سلالة أرز جديدة قد تُخفّض انبعاثات الميثان بنسبة 70%

يُغذّي الأرز (Oryza sativaوO. 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 8.96طن/هكتار). يستكشف هذا المقال تاريخ الأرز، وتصنيفه، وإنتاجه، واستهلاكه، ونفاياته، وانبعاثات الميثان، وآفاق هذه السلالة الرائدة ومستقبلها.

نبات الأرز.

1. نشأة الأرز وتاريخه.

نشأ الأرز في مركزين للتدجين:

• أوريزا ساتيفا في منطقة نهر اليانغتسي (قبل حوالي 13500-8200 عام).

• أوريزا غلابيريما في غرب أفريقيا (قبل حوالي 3000 عام).

انتشر في جميع أنحاء آسيا بحلول عام 5000قبل الميلاد، ووصل إلى أفريقيا وأوروبا والأمريكتين مع العصور الوسطى والاستعمارية. على مدى آلاف السنين، تطور الأرز الآسيوي إلى مجموعتين فرعيتين رئيسيتين: إنديكا (حبة طويلة، استوائية) وجابونيكا (حبة قصيرة، معتدلة) - وهما عنصران أساسيان اليوم في تربية المحاصيل والزراعة.

2. تصنيف الأرز.

نباتي:

• يشمل الأرز الآسيوي (الآسيوي) إنديكا وجابونيكا.

• أرز أفريقي (O. glaberrima).

الخصائص الزراعية:

· 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.

• يتراوح الإنتاج السنوي بين 795 و800 مليون طن من الأرز (حوالي 543 مليون طن من الأرز المطحون) في الفترة 2023-2024.

• تجاوزت المساحة المحصودة 144 مليون هكتار، بمتوسط

إنتاج يبلغ حوالي 4.7 طن للهكتار.

• أكبر ثلاثة منتجين في عام ٢٠٢٤: الصين (٢٠٨ ملايين طن)، والهند (٢٠٥ ملايين طن)، وبنغلاديش (٥٨ مليون طن) - تُشكل معًا حوالي ٥٩٪ 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 ٩٠٪ من إنتاج الأرز .

• من بين أكبر المصدرين (تقديرات عام ٢٠٢٥: حوالي ٢٢.٥ 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 ٥٨ كجم/سنة، بينما يتراوح في آسيا بين ٧٥ و١٠٠ كجم/سنة.

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 58 كجم؛ الأعلى في بنغلاديش واليابان (حوالي 100 كجم فأكثر).

• 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.

• قشور الأرز: تُحرق للحصول على طاقة الكتلة الحيوية؛ وتُستخدم في الرماد، ومواد البناء، والعزل.

• النخالة: تُعالج لتحويلها إلى زيت (حوالي 3-4% 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 الدائرية 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.

• 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 LFHEفي خفض الانبعاثات.

• تُعدّ LFHEفريدة 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 - وقد تمت الموافقة بالفعل على الأوكسانتيل لعلاج 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 ٩٠٪).

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 LFHEقيمةً 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 LFHEفي تشكيل هذا النمو بشكلٍ مستدام.

الخلاصة.

يُمثل أرز LFHEتقاطعًا 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.