Home / غلاف الملف / التغيرات في البيانات المناخية وتأثيراتها على الزراعة

التغيرات في البيانات المناخية وتأثيراتها على الزراعة

«هناك دلائل قوية تشير إلى أن اتجاه التبدل في المتغيرات المناخية قد تؤثر بشكل إيجابي أو سلبي على اتجاهات إنتاج المحاصيل على الرغم من قوة التأثيرات التكنولوجية والمتغيرات الأخرى التي تؤثر على الإنتاج. قد تظهر هذه التغيرات انحرافات أكبر على المستوى المحلي/الإقليمي بالمقارنة مع القيم العالمية. لذلك، من الضروري تحديد اتجاهات التغيير وكمياته في هذه المتغيرات المناخية الهامة أيضاً على المستويات المحلية. ولزيادة الإنتاجية الزراعية في منطقة محلية ما، يجب دراسة وتطوير استراتيجيات التكيف وتقليل المخاطر المتعلقة بذلك واعتماد أفضل التطبيقات الزراعية.»

سوات إرماك، شهادة دكتوراة
بروفسور متميز هارولد دبليو. إبيرهارد
عضو الهيئة التدريسية قسم هندسة النظم البيولوجية
عضو الهيئة التدريسية قسم علوم الأرض والغلاف الجوي
عضو الهيئة التدريسية قسم العلوم الزراعية وتنسيق الحدائق
جامعة لنكولن- نبراسكا

يوجد العديد من العوامل الهامة القابلة وغير القابلة للتحكم بها والتي تؤثر على الإنتاجية الزراعية ومتغيرات الإنتاجية، ومن بين هذه العوامل، الخصائص التكنولوجية والجينية المناخية، مواصفات التربة، الأمراض، الإجهادات الزائدة أو المحدودة للمياه والأسمدة، ممارسات إدارة الأراضي، وتطبيقات التسميد المرتبطة بها (التوقيت، النوع والكمية)، حرث التربة (التوقيت والنوع)، إنتقاء الهجين، طريقة الريّ والإدارة، المسافة بين صفوف الغرس، تاريخ وعمق الزرع، والكثافة السكانية وغير ذلك من العوامل. إن العامل الأهم من بين هذه المتغيرات هو المناخ، حيث أنه متغير وغير قابل للتحكم به ويؤثر على الإنتاجية الزراعية للمنتجات في الكثير من المناطق في العالم.

هناك أدلة قوية على أن المتغيرات المناخية (درجة حرارة الهواء، نسبة الرطوبة، التبخر، الإشعاع، ضغط البخار، سرعة الرياح واتجاهها) تتغير، ويكون هذا التغير في بعض المناطق هائلاً. فعلى سبيل المثال، بحسب تقرير التقييم الخامس للهيئة المعنية بالتغير المناخي بين الحكومات (Stocker vd., IPCC, 2013)، فلقد ارتفعت درجات الحرارة في القرن الماضي حول العالم بمقدار 0.74 درجة مئوية بسبب تركيزات غازات الاحتباس الحراري ، وشهد نصف الكرة الأرضية الشمالي فترة 30 عاماً الأشد حرارة ما بين عامي 1983-2012 في آخر 800 عام. كما كشف التقرير عن نتائج عالية الموثوقية حول أن كمية هطول الأمطار ازدادت في نصف الكرة الأرضية الشمالي، وخاصة التي تهطل على خطوط العرض المتوسطة، منذ عام 1901 وحتى اليوم، وازدادت منذ عام 1951 وحتى اليوم. ارتفع متوسط درجة الحرارة في القرن الأخير (1906-2015) حوالي 1 درجة مئوية، ومن المتوقع بأنه سيرتفع أكثر من 1.5-2 درجة مئوية وحتى 6.4 درجة مئوية بحلول عام 2100 (IPCC, 2018). بالإضافة لذلك، أظهرت قياسات تركيز غاز CO2 (كسر مولي CO2) المقاسة في الغلاف الجوي في منطقة ماونا لاو Mauna Loa في هاواي (وهي أحد الأماكن الأقل تلوثاً في غلافها الجوي الناجم عن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري) بقيمة 315.71 جسيم/مليون (ppm) في عام 1958، بينما ارتفعت هذه القيمة إلى 412 جسيم/مليون عام 2017 بنسبة زيادة 24 بالمائة. لقد قيست كمية زيادة المتوسط السنوي منذ عام 1958 وحتى اليوم بمقدار 1.468 جسيم/مليون (Irmak, 2013).

