ثوره ميكروبيه لتحسين صحة وخصوبة الأرض الزراعية

من الصعب رؤية وفهم ميكروبات التربة ، ولكننا نعلم أن لها تأثيرًا كبيرًا على صحة النبات وصحتك وصحة الأرض. بدأت الأبحاث والتقنيات الميكروبية الجديدة في تغيير كيفية فهمنا لميكروبيوم التربة وتوجيهه لزيادة خصوبة التربة وصحة النبات ، مما يساعد بعد ذلك في فهمنا للميكروبيوم الخاص بك.إنقاذ تربتنا: 4 تقنيات جرثومية جديدة تحافظ على التربة صحية وتغذينا لوسي ستيتزر كاتبة غذاء ومساهمة منتظمة في ديرت تو دينير. عملت في مجلس إدارة شركة المواد الغذائية كارجيل لسنوات عديدة.

إن سكب الطحالب على التربة ، وتسلسل الحمض النووي لمحتوي التربة ، وقياس تنوع التربة ليست سوى عدد قليل من التقنيات الجديدة المستخدمة لمنع تربتنا من أن تصبح مجرد “قذارة”. ويبدو أن التنوع هو المفتاح. عندما أحمل في يدي ملعقة صغيرة من التربة السليمة ، أحول وجهي وأحاول رؤية بلايين الميكروبات. على ما يبدو ، في هذه الكمية الصغيرة ، يوجد عدد من الميكروبات أكثر من جميع 7.8 مليار شخص على الأرض اليوم. تتميز هذه الحفنة بتنوع أكبر من جميع الحيوانات والحشرات في غابات الأمازون المطيرة. هذه مجموعة قوية أصبحت أكثر إثارة عندما تعتقد أنها نشأت من أجرامنا السماوية.

منذ بداية الزمن ، كانت هذه الكائنات الحية الدقيقة في التربة هي الفطريات والحشرات والبكتيريا والطحالب ، وتتعايش أكثر من لحسن الحظ في التربة. إنها تتحكم في مسببات الأمراض في التربة ، وتقلل من تفشي الأمراض ، وتحافظ على النباتات مغذية ومرنة ، وتمنح النباتات القدرة على سحب الكربون من الهواء ، وتجعل الأرض أقل عرضة للتآكل بفعل الرياح والمياه ، وتنقية المياه وتصفيتها ، وهي مصدر للأدوية البشرية.

فمن المحتمل أنك قرأت عن الزيادة المتوقعة في عدد سكان العالم إلى 9 مليارات شخص في 30 عامًا فقط. وهذا يعني المزيد من الفاكهة والخضروات والمحاصيل الصفية اللازمة لإطعام المزيد من الحيوانات والمزيد من البشر. لتحقيق هذا النمو ، كان الفكر التقليدي هو أن المزارعين سيحتاجون إلى المزيد والمزيد من مبيدات الآفات والأسمدة للقضاء على الحشرات وزيادة غلاتها.

فكر في الميكروبيوم(لفظ يطلق علي المحتوي من الفيروسات والفطريات والبكتريا وأخريات) الموجود في التربة مثل الميكروبيوم الموجود في أمعائك. على غرار صحتك ، تحتاج النباتات إلى التنوع في التربة للحفاظ على صحتك وقوتك. تعد التكنولوجيا الميكروبية حلاً جادًا يستخدم البكتيريا والفطريات والفيروسات والبروتوزوان والخمائر بدلاً من الكيماويات الزراعية التقليدية.

الشركات في هذا المجال تنتج المنشطات الحيوية. وتشمل هذه المبيدات الحيوية ، وهي مواد طبيعية مثل الكانولا أو صودا الخبز التي تقضي على الآفات ، والأسمدة الحيوية ، ومركبات الأسمدة الطبيعية مثل السماد الطبيعي ، والطحالب ، أو المواد المتحللة التي تزيد من توافر العناصر الغذائية للنباتات.

بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن حماية المحاصيل الميكروبية تشكل مخاطر أقل باستخدام المبيدات الحشرية التقليدية ، فإن وكالة حماية البيئة تتطلب عمومًا بيانات أقل وأوقات مراجعة أقصر قبل أن يمكن استخدام الحلول المختلفة في هذا المجال. هذا يقلل من الجدول الزمني للتطوير بالسنوات وتكلفة تطوير المنتج بملايين الدولارات.وفقًا للأبحاث والأسواق ، من المتوقع أن ينمو سوق الميكروبات الزراعية العالمية بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 12.5٪ وأن يصل إلى 11 مليار دولار بحلول عام 2025 من حوالي 6 مليارات دولار في عام 2020.

يجب أن تعالج الابتكارات في مجال تكنولوجيا الميكروبيوم تحديات احتياجات التربة. الهدف هو زيادة الغلة وتقليل الآفات والأعشاب الضارة بمدخلات كيميائية أقل – كل ذلك مع تعزيز ميكروبيوم التربة. في حين أن هذا سوق مجزأ للغاية ، إلا أنه يسيطر عليه عدد قليل من اللاعبين.وهناك الابتكارات في تكنولوجيا ميكروبيوم التربة فيما يلي أربعة أمثلة على التقنيات الجديدة التي تجعل تربتنا أكثر صحة

اي جي بيوم يمنع الآفات ومسببات الأمراض الفطرية والأعشاب الضارة باستخدام ميكروبات التربة المصممة. تأسست اي جي بيوم في عام 2017 تحت شعار بيتر ميكروبس. أفضل المحاصيل. عالم افضل.” في 23 مارس ، أعلنت شركة شركة سماد الموزاييك و اي جي بيوم عن تعاون لتطوير بدائل بيولوجية لصحة التربة.يقوم اي جي بيوم بترتيب مكتبة من الميكروبات مصدرها عينات بيئية من جميع أنحاء العالم. اعتبارًا من اليوم ، تمتلك شركة نورث كارولينا أكثر من 80 ألف جرثومة متسلسلة ، 3500 منها تستهدف السيطرة على الحشرات. يمكن لتقنيتهم اكتشاف واستهداف الكائنات الحية الدقيقة والبروتينات التي تقتل الآفات الحشرية ومسببات الأمراض الفطرية والأعشاب الضارة. ومن هناك ، يمكنهم إنشاء “كوكتيلات” مخصصة لميكروبات التربة تعمل كحل طبيعي لمكافحة الآفات للمزارعين.

على سبيل المثال ، أزومار أحد منتجاتها القابلة للذوبان في الماء يتحكم في الحشرات على المحاصيل من مص ومضغ أوراق النبات. يمتص في الأنسجة النباتية وعندما تغزو الحشرة – تموت. منتج آخر ليكتيفار ، يتحكم بشكل طبيعي في العفن ومسببات الأمراض على المنتجات مثل التوت الأزرق والبطاطا والجزر والتفاح.

بيوم مايقيس كيرس الجودة البيولوجية للتربة لتقديم رؤى زراعية للمزارعين. مقرها في سكرامنتو ، تم إنشاء بيوم ميكرس لحل مشكلة أساسية تواجه مستقبل الغذاء: كيف يمكننا استعادة التنوع الميكروبي في نظام الزراعة الحديث اليوم؟باستخدام نظام الذكاء الاصطناعي ، يقوم بيوم ميكرس بتقييم صحة الحقل بناءً على الممارسات الحالية للمزارع بالإضافة إلى وظائف التربة لأي محصول. ما هو مجتمع ميكروبيوم التربة المناسب لمزرعة ومزارع معين؟

من خلال العمل مع باير وحوالي 70 شركة أخرى من مصنعي المدخلات الزراعية ، سوف يساعدون المزارعين على فهم ما ينجح بشكل جيد وكيف يؤثر على صحة التربة. يتعلق الأمر بقياس صحة المحاصيل والتنوع البيولوجي الوظيفي باستخدام تسلسل الحمض النووي والحوسبة الذكية.

يقرأ فريقهم أكثر مثل مجموعة وادي السليكون مع خبراء في علم الوراثة وهندسة البرمجيات وعلم الأحياء الدقيقة والهندسة الزراعية وعلوم البيانات. لم نعد في كانساس بعد الآن …يوفر بايوفيت بديلاً نظيفًا للأسمدة النيتروجينية الاصطناعية. في أبريل 2020 ، جمعت الشركة 100 مليون دولار بقيادة شركة بريك سرو إنيرجي أو تعني اختراق الطاقة و تيماسيك. تقلل تقنيتهم من الأسمدة النيتروجينية وتزيد من غلة المحاصيل.

