحراري أمرًا بالغ الأهمية لإنتاج القمح في المستقبل، ويتم إجراء العديد من الدراسات حول العالم لتقييم مخاطر الغلة فيما يتعلق بالحرارة والأمطار وحالة الجفاف جنبًا إلى جنب مع أنماط المحاصيل المختلفة، حيث إن النضج المبكر ينقذ القمح من إجهاد الجفاف في أوروبا، حيث يرتبط الجفاف بانخفاض هطول الأمطار وارتفاع درجة الحرارة، ولكن يمكن إدارته إلى حد ما.
يعاني محصول القمح من عدة عوامل مقيدة، مثل التأثيرات الحيوية (الحشرات، المرض، الآفات، الأعشاب الضارة) والإجهاد الأحيائي (الحرارة، البرودة، الجفاف، العناصر الغذائية). ففي مراحل معينة من نمو القمح، تكون هذه العوامل لها جوانب متناقصة ومقيدة على محصول القمح ولثاني أكسيد الكربون والإشعاع ودرجة الحرارة تأثيرات إيجابية وهامة على نمو القمح، أي أن هذه العوامل تتناسب طرديا مع محصول القمح.
أفادت دراسات مختلفة أن تغير المناخ أفاد بأنه يتنبأ بشكل مباشر بغلة المحاصيل، فكل ارتفاع في درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة يقلل من سمات النمو وينتج في النهاية. وقد تم الإبلاغ عن تغيير شامل في درجة حرارة موسم النمو، حيث يتنبؤون بنموذج محصول مائة عام لتغير المناخ العالمي، ففي شمال أوروبا، يتأثر وقت الإزهار بشدة بالظروف المناخية الجافة ويسبب خسائر فادحة في الغلة.
تتضمن خاتمة هذا التحليل التلوي لإنتاج القمح والمحصول في المستقبل، حيث تم إجراء تحليل باستخدام تركيز عالٍ من ثاني أكسيد الكربون وانخفاض في هطول الأمطار وارتفاع درجة الحرارة، مما أدى إلى زيادة محصول القمح ولكن النتائج اختلفت باختلاف الموقع، حيث يستكشف التحليل التلوي للقمح نتائج سريعة بخصوص إنتاج القمح.
إن تأثير محصول القمح مع سيناريو التغير المناخي هذا حتى عام 2050 وتأثير هذا التغيير له تأثير سلبي على إنتاج القمح. حيث استندت جميع الدراسات التي أجريت على إنتاج القمح إلى الاحتباس الحراري وارتفاع درجة الحرارة مع العديد من نماذج تغير المناخ العالمي، وتم دراسة تأثير درجة الحرارة مع ارتفاع ثاني أكسيد الكربون وتغير نمط هطول الأمطار، ولقد أظهر التباين المكاني والزمني في المواقع المختلفة للدراسة انخفاضًا في المحصول مع ارتفاع درجة الحرارة وتركيز ثاني أكسيد الكربون.
في ظل ارتفاع درجات الحرارة المرتفعة، ينخفض الإنتاج وتصبح الزيادات عرضة للإجهاد المرضي، حيث إن درجة الحرارة فوق 32 درجة مئوية في وقت التخليق، تجعل الحبوب أقصر في الحجم، كما تقل مدة ملء الحبوب في السنابل مما يؤثر في النهاية على محصول القمح.
إن القمح في المناطق البعلية يتأثر بدرجة أكبر بالتغير في نمط هطول الأمطار ويقل معدل هطول الأمطار ويؤثر على إنتاج القمح بشكل مباشر وينخفض الغلة بنسبة 5-7 في المائة مع ارتفاع كل درجة من درجات الحرارة.
تأثير الاحتباس الحراري وارتفاع ثاني أكسيد الكربون على النباتات
يعد ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء مصدرًا مهمًا للكربون بالنسبة للنباتات، وللأسف إن مستوى ثاني أكسيد الكربون هذا يتزايد يومًا بعد يوم بسبب الأنشطة البشرية. لا يؤدي هذا الارتفاع إلى استنفاد طبقة الأوزون فحسب، بل يؤثر أيضًا على نمو وإنتاجية المحاصيل الحقلية. ولقد لوحظ أن الزيادة في ثاني أكسيد الكربون تزيد من معدل التمثيل الضوئي، كما تزيد من كفاءة المياه وتوفر المغذيات العالية.