أجرى سكاجز Skaggs وإرماك Irmak (2012) دراسات على توجهات درجة حرارة الجو في 100 سنة في خمس مناطق زراعية مختلفة، من الأجزاء الشرقية شبه الرطبة في نبراسكا إلى الأجزاء الغربية شبه القاحلة، وذلك بهدف تحديد التغيرات المحلية لدرجات الحرارة والتأثيرات المحتملة لذلك على الممارسات الزراعية. وتم ضمن نطاق الدراسة قياس التوجهات في تقلبات درجة الحرارة في تواريخ وفترات موسم نمو المنتجات الزراعية، وفي درجات حرارة متطرفة، بقيم اجمالية نمو- درجة – يوم (GDD)، وبدرجات حرارة دنيا وعظمى (T.max وT.min)، ومتوسط سنوي وشهري، وبنطاق درجات حرارة يومي (DTR)، وذلك في خمس مناطق زراعية كثيفة في نبراسكا، وهي Alliance (شبه قاحلة)، Central City (أماكن تتنوع بين شبه رطبة وشبه قاحلة)، Culbertson(شبه قاحلة)، Fremont (رطبة)، وHastings (أماكن تتنوع بين شبه رطبة وشبه قاحلة). حيث تم تحديد أن شهري يونيو وأغسطس، هما الشهران اللذان لوحظ فيهما أكبر انخفاضات في قيم T.max عن الأجزاء الوسطى في نبراسكا- Culbertson. وشهدت Alliance، وCulbertson، وFremont انخفاض في قيم DTR على مدار السنة كاملة. وانخفضت قيم DTR في موسم النمو في Central City وHastings. وزاد الاستنبات طوال الموسم خلال المائة سنة بشكل 14.3 و16.7 و11.9 يوم في Alliance، وCentral City، وFremontعلى الترتيب. وفي Hastings زاد الاستنبات في الموسم 3.8 يوم فقط، في حين أن الزيادة كانت 6.6 خلال المائة سنة في آخر موجة صقيع (LS) في الربيع، وكانت 2.7 يوم في أول موجة صقيع (FF) في الخريف. أما في Culbertson، فلقد ظهر تغير طفيف حيث أن متوسط الزيادة خلال المائة سنة 2 يوم بتاريخ LS، و1 يوم بتاريخ FF.

لقد أظهرت الدراسة (Solomon vd., 2007) بشكل جليّ من خلال النتائج التي أثبتت بأن درجة حرارة الأرض في عموم العالم قد ارتفعت بمقدار 0.74 درجة مئوية ± 0.18 درجة مئوية من عام 1906 وحتى عام 2005، أما الجزء الأكبر من هذا الارتفاع فقد كان في عشر سنوات النصف الثاني من القرن الماضي بارتفاع مقدراه 0.13 درجة مئوية ± 0.03 درجة مئوية. ومن المتوقع أن درجة حرارة الأرض ستزيد 0.4 درجة مئوية أخرى بحلول عام 2025 (Solomon vd., 2007). وبحسب سولومون Solomon (2007)، مع الارتفاع في متوسط درجات الحرارة، وفي الحين الذي أصبحت فيه موجات الصقيع أكثر ندرةً في الأيام والليالي الباردة، أصبحت موجات الطقس الحار أكثر تكراراً في الأيام والليالي الدافئة. وأثبتت دراسة Irmak vd. (2012) ارتفاع في أدنى درجات الحرارة بمقدار 3.8 درجة مئوية لليوم في Central City، في الأجزاء الوسطى من نبراسكا، وارتفاع بمقدار 1.9 درجة مئوية في متوسط درجات الحرارة اليومي، وذلك من عام 1983 وحتى عام 2008. ولوحظ انخفاضات شاسعة في فروقات درجة الحرارة اليومية (Karl vd., 1984; Easterling vd., 1997; Bonan, 2001). وتم في العديد من الدراسات قياس التغيرات طوال موسم لم يشهد أي موجة صقيع، وتم في نفس الوقت تسميته موسم النمو المناخي. ولقد أثبتت دراسة Kunkel vd. (2004) ارتفاع لمدة 2 أسبوع وسطياً في فترة الموسم الذي لم يشهد أي موجة صقيع، وذلك من عام 1895 وحتى عام 2000، في الولايات المتحدة الأمريكية، ولوحظ ارتفاع أكبر في غرب البلاد بالمقارنة مع شرقها.