يعتمد نصف إمدادات الغذاء في العالم بالكامل على الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية ، ومع ذلك فإن الإفراط في الاستخدام وسوء الاستخدام والجريان السطحي يمكن أن يؤدي إلى آثار بيئية خطيرة مثل المناطق الميتة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون. يتكون غلافنا الجوي بنسبة 78٪ من النيتروجين – والمحاصيل الوحيدة التي يمكنها إخراجه من الهواء تحويله إلى مادة مغذية هي فول الصويا والبرسيم واللوبيا.

ليس لدى القمح والذرة والأرز هذه القدرة – لذلك يحتاجون إلى الأسمدة. كما يشرح بايوفيت بايو: “النيتروجين ضروري للحياة. إنها لبنة من البروتينات والحمض النووي والأحماض الأمينية. عندما تحتوي النباتات على الكمية المناسبة من النيتروجين ، فإنها تنمو جيدًا وتنتج بوفرة. يجعل بايوفيت بايو تثبيت النيتروجين أمرًا طبيعيًا مثل تنفس الميكروب. تستنشق الميكروبات غاز النيتروجين من الجو وتطلق الأمونيا إلى النباتات. إن تمكين الميكروبات المنتجة للنيتروجين كأداة لتغذية المحاصيل للمزارعين سيحول الزراعة “.

تقوم مايلاند بتكرار الطحالب في التربة المحلية لتنمو كسماد. “بناء القوة تحت السطح” ، يوضح عضو مجلس الإدارة ، بيل بوكنر ، في إشارة إلى هدف الشركة. تقوم مايلاند بأخذ الطحالب الدقيقة الأصلية الحية من المزرعة لتحسين صحة التربة وزيادة غلات المحاصيل واحتجاز الكربون.

تحتوي كل مزرعة على طحالب خاصة بها خاصة بها – تمامًا كما لدينا ميكروبيوم أمعاء خاص بنا. يخرج فنيو مايلاند ويأخذون عينات ويعزلون الطحالب الأكثر ملاءمة للتكاثر. يزرعون الطحالب في أوعية صغيرة مزودة بأضواء ودرجة حرارة صحيحة. إنهم يصنعون ملايين الخلايا ويتم إعادتها إلى التربة من خلال نظام ري المزارع.ونتيجة لذلك ، يستخدم المزارعون ما يقرب من 25٪ أقل من الأسمدة ، و 15٪ أقل من المياه ، ويقللون الحرث بنسبة 40٪. فوليه ، يزداد العائد بنحو 25٪ والإيرادات بنسبة 40٪.

ما وراء الزراعة وعلى صحة الإنسان: الاتصال المباشر مع التربة هو المفتاح. عندما كان ابني الأكبر مجرد طفل صغير ، كان مساعد حديقتي. كان يأكل حفنة من الأوساخ بسعادة ، وقام طبيب الأطفال الخاص بي بتقييم مخاوفي وقال لي إنه جيد بالنسبة له. الآن فهمت لماذا. مع تطور البشر بمرور الوقت ، كانت لدينا علاقة وثيقة مع الأرض أولاً من خلال الصيادين والجامعين ثم من خلال الزراعة ، والآن لأطفالنا الزحف والجري حول الحديقة.

يشترك البشر والتربة في بكتيريا شائعة مثل العصيات اللبنية التي تكسر الطعام والمواد العضوية في التربة. يمكننا حتى أن ننظر إلى التربة لإعطائنا مضادات حيوية جديدة من شأنها أن تقتل مسببات الأمراض المقاومة للأدوية المتعددة مثل مرسا.

لكن بالنسبة لأكثر من نصف سكان العالم الذين يعيشون في المدن والضواحي ، فإن هذه القناة الهضمية بالتربة مفقودة. نتلقى ميكروبيوماتنا بشكل أساسي من الطعام الذي نأكله.