في نباتات C3، تؤدي زيادة مستوى ثاني أكسيد الكربون إلى 1 كيلو جزء في المليون إلى تحفيز معدل التمثيل الضوئي، ولكن هذا لا يؤدي إلى زيادة المحصول أو الكتلة الحيوية للنبات، حيث أن المحصول في محصول القمح لا يعتمد فقط على معدل التمثيل الضوئي، ولكن أيضًا على المرحلة النشطة لعملية التمثيل الضوئي جنبًا إلى جنب مع سعة الحوض للحبوب.
زيادة ثاني أكسيد الكربون إلى 12٪ مع الإمداد المحدود بالمغذيات، ولوحظ زيادة الغلة بنسبة 7٪ فقط ولكنها تستهلك المزيد من الماء، وبعد تجربة القمح بإضافة سماد نيتروجين إلى جانب ارتفاع ثاني أكسيد الكربون، حيث يساعد هذا النيتروجين في التغلب على غرق الكربون خاصة أثناء مرحلة التكاثر. وأنه في حالة زراعة محصول يمكن تحسين النبات باستخدام عملية التثبيت البيولوجي للنيتروجين، فإن هذا يفضل أيضًا إنتاجية المحاصيل البقولية، لأنها بالفعل لديها هذه الظاهرة الطبيعية.
قد يؤدي ارتفاع ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة ببضع درجات إلى إزعاج الجوانب الإيجابية. أجريت التجربة على القمح بمضاعفة ثاني أكسيد الكربون وزيادة 1.5 إلى 4 درجات مئوية أظهرت تأثيراً سلبياً على محصول القمح، حيث تزداد درجة حرارة الغلاف الجوي يومًا بعد يوم بسبب الاحتباس الحراري وغازات الدفيئة وتقلل زيادة درجة الحرارة من الجوانب الإيجابية التي يسببها ارتفاع ثاني أكسيد الكربون للنباتات، حيث يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى زيادة معدل نتح الأوراق من النبات.
ومع ذلك، يمكن أن يؤدي ارتفاع ثاني أكسيد الكربون إلى تعويض التأثير السلبي لارتفاع درجة الحرارة عن طريق خفض فتحة الفم وتقليل معدل النتح، ويمكن أن تساعد درجات الحرارة المرتفعة أيضًا في إنتاج النبات، خاصة في مناطق البحر الأبيض المتوسط، حيث يؤثر إنتاج المحاصيل عن طريق درجات الحرارة المنخفضة، ولكن ارتفاع ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة يغيران نمط هطول الأمطار في المناطق القاحلة وشبه القاحلة، مما يؤثر على إنتاج النبات بشكل سيء للغاية.
حيث أن هذا التحول في هطول الأمطار له آثار سلبية وإيجابية على الزراعة، وكما هو الحال في المناطق البعلية، فإنه يحد من نمو النبات بينما في مناطق هطول الأمطار الغزيرة، فإنه يتجنب ظروف تسجيل المياه ويساعد النباتات على النمو بشكل جيد.
وفي نهاية ذلك فإن زيادة مستوى ثاني أكسيد الكربون يعد مفيدًا لنبات C3، حيث إنه يزيد من إنتاج الكتلة الحيوية ويزيد من التمثيل الغذائي والتوصيل الثغري، بالإضافة إلى زيادة معدل التمثيل الضوئي، فإذا ارتفعت درجة الحرارة، فإنها تغير امتصاص النيتروجين والكربون وتقلل من القيمة الغذائية للحبوب، وهكذا فإن الحالة تزداد سوءًا عندما يؤثر الجفاف والأمطار وانخفاض الرطوبة على نمو النبات وإنتاجه.