لقد شوهدت تغيرات هامة في المتغيرات المناخية في تركيا أيضاً، سيكون لها تأثيراً على الانتاجية الزراعية في البلاد. فعلى سبيل المثال، وفقاً لبحث Irmak 2018، ارتفعت درجة حرارة الجو العظمى ودرجة حرارة الجو الدنيا بشكل كبير في تركيا، ونتيجة لذلك، يزداد متوسط درجة حرارة الجو، كما أن اشعاعات طويلة الموجة القادمة إلى الأرض، والاشعاع الصافي الذي يكتنزه سطح الأرض، وضغط البخار (حاجة الغلاف الجوي للتبخر) هي آخذة في الازدياد أيضاً. ومن ناحية أخرى، الرطوبة النسبية آخذة بالانخفاض. إن جميع هذه المتغيرات هي من بين العوامل الرئيسية لضياعات التبخر السطحي، وبما أنه قد لوحظ ارتفاعاً في هذه المتغيرات، فترتفع معدلات التبخر بنفس الشكل أيضاً. وبالنظر إلى القيم الوسطية في البلاد، يُلاحظ أنه قد ارتفعت درجات الحرارة العظمى في تركيا بمقدار 1.6 درجة مئوية في آخر عشر سنوات، وارتفعت درجات الحرارة الدنيا بمقدار 1.5 درجة مئوية. لكن، متوسط درجات الحرارة في البلاد قد لا يكون مؤشراً حقيقياً لكمية التغيرات المناخية في مناطق معينة. فعلى سبيل المثال، في احدى المناطق الأكثر انتاجية من الناحية الزراعية في منطقة تشوكورفا Çukurova، ارتفعت درجات الحرارة العظمى والدنيا في العشر سنوات الأخيرة في فترات نمو المحصول أكثر بالمقارنة مع قيم المتوسط في البلاد. حيث ارتفعت درجة الحرارة العظمى بمقدار 2.1 درجة مئوية، بينما ارتفعت درجة الحرارة الدنيا بمقدار 2.2 درجة مئوية. بالإضافة لذلك، ومع ملاحظة توجه ازدياد سقوط الأمطار في بعض الأجزاء من البلاد، ومع تجاوز معدلات زيادة التبخر لمعدلات الأمطار الهاطلة، فمن المهم تحديد ظروف العجز المائي وظهوره بنسب خطيرة. فعلى سبيل المثال، أظهر قياس هطول الأمطار في منطقة تشوكورفا Çukurova زيادة بمقدار 42 مم سنوياً (1 يناير- 31 ديسمبر) في آخر عشر سنوات، لكن بالنسبة للتبخر، فلقد ارتفع أكثر بكثير بمقدار 133 مم في نفس الفترة. إذاً زاد التبخر أكثر بمقدار 91 مم بالمقارنة مع الهطول المطري في هذه الفترة. بالإضافة لذلك، فإن لوقت هطول المطر في موسم نمو المحاصيل الزراعية أيضاً أهمية حرجة من ناحية الحاجة إلى الماء في المنتج. فلكي يحصل المنتج على الماء، من المستحسن أن يكون هطول الأمطار بغزارة منخفضة وموزع بشكل متساو خلال موسم النمو من أجل الحصول على أقصى مدخل للماء إلى المقطع العرضي للتربة وإلى مكان وجود الجذر الخاص بالمنتج بأكبر كمية ممكنة. لكن عند النظر إلى غزارة الأمطار وتوزعها، يُرى بأن هطول الأمطار يصبح غزيراً أكثر تدريجياً وبتوزع غير متوازن، وهذا الأمر يقلل من تسرب المياه إلى التربة، ويؤدي إلى التدفق على السطح والتآكل. وهذه أيضاً ليست أوضاع مناسبة من ناحية تلبية حاجة المحصول للماء في موسم زراعة النباتات. أي أن التغيرات في كل هذه المتغيرات المناخية تبيّن بأن الظروف المناخية في تركيا أصبحت أكثر جفافاً بشكل تدريجي، وإذا لم يتم اتخاذ وتطبيق التدابير اللازمة بشكل فعال، فمن الممكن أن يؤثر ذلك سلباً على الانتاجية الزراعية والموارد المائية في البلاد.