نحن نأكل ما نزرعه ، إذا جاز التعبير. العناصر الغذائية الأساسية ، مثل الهيدروجين والأكسجين والكربون ، التي نحتاجها لنزدهر حيث يأتي البشر من التربة (أصلًا من النجوم). في حديثه مع الدكتور ستيفن وود ، كبير علماء الزراعة وأنظمة الغذاء في The Nature Conservancy والمحاضر في جامعة ييل ، “بكل بساطة ، تتلقى النباتات مغذياتها الدقيقة والكبيرة من التربة.

“من أجل أن يزدهر البشر ، نتلقى نفس العناصر الغذائية التي تأتي من النباتات.” سلط الدكتور وود الضوء على الدراسات التي أجريت في أجزاء من أفريقيا والتي تظهر وجود علاقة بين انخفاض السيلينيوم والزنك في التربة وانخفاض مستويات الدم لدى السكان المحليين الذين تناولوا الأرز المحلي.

لكنه سارع إلى الإشارة إلى أن هذا ليس بهذه البساطة حيث أن المستويات المنخفضة من العناصر الغذائية في النباتات تعادل المستويات المنخفضة من التغذية لدى البشر. في حين أن هناك بحثًا ناشئًا ، فإن الدليل الفعلي حيث “تؤثر إدارة التربة على صحة الإنسان من خلال التغييرات في كثافة مغذيات المحاصيل” صغير.

في أفريقيا ، حيث التغذية وندرة الغذاء أمر حقيقيالقضايا ، تم إجراء دراسات ولكن العلاقة ليست قوية دائمًا. يوضح الرسم البياني أدناه تناقضات الزنك في التربة مقابل الذرة واللوبيا والدخن والذرة الرفيعة.

ومع ذلك ، فإننا نريد تربة صحية وليست متدهورة لإنتاج محصول أعلى من المحاصيل لإطعام عدد متزايد من السكان. بسبب العناصر الغذائية في التربة ، تتلقى النباتات مغذياتها. بينما يعطي السماد الصناعي مغذيات محددة لمساعدة المحاصيل على النمو ، فإن زيادة المادة العضوية تساعد في بناء الميكروبات في التربة لزيادة الغلة.تساعد ممارسات الزراعة المتجددة مثل زراعة الغطاء ، والزراعة بدون حرث ، وإضافة الماشية من وقت لآخر ، على زيادة تنوع ووفرة الكائنات الحية الدقيقة.

كيف تؤثر التغيرات في التربة الميكروبية على المستقبل؟ هناك فوائد لزيادة المحتوى الجرثومي للتربة – لكنها ليست علمًا مثاليًا. تعيش الميكروبات المضافة فقط في التربة لمدة ثلاثة أشهر تقريبًا ويمكن بسهولة أن تلتقطها الميكروبات الأخرى. من الصعب تطبيقها – وهو أمر صعب بالنسبة لصغار المزارعين. أخيرًا ، إذا تم تطبيق الكثير لفترة طويلة جدًا ، فيمكن أن تشبع التربة بالأملاح والمواد المغذية.

ومع ذلك ، تستمر التقنيات في التحسن. إذا تمكنا من زراعة طعامنا بتربة أكثر صحة وتقليل جريان الأسمدة وخلق مغذيات أفضل في نباتاتنا وتربتنا ، فسيكون لدينا كوكب أكثر صحة وسكان أكثر صحة.

في المرة القادمة التي تحدق فيها في حفنة من التربة ، تعجب من القدرات الشافية والمتنامية لملايين الميكروبات الموجودة في يدك. بدأت التربة تتخلى عن أسرارها العديدة حول الدور الذي تلعبه الميكروبات في تعزيز الإنتاج الغذائي المستدام. سنكون أقل حاجة إلى الأسمدة ومدخلات المحاصيل الأخرى التي قد تضر بقدرتنا على تلبية الطلب المتزايد على المزيد من الغذاء – وسعينا إلى كوكب صحي. في الوقت نفسه ، يمكن أن تساعدنا مثل هذه التطورات في زراعة نباتات أقوى وأفضل من أجل مستقبل أكثر أمنًا غذائيًا. هناك الكثير لميكروبات التربة الصحية أكثر من مجرد الأوساخ. يكاد يكون رائعًا وواسعًا مثل التحديق في النجوم.