سلالة أرز جديدة قد تُخفّض انبعاثات الميثان بنسبة 70%
يُغذّي الأرز (Oryza sativa وO. glaberrima) أكثر من 3.5 مليار شخص حول العالم، حيث يُوفّر حوالي 20% من السعرات الحرارية المُتناولة عالمياً. ومع ذلك، تُعدّ زراعة الأرز مسؤولة عن حوالي 12-13% من انبعاثات الميثان البشرية، وهو غاز دفيئة قوي. يُوفّر صنف أرز جديد مُهجّن، منخفض الفومارات وعالي الإيثانول (LFHE)، وسيلةً لخفض هذه الانبعاثات بنسبة تصل إلى 70% مع تحقيق غلة عالية (حوالي 8.96 طن/هكتار). يستكشف هذا المقال تاريخ الأرز، وتصنيفه، وإنتاجه، واستهلاكه، ونفاياته، وانبعاثات الميثان، وآفاق هذه السلالة الرائدة ومستقبلها.
قراءة مقترحة
نبات الأرز.
1. نشأة الأرز وتاريخه.
نشأ الأرز في مركزين للتدجين:
محطات انتشار الأرز وتطوره
التدجين الآسيوي
أوريزا ساتيفا ظهر في منطقة نهر اليانغتسي قبل حوالي 13500-8200 عام.
التدجين الأفريقي
أوريزا غلابيريما تدجّن في غرب أفريقيا قبل حوالي 3000 عام.
الانتشار الإقليمي والعالمي
انتشر في أنحاء آسيا بحلول 5000 قبل الميلاد، ثم وصل إلى أفريقيا وأوروبا والأمريكتين في العصور الوسطى والاستعمارية.
التمايز الوراثي الزراعي
تطور الأرز الآسيوي إلى مجموعتين رئيسيتين: إنديكا طويلة الحبة الاستوائية، وجابونيكا قصيرة الحبة المعتدلة.
2. تصنيف الأرز.
نباتي:
• يشمل الأرز الآسيوي (الآسيوي) إنديكا وجابونيكا.
• أرز أفريقي (O. glaberrima).
الخصائص الزراعية:
أبرز محاور تصنيف الأرز زراعياً
النظام البيئي
يُصنَّف الأرز وفق البيئة التي يُزرع فيها، بين أنظمة تعتمد على الأمطار والمرتفعات وأخرى تقوم على السهول المروية والمنخفضات.
مورفولوجيا الحبوب
يشمل التصنيف شكل الحبة وطولها، ما يميز بين الأنواع الطويلة والمتوسطة والقصيرة الحبة.
سمات الجودة
تؤثر اللزوجة والرائحة وطريقة الطهي في تقييم الجودة وفي أهداف التربية المتعلقة بالغلة والقدرة على التكيف المناخي.
· النظام البيئي: أمطار/مرتفعات مقابل سهول مروية/منخفضات.
· مورفولوجيا الحبوب: طويلة، متوسطة، أو قصيرة الحبة.
· سمات الجودة: محتوى الأميلوز (الذي يؤثر على اللزوجة)، والرائحة (مثل البسمتي والياسمين)، وطريقة الطهي. تؤثر هذه السمات على أهداف التربية فيما يتعلق بالغلة والقدرة على التكيف مع المناخ.
حبوب الأرز من أصناف مختلفة في المعهد الدولي لبحوث الأرز
3. الإنتاج العالمي للأرز.
مؤشرات رئيسية للإنتاج العالمي
| المؤشر | القيمة | الملاحظة |
|---|---|---|
| الإنتاج السنوي | 795-800 مليون طن | في الفترة 2023-2024 |
| الأرز المطحون | حوالي 543 مليون طن | جزء من الإجمالي السنوي |
| المساحة المحصودة | أكثر من 144 مليون هكتار | على مستوى العالم |
| متوسط الإنتاجية | حوالي 4.7 طن/هكتار | متوسط عالمي |
| أكبر المنتجين | الهند، الصين، بنغلاديش | يشكلون معًا نحو 62% من الإنتاج العالمي |
منذ عام 2000، ازداد إنتاج الأرز (البرتقالي)، إلا أن حصته من إجمالي إنتاج المحاصيل انخفضت
4. توزيع الإنتاج العالمي للأرز.
• تُمثل آسيا حوالي 90% من إنتاج الأرز.
• من بين أكبر المصدرين (تقديرات عام 2025: حوالي 22.5 مليون طن): الهند، تليها تايلاند وفيتنام reuters.com+1reuters.com+1.
• تعتمد أفريقيا والأمريكتان بشكل كبير على هذه الصادرات؛ حيث يمكن أن يتجاوز استهلاك الفرد هناك 58 كجم/سنة، بينما يتراوح في آسيا بين 75 و100 كجم/سنة.
90%
آسيا وحدها تمثل نحو تسعة أعشار إنتاج الأرز العالمي، ما يجعل أي تغير في إنتاجها أو صادراتها مؤثرًا في السوق الدولية.