هناك نتائج ملموسة تشير إلى أن توجه التغير في المتغيرات المناخية قد يكون له تأثير إيجابي أو سلبي على توجهات نتاج المحاصيل، على الرغم من تعزيز تأثيرات التكنولوجيا والمتغيرات الأخرى التي تؤثر على المحاصيل. ولقد شرح الباحثانHu وBuyanovsky 2003، اللذان قاما بإجراء الدراسة بناءً على البيانات المناخية التي تم الحصول عليها من عام 1895 وحتى عام 1998، التغيرات في نتاج محصول الذرة في الأجزاء الوسطى من ميسوري Missouri مع تغيرات هطول الأمطار ودرجات الحرارة خلال الموسم. في دراسة Ferris vd. 1998 تم الربط بين الانخفاضات في نتاج القمح في الربيع وبين تعرض النباتات لدرجات حرارة متطرفة في فترة إزهار النبات، من افتتاح برعم الزهرة. وأثبتت دراسة Hu vd. 2005 بأن وقت السنبلة المبكر لدى القمح متعلق بكون درجات الحرارة الدنيا في الربيع أكثر دفئاً. وكشفت دراسة Matsui vd. 2001 أن الاختيار المتنوع هام جداً من أجل تقليل ضغط درجة الحرارة المتطرفة على نتاج الحبوب إلى الحد الأدنى أثناء إزهار أرز الجابونيكا ذي الحبة القصيرة والمتوسطة. وبالإضافة إلى المتغيرات المناخية الأخرى، فإن الزيادة في درجة حرارة الجو الدنيا لها أيضاً تأثيرات معينة وحرجة على محصول المنتج. وعادة ما تقاس أدنى درجة حرارة لليوم في الليل. لقد أشارت دراسة Skaggs ve Irmak 2012 إلى أن الزيادة في أدنى درجة حرارة في اليوم قد يكون لها تأثيرات هامة على محصول المنتج، وذلك بالنسبة للكثير من المنتجات الزراعية. إن الارتفاع في درجات الحرارة ليلاً قد يؤدي إلى تنفس النبات أكثر، وهذه عبارة أيضاً عن عملية فيزيولوجية معاكسة تماماً لعملية الارتشاح. يظهر الارتشاح أكثر عن أشعة الشمس خلال اليوم، وحسب درجة حرارة الجو، وكمية الماء في التربة/النبات، ويؤدي إلى انتاج المادة الجافة من قبل النبات، وتراكمها وطرحها. بما أن درجة الحرارة الدنيا هي العامل الأهم في عملية التنفس ليلاً، وبما أن الارتفاعات في درجة الحرارة الدنيا تزيد من تنفس النبات، فإن ذلك يزيد أيضاً من استهلاك النباتات للمادة الجافة ليلاً، ويسبب انخفاضاً في محصول المنتج. يتوفر في الدراسة المطبوعة بيانات ومعلومات أخرى متعلقة بالآثار السلبية على المحصول الزراعي المذكور أعلاه المتعلقة بالتغيرات في المتغيرات المناخية.

