محصول زراعي أكثر بماء أقل

محصول زراعي أكثر بماء أقل

في شكله السائل ، يجعل كوكبنا  فريدًا من نوعه  في كل الكون المعروف. وهو أكثر المركبات وفرة في الكون ، وفقا لناسا الامريكية ، حيث أنه يتكون من الهيدروجين والأكسجين ، وهما  العنصر الأول والثالث الأكثر وفرة في الكون ، على التوالي. لكن من المدهش أنه لا يوجد نموذج موحد لتفسير سلوك الماء من المستوى الكلي إلى المستوى الذري.


 

يقوم فريق بحث مشترك من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتنكلوحيا  وجامعة الملك عبد العزيز بجني محصول من الطماطم  الناميةٌبمساعدة رمل فائق الكراهية   للماء

"تستيقظ في الصباح وتشرب ماءًا ، أنت تستحم وتسبح ، ويمطر المطر ، وتسقي  نباتاتك. الماء موجود في كل مكان حولنا ، إنه علينا ، إنه في السحاب ، إنه في الهواء ، ومع ذلك  اتضح أننا  لم نفهم ذلك بالفعل  ،   وقال الأستاذ المساعد في العلوم والهندسة البيئية هيمانشو ميشرا: "يبدو أننا لا نفهم ذلك حقاً".
الاستاذ ميشرا مفتون بالماء ، ومركز الأبحاث الذي ينتمي إليه هو البيئة المثالية للعلماء الذين لديهم شغف بالمعرفة الأساسية والحلول التطبيقية. ميشرا هو  في طليعة الأكاديميين الذين يسعون لفهم حافة الماء -  بشكل  حرفي تماما المكان الذي توجد  فيه آخر جزيئات الماء  ويبدأ شيء آخر.
"الجزء العلوي من الماء ، الجزء الذي يلامس الهواء ، هل هو قليل الحمضية أو قاعدي إلى حد ما؟ أو أنه ينبغي أن يكون متعادلاً؟ صدق أو لا تصدق ، هذه كانت قضية مثيرة للجدل على نطاق واسع على مدى السنوات ال ٢٠ الماضية. إذا ذهبت "في بعض هذه المؤتمرات ، قد ترغب في ارتداء خوذة - الوضع  سيئ للغاية" ، كما تابع بوله.
تحدث ميشرا كما لو أن جزيئات الماء كائنات حية تعيش  وتتنفس ، كل منها بإرادة خاصة بها ، ومع ذلك الولاء للجمهور - صورة جزيئات الماء كتوابع  لا زالت  في اذهنه أثناء حديثه.
" الجزيئات على السطح محبطة قليلاً. لماذا تشعر بالإحباط؟ لأن شبكة ترابطها  تالفة نوعاً ما . وإذا كان على الجانب الآخر ، إذا كانت مادة ما تكره الماء ، أو إذا لم تكن تحب الماء تقريبًا كما يحب الماء نفسه ، فإن هذا الإحباط يؤدي إلى تعزيز الطاقة على السطح ، والذي يعرف باسم التوتر السطحي للماء "، قال الباحث . "إنه لا يريد زيادة مساحة سطحه لأن ذلك سيؤدي إلى زيادة الطاقة ، والماء لا يحب ذلك."
يريد ميشرا استخدام هذا التوتر السطحي للماء لجعل الزراعة أكثر كفاءة في استخدام الماء ، ولتوفير الطاقة وإنقاذ محيطات العالم من جبال من التلوث البلاستيكي الذي تولده البشرية بمعدل ينذر بالخطر. إنه مشروع هائل - وهو المشروع الذي يقترحه ميشرا  للحل باستخدام مجموعة بسيطة بشكل غير واضح  من المفاهيم التي تولدت من فرصة حصوله  على بعض المعلومات التي تعلمها من أحد الزملاء.
وقال ميشرا "أكبر مستهلك للماء العذب في العالم هي الزراعة. لقد تعلمت هذا من زميل هنا في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتنكلوحيا ". "اعتقدت أنه سيكون هناك بعض الصناعة ، واعتقدت أنها ستكون لبعض أغراض الاستهلاك البشري ، الخ. ولكنها ليست كذلك ، إنها الزراعة. لذلك فكرت ، لو اردت أن تحدث تأثيرا كبيرا في الأمن المائي ، يمكنك فقط حفظ ٦ بالمائة من المياه من الزراعة ، وهذه فائدة كبيرة. "