إنتاج الرز في عام 2021
5. الاستهلاك العالمي للأرز.
• في الفترة 2023-2024، مثّل الاستهلاك العالمي إنتاجًا بلغ حوالي 524 مليون طن، مما يعكس توازنًا ضيقًا بين العرض والطلب.
• نصيب الفرد: آسيا (75-100 كجم)؛ المتوسط العالمي حوالي 65 كجم؛ ومن بين الأعلى بنغلاديش (أكثر من 100 كجم بكثير).
• سيطر الاستهلاك المحلي، مع تداول حوالي 8% فقط منه دوليًا.
إنتاج الرز في عام 2021
6. أنواع وحجم مخلفات إنتاج الأرز.
• المخلفات: القش، والقشر، والنخالة، وبقايا المحاصيل.
• يُشكل الأرز ثاني أكبر محصول بعد الذرة؛ يتحول حوالي 80% من الكتلة الحيوية للنبات إلى نفايات.
• مع إنتاج حوالي 800 طن متري من الأرز، يُنتج ما يقارب 1.2-1.6 جيجا طن من القش والقشور سنويًا (1-2 ضعف الكتلة الحيوية للأرز).
• يُعد حرق النفايات في المزارع أمرًا شائعًا، مما يُساهم في تلوث الهواء.
7. استخدامات وتطبيقات نفايات الأرز.
مسارات الاستفادة من مخلفات الأرز
تتوزع الاستفادة من نفايات الأرز بين الطاقة والمواد الصناعية والتغذية وتحسين التربة، بما يقلل الحرق والانبعاثات.
قشور الأرز
تُحرق لإنتاج طاقة الكتلة الحيوية وتدخل في الرماد ومواد البناء والعزل.
النخالة
تُعالج لإنتاج الزيت والعلف الحيواني ومكملات غذائية نشطة بيولوجيًا.
القش
يُستخدم كفرش وعلف وركيزة للفطر وسماد وفحم حيوي.
بقايا المحاصيل
تُحفظ لكربون التربة أو تُدمج عبر تحسينات نظم الري المكثف والري بالتنقيط.
• قشور الأرز: تُحرق للحصول على طاقة الكتلة الحيوية؛ وتُستخدم في الرماد، ومواد البناء، والعزل.
• النخالة: تُعالج لتحويلها إلى زيت (حوالي 10-23% من النخالة)، وعلف للحيوانات، ومكملات غذائية نشطة بيولوجيًا.
• القش: يُستخدم كفرش/علف للماشية، وركيزة للفطر، وسماد، وفحم حيوي.
• بقايا المحاصيل: تُحفظ بشكل متزايد لكربون التربة، أو تُدمج من خلال تحسينات نظام الري المكثف/الري بالتنقيط (SRI/AWD) en.wikipedia.org.
• يُعزز التثمين الدائري ويُقلل من انبعاثات الميثان الناتجة عن التحلل أو الحرق.
8. حجم انبعاثات الميثان من الأرز.
• تُنتج حقول الأرز ما بين 12% و13% من إجمالي الميثان الناتج عن النشاط البشري، أي ما يُعادل حوالي 0.7 جيجا طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون سنويًا.
• يُفاقم الاحتباس الحراري الانبعاثات، خاصةً مع ارتفاع درجات الحرارة والفيضانات المُمتدة.
9. سلالة الأرز الجديدة: LFHE.
• حدد الباحثون نوعين رئيسيين من مُفرزات الجذور: فومارات (يُحفز إنتاج الميثان) وإيثانول (يُثبطه). thedebrief.org+5pubmed.ncbi.nlm.nih.gov+5phys.org+5.
قاموا بتهجين أرز غير معدل وراثيًا يجمع بين إنتاجية منخفضة من الفومارات ونسبة عالية من الإيثانول (LFHE) من خلال تهجين سلالة موروثة (مثل هيجينغ) مع سلالة عالية الغلة.
مقارنة بين السلالة القياسية وLFHE
انبعاثات ميثان أعلى مقارنة بالسلالة الجديدة، مع إنتاجية تقاس بالمعايير المعتادة.
انخفاض يقارب 70% في انبعاثات الميثان مع غلة تبلغ 8.96 طن/هكتار، أي قرابة ضعف المتوسط العالمي.
• أظهرت التجارب الميدانية (3 سنوات، مواقع صينية متعددة) ما يلي:
• تُظهر التجارب الميدانية (3 سنوات، مواقع صينية متعددة) ما يلي:
- انخفاض بنسبة 70% تقريبًا في انبعاثات الميثان مقارنةً بالمعيار
- العائد: 8.96 طن/هكتار، أي ما يُقارب ضعف المتوسط العالمي.
10. تفسير دور LFHE في خفض الانبعاثات.
كيف تساعد LFHE على خفض الميثان
خفض الفومارات
السلالة الجديدة تقلل من المُفرزات الجذرية التي تُحفز إنتاج الميثان.