مقترحات:
بسبب أن الزراعة حساسة جداً تجاه الظروف الجوية والتغيرات في المناخ، فمن الضروري توفر معلومات مفصلة تتعلق بالتوجهات في متغيرات أخرى مثل درجة الحرارة وقياسها زمانياً ومكانياً، هطول الأمطار، تركيز ثاني أكسيد الكربون، ودرجة التغيم، وذلك من أجل وضع ممارسات لإدارة الموارد الزراعية ووضع السياسات في هذا المجال Skaggs وIrmak 2012). بالإضافة لذلك، قد تظهر هذه التغيرات انحرافات أكثر على المستوى المحلي/الإقليمي بالمقارنة مع القيم العالمية. لذلك، يجب تحديد توجهات وكميات التغير في هذه المتغيرات المناخية الهامة على المستويات المحلية. ولزيادة الإنتاجية الزراعية في منطقة محلية ما، يجب دراسة وتطوير استراتيجيات التكيف وتقليل المخاطر المتعلقة بذلك واعتماد أفضل التطبيقات الزراعية. ويجب أيضاً تغيير هذه الاستراتيجيات أثناء وضع السياسة ذات الصلة واتخاذ القرار. وبالتالي ، يكون من الممكن إجراء الأبحاث والتطوير واتخاذ القرار ووضع السياسات في وقت واحد.

• في الوقت الذي يدور فيه الكثير من النقاش والتحليل حول تغير المناخ العالمي، يجب اجراء التحاليل من أجل الظروف المحلية/الإقليمية وتوثيق التغيرات المحلية، وتطوير أفضل الممارسات لإدارة الزراعة والموارد المائية. على الرغم من أن ارتفاع درجة حرارة الجو والزيادات في مستويات غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 قد يلاحظها الناس على أنها صغيرة، إلا أن آثار هذه الزيادات الصغيرة هي هامة جداً بالنسبة للوظائف الفيزيولوجية للنبات وبالتالي بالنسبة للممارسات الزراعية.

• تتبدل المتغيرات المناخية، سواءً “بفعل الإنسان” أو بسبب “الطبيعة”، وتؤثر بشكل كبير على الأنظمة الزراعية/البيئية. يجب ارسال هذه الرسالة لجميع الناس، وتدعيمها بالبيانات والمعلومات المرتكزة على الأبحاث العلمية الموثقة.

• يجب قياس التغيرات المحتملة للمتغيرات المناخية، ويجب دراستها بشكل أكثر تحديداً في المناطق المخصصة للزراعة.

• يجب قياس استخدام المحصول للماء (التبخر)، ورد فعل المحصول على الماء، والعوامل البيئية الأخرى، لكن ليس كلها، من أجل نظام زراعة الكثير من المنتجات.

• يجب قياس المتغيرات المناخية في أماكن/أوقات معينة وبشكل أكثر تفصيلاً بواسطة محطات/معدات جوية عالية الجودة.

• يجب قياس توجهات التغير في المتغيرات المناخية وتأثير كمياتها من الناحية الزراعية، بشكل اقتصادي.

• يجب قياس تأثير/تأثيرات المتغيرات المناخية على الموارد المائية في أماكن- أوقات معينة بشكل أكثر تفصيلاً.

• يجب دراسة الممارسات الزراعية الفعالة التي يمكن أن تساعد على الحد من بعض آثار التغير في المتغيرات المناخية، ويجب أن تكون هذه الدراسة عملية تطبيقية، كما يجب تطوير برامج تدريب من أجل وضع هذه الاستراتيجيات حيز التطبيق في الحقول والحدائق. ويجب أن لا يتم تقديم هذه البرامج التدريبية للمزارعين فحسب، بل لجميع المهتمين بالزراعة والخبراء.