هكذا بدأت تجربة فكرية على  طرق توفير الماء في القطاع الزراعي في البيئات القاحلة كشبه الجزيرة العربية باستخدام مواد رخيصة وسهل الوصول إليها. وطور  أدير جالو جونيور وهو طالب ميشارا لمرحلة الدكتورا   في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتنكلوحيا .  حلاً جذريًا - رمالًا فائقة  الكره للماء.
"هناك الكثير من الرمال هنا. وبما أن لديهم احتياطيات نفطية كبيرة ، فإن الشمع ، وهو منتج ثانوي لتكرير النفط ، يجب أن يكون أيضاً وفيراً  جداً. لذا ماذا لو أخذنا الرمال ، وهي من غير مقابل ، ووضعنا طبقة من الشمع النانوي عليها ؟ " سأل ميشارا.
كراهية الماء خاصية فيزيائية لجزيء ما وذلك، بسبب طبيعته غير القطبية ، يفضل أن يرتبط  بجزيئات متعادلة مماثلة في وجود الماء السائل. على سبيل المثال ، أي شخص يسكب ماءًا في مقلاة فيها دهن ، قد شاهد هذه الظاهرة بالفعل. لا ترتبط جزيئات الزيت بالماء ويبقى السائلان منفصلين بوضوح.
على مدى العامين الماضيين ، قام غالو Gallo وفريق من المساعدين بزراعة وتتبع نمو واستهلاك المياه وحصاد مجموعة من النباتات بطريقة منهجية. بدأوا العمل في ٢٠١٥ في بيوت محمية في جامعة الملك عبدالله بالتعاون مع البروفيسور مارك تستر ، وبعد دورة زراعة واحدة ، سرعان ما انتقلوا للاختبار في الأراضي الزراعية بالقرب من قرية هادا الشام على بعد ٢٠ كيلومترًا خارج جدة بالتعاون مع البروفيسور مجدي موسى (جامعة الملك عبد العزيز ، جدة) والأستاذ المشارك ماثيو ماكابي (جامعة الملك عبد الله).
وقد اختار غالو وميشرا مجموعة من المحاصيل التي تشمل الشعير والطماطم. اختبر الفريق كلا من زيادة الناتج مع الحفاظ على استهلاك المياه ثابتًا وتقليل استهلاك المياه مع الحفاظ على  الناتج ثابتاً. توحي النتائج الأولية التي توصلوا إليها بمضاعفة الناتج تقريباً مع الحفاظ على استهلاك المياه  ثابتاً.  الاختبار للحد من استهلاك المياه مستمر.
وقال غالو: "في المراحل الأولى ، عندما تكون التربة مكشوفة ، تفقد الكثير من المياه   بالتبخر المباشر من التربة. وهذا مجرد ماء ضائع لأنه لا يستخدمه النبات للنمو أو للتحكم في درجة حرارته". .
وقف تبخر الماء في البيئات الزراعية ليس مفهوما جديدا، في العالم الغربي ، يتم إنتاج ما يقرب من ٥ ملايين طن متري من البلاستيك سنويًا لتغطية التربة. يتم دفن لفات الأغطية البلاستيكية بعد الحصاد في التربة للتخلص منها ، والتي هي ، في رأي ميشرا ، "  لا أقل قضية بيئية ضخمة ."
وقال ميشرا "في مناطق جافة وحارة   كالمملكة العربية السعودية يمكن أن يستخدموا ٦٠ أو ٧٠ في المتئة من المياه العذبة في الزراعة. وتصل الكميات إلى آلاف الكيلومترات المكعبة من المياه وهي كمية كبيرة جدا ." .
يرى الفريق أن الرمل فائق الكراهية للماء ليس فقط كحل جيد ، بل  كحل  رخيص ويمكن استخدامه من قبل  المزارعين في المناطق شبه القاحلة والقاحلة من العالم.
وقال ميشرا: "إذا كنت مزارعًا صغيرًا ، فقد يكون من الأفضل استخدام هذا الرمل الفائق الكراهية للماء الذي يمكنك تطبيقه بيديك". "فلديه  هذه الميزة."

 

 

المصدر :
https://www.linkedin.com/feed/update/urn:li:activity:6402151767550808064

التعليقات


يرجى الإطلاع على شروط التعلقات

عرض الأسم

عرض الأسم

عرض البريد

رمز التحقق