رفع الإيثانول
زيادة الإيثانول في المُفرزات الجذرية تسهم في تثبيط إنتاج الميثان.
الحفاظ على الغلة
يحدث الخفض في الانبعاثات دون تأثير سلبي على المحصول لأن التطوير تم بوسائل تربية تقليدية مع الحفاظ على الأداء الإنتاجي.
تعظيم الأثر عند التوسع
الاعتماد الواسع، مع دمج LFHE في ممارسات مثل AWD وSRI وتعديلات التربة، قد يرفع التخفيضات إلى مستويات أكبر.
• تُعدّ LFHE فريدة من نوعها: فهي تُخفّض انبعاثات الميثان بشكل كبير دون تأثير سلبي على العائد، باستخدام أساليب التربية التقليدية.
• إذا تم اعتماد هذه السلالة على نطاق واسع، فقد تُخفّض انبعاثات الميثان المرتبطة بالأرز بمقدار 0.48 جيجا طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون سنويًا (70% من 0.7 جيجا طن تقريبًا).
• يُضاف إلى استراتيجيات التخفيف الأخرى - مثل الري بالتنقيط المائي (AWD)، والري بالتكثيف الإشعاعي (SRI)، وتطبيق الأوكسانتيل/الإيثانول في التربة (~60%) - مما يُتيح فرصًا لتحقيق تخفيضات تصل إلى 90%.
11. نجاح وانتشار سلالة LFHE.
• شملت التجارب مناطق زراعية بيئية متنوعة في الصين والسويد.
• يُبسط كونها خالية من الكائنات المعدلة وراثيًا إجراءات الموافقة التنظيمية، إلا أنها تتطلب تسجيلًا رسميًا (على سبيل المثال، في الصين عبر Green Rice Sweden) advancedsciencenews.com.
• يستكشف الباحثون التسميد المُعزز بالأوكسانتيل - ويُستخدم الأوكسانتيل كمضاد لبعض الديدان.
• سيحتاج اعتماد هذه السلالة إلى حوافز حكومية، ودعم إرشادي، وائتمانات كربونية (مثل منهجيات Verra VCS) لتعويض التكاليف الأولية.
١٢. مستقبل تطوير الزراعة عالية الحرارة (LFHE).
تشمل مجالات التركيز ما يلي:
١. التربية الخاصة بكل منطقة: تكييف الزراعة عالية الحرارة (LFHE) لتلائم المناطق المعرضة للحرارة والجفاف في آسيا وأفريقيا وأمريكا اللاتينية.
٢. توسيع نطاق أنظمة البذور: توزيع بذور عالية الجودة على صغار المزارعين.
٣. دمج تمويل الكربون: مقاييس تشاركية في سوق الكربون الطوعي.
٤. تحسين وراثي إضافي: دمج مقاومة الآفات والأمراض والإجهادات غير الحيوية من خلال الانتقاء بمساعدة الواسمات.
٥. كيمياء التربة في المزرعة: الجمع بين الزراعة عالية الحرارة (LFHE) والري بالتنقيط (AWD/SRI) وتعديلات التربة بالأوكسانتيل/الإيثانول لتحقيق خفض مضاعف للانبعاثات (حوالي 90%).
١٣. مستقبل إنتاج واستهلاك الأرز.
• مع الزراعة عالية الحرارة (LFHE)، يمكن أن تصبح أنظمة الأرز ذكية مناخيًا دون التضحية بالإنتاجية.
• التأثيرات المتتالية المتوقعة: أسواق أرز "صديقة للمناخ" عالية الجودة، وتحسن دخل المزارعين، واستخدام الموارد بكفاءة.
• تشير التوقعات إلى أن المعروض العالمي من الأرز سيتجاوز الطلب في 2024/2025، مما سيضغط على الأسعار (390 دولارًا ± 10 دولارات للطن للأرز المكسور بنسبة 5%)؛ ويمكن أن يُضيف استخدام أرز LFHE قيمةً إضافيةً في المراحل اللاحقة.
• بحلول عام 2035، قد يصل حجم إنتاج الأرز العالمي إلى 858 مليون طن، مع سوقٍ تُقدر قيمته بحوالي 536 مليار دولار. ويمكن أن يُسهم اعتماد استخدام أرز LFHE في تشكيل هذا النمو بشكلٍ مستدام.
الخلاصة.
يُمثل أرز LFHE تقاطعًا تحويليًا بين العلم والاستدامة: فهو يُقلل انبعاثات الميثان بنسبة 70% دون خسارة في المحصول، مما يُعزز الأمن الغذائي والقدرة على التكيف مع تغير المناخ. إن التبني الواسع النطاق - بدعم من التربية، ودعم السياسات، وتمويل الكربون، ومشاركة المزارعين - يمكن أن يُقلل بشكل كبير من انبعاثات غازات الدفيئة الزراعية. وكجزء من استراتيجيات شاملة، يُمهّد هذا التقدم الطريق لزراعة الأرز نحو مستقبل أقل انبعاثات وأكثر أداءً.