• يجب الاستفادة من التقنيات الحديثة من أجل الموارد الزراعية والموارد الطبيعية والمائية للتمكن من أن تحسن المتغيرات المناخية الكفاءة في الزراعة. وعلى الرغم من أن تلك مهمة صعبة إلا أنها ليست شيئاً مستحيلاً.

• ينبغي على العلماء، ومؤسسات الدولة، والقطاعات الخاصة، وغيرها من المؤسسات والهيئات العمل معاً كفريق واحد، لأن هذه عبارة عن مشاكل كبيرة ومعقدة لا يمكن لقطاع واحد أن يحلها لوحده.

المراجع
Bonan, G. B., 2001: Observational evidence for reduction of daily maximum temperature by croplands in the Midwest United States. J. Climate, 14, 2430–2442.Easterling, D. R., 2002: Recent changes in frost days and the frostfree season in the United States. Bull. Amer. Meteor. Soc., 83, 1327–332.
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Stocker, T. F. vd. 2013: Climate Change 2013: the physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change (2013).
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Allen, M. vd. 2018. Global Warming of 1.5oC.
Irmak, S., I. Kabenge, K. Skaggs ve D. Mutiibwa. 2012. Trend and magnitude of changes in climate variables and reference evapotranspiration over 116-year period in the Platte River Basin, central Nebraska-USA. Journal of Hydrology 420-421: 228-244.Irmak, S. 2013. Long-term (1893-2012) changes in air temperature, relative humidity and vapor pressure deficit (atmospheric evaporative demand) in central Nebraska. UNL Extension Circular EC716.
Irmak, S. 2018. İklim değişkenleri ve bunların tarım, su kaynakları ve ilgili politikalar üzerindeki etkisine dair yayınlanmamış araştırma verileri. 2. Uluslararası Tarım, Gıda ve Beslenme Politikaları Konferansı’nda sunulmuştur. 6-7 Kasım 2018. Swiss Hotel, Ankara, Türkiye Ferris, R., R. H. Ellis, T. R.Wheeler ve P. Hadley, 1998: Effect of high temperature stress at anthesis on grain yield and biomass of field grown crops of wheat. Plant Cell Environ., 34, 67–78.
Hu, Q., A. Weiss, S. Feng ve P. S. Baenzinger, 2005: Earlier winter wheat heading dates and warmer spring in the U.S. Great Plains. Agric. For. Meteor., 135, 284–290.
Hu, Q. ve G. Buyanovsky, 2003: Climate effects on corn yield in Missouri. J. Appl. Meteor., 42, 1626–1635.
Karl, T. R., G. Kukla ve J. Gavin, 1984: Decreasing diurnal temperature range in the United States and Canada from 1941 through 1980. J. Climate Appl. Meteor., 23, 1489–1504.
Kunkel, K., D. R. Easterling, K. Hubbard ve K. Redmond, 2004: Temporal variations in frost-free season in the United States: 1895–2000. Geophys. Res. Lett., 31, L03201, doi:10.1029/ 2003GL018624.
Matsui, T., K. Omasa ve T. Horie, 2001: The difference in sterility due to high temperatures during the flowering period among Japonica–rice varieties. Plant Prod. Sci., 4, 90–93.
Skaggs, K.E., ve S. Irmak. 2012. Long-term trends in air temperature distribution and extremes, growing degree days, and spring and fall frosts for climate impact assessments on agricultural practices in Nebraska, USA. J. Applied Meteorology and Climatology 51:2060–2073. doi:dx.doi.org/10.1175/JAMC-D-11-0146.1.
Solomon, S., D. Qin, M. Manning,M. Marquis, K. Averyt,M.M. B. Tignor, H. L. Miller Jr. Ve Z. Chen, Eds., 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Cambridge University Press, 996 pp.