المناخ أنماط وتأثيرها على الإنتاجية الزراعية

ويعرِّف تقاطع أنماط المناخ والإنتاجية الزراعية حدود الأمن الغذائي العالمي، وبينما يدير المزارعون دائما تقلبات الطقس من سنة إلى أخرى، فإن استقرار النظم المناخية التي تشكل أساس دورات موسمية يمكن التنبؤ بها تشهد تغيرا سريعا، وأنماط المناخ مثل سلسلة النينيو الجنوبية، والرياح، ودراسة محاصيل شمال الأطلسي تفرض مباشرة التوزيع العالمي لدورة المحاصيل الحرارية والرطوبة.

ومن المتوقع أن يزداد الطلب العالمي على الأغذية زيادة كبيرة في العقود المقبلة، مما يتطلب رفعا كبيرا في الإنتاج السنوي من الأراضي الزراعية القائمة، وفي الوقت نفسه، يجب أن يتكيف القطاع مع المناطق المتطورة، والضغوط الناشئة للآفات والأمراض، وإمدادات المياه الأقل قابلية للتنبؤ، وتوفر هذه المادة استعراضا شاملا للأنماط المناخية السائدة التي تؤثر على المناطق الزراعية في العالم، وآليات التكيف الفيزيائي التي تؤثر على أصحاب المصلحة في مواجهة الأزمات.

The Principal Climate Patterns Shaping Global Agriculture

إن فهم العوامل الرئيسية لتقلبات المناخ هو الخطوة الأولى في توقع آثارها الزراعية، وتعمل هذه النظم المناخية على مختلف النطاقات الزمنية والمقاييس المكانية، وكثيرا ما تتفاعل مع بعضها البعض بطرق معقدة، ويمتد تأثيرها إلى ما يتجاوز مجرد التقلبات الجوية للتأثير على رطوبة التربة، وعلى السكان الحشريين، بل وحتى على النتائج الاجتماعية والاقتصادية للمجتمعات الزراعية.

El Niño Southern Oscillation (ENSO)

إن المنظمة هي أبرز العوامل التي تؤدي إلى تغير المناخ من سنة إلى أخرى، وهو ما ينشأ في المحيط الهادئ المداري، وهي تعمل في ثلاث مراحل متمايزة هي: المرحلة الدافئة (إل نينيو)، والمرحلة الباردة (لا نينيا)، والمرحلة المحايدة، وتؤثر الشبكة على الأنماط المناخية العالمية من خلال التحولات في التداول الجوي، مما يؤثر على سقوط الأمطار ودرجات الحرارة في المناطق الزراعية الرئيسية.

ويمكن أن يؤدي هذا التمزق في منطقة القرن الأفريقي إلى انخفاض معدلات نمو المياه في القارة البحرية (إندونيسيا والفلبين وماليزيا) وفي أجزاء من الهند، وهذه المناطق هي المنتجين العالميين الرئيسيين لظروف القمح والتوترات الزراعية في منطقة والكر.

La Niña represents the opposite phase, with cooler sea surface temperatures in the Pacific. This often results in increased rainfall over Australia, Southeast Asia, and India—which can boost yields but also carries a high risk of devastating floods and cyclones that damage crops and infrastructure. In the United States, La Niña often deepens drought conditions in the Southwest and Southern Plains, exacerbating water scarcity for irrigation, while bringing cooler, wetter weather to the Pacific Northwest that can delay planting and harvesting.

ومن الأهمية بمكان أن يؤدي توقيت مرحلة النمو في منطقة ما إلى حدوث تضخم في موسم النمو في المنطقة، مثلاً، إلى جعل النينيو الذي يتطور خلال الصيف المحوسب محاصيل القمح في أستراليا، بينما يمكن لمعهد لانيا القوي أن يؤخر بداية الموسم الهندي، ويؤثر على جداول زراعة الأرز، ويحتمل أن يقلل من العائدات.() وتوفر التطورات في التنبؤ الموسمي فترات تجريبية من عدة أشهر، وهي قيمة بالنسبة للتخطيط الزراعي والتخفيف من المخاطر().

نظم شهرية

والشهر هو انعكاسات موسمية واسعة النطاق لأنماط الرياح التي تولد مواسماً مبتلة وجافة متميزة للمناطق المتضررة، والشهر الصيفي الآسيوي هو الأهم، إذ يوفر نحو 70 إلى 80 في المائة من الأمطار السنوية لجنوب آسيا، ويمكن أن يؤدي ضعف أو تأخير مونسون إلى انتشار الجفاف، وفشل المحاصيل، والضائقة الاقتصادية لملايين المزارعين الذين يعتمدون على الزراعة المطرية، وعلى العكس من ذلك، فإن وجود بنية تحتية قوية للغاية.

كما أن شهر غرب أفريقيا حيوي أيضا بالنسبة لمنطقة الساحل، إذ يؤثر على الجدول الزمني الزراعي للمحاصيل الأساسية مثل الملونت والسيغوم، ويؤثر التباين في البزوغ والكثافة الموسمية تأثيرا قويا على الأمن الغذائي في هذه المنطقة المعرضة للجفاف، وبالمثل، يؤثر شهر أمريكا الشمالية على الولايات المتحدة الجنوبية الغربية القاحلة وأجزاء من المكسيك، حيث يكتسي سقوط الأمطار الصيفية الموثوقة أهمية حاسمة في زراعة المحاصيل مثل الذرة والفولية.

ويرتبط التقلبات الموسمية أيضاً بمحركات مناخية أوسع نطاقاً مثل الشبكة العالمية للتوحيد القياسي وديبول المحيط الهندي، مما يجعل هذه النظم عناصر مترابطة من المناخ العالمي، وتشكل حالات الاختلال التي تحدث في الأنماط الريحية بسبب تغير المناخ مخاطر كبيرة على الإنتاجية الزراعية وسبل كسب الرزق الريفية، ولا سيما في المناطق النامية الكثيفة السكان.

ساتل المحيط الهندي وشركة مادن - جوليان

إن ديبول المحيط الهندي ظاهرة مناخية تتسم بالاختلاف في درجات حرارة سطح البحر بين الأجزاء الغربية والشرقية من المحيط الهندي، كما أن مرحلة إيجابية من التخلص من النفايات، مع مياه أدفأ في غرب المحيط الهندي، كثيرا ما تؤدي إلى تفاقم الجفاف في أستراليا وإندونيسيا بينما تجلب الأمطار الغزيرة والفيضانات إلى شرق أفريقيا، وعلى العكس من ذلك، فإن مرحلة سلبية من التخلص من الذخائر المتفجرة تتجه نحو جعل الظروف السائدة في أستراليا وإندونيسيا أكثر جفافا في أفريقيا الشرقية.

إن التذبذب الذي يمتد من 30 إلى 60 يوماً هو اضطراب مداري يمتد شرقاً حول العالم، ويؤثر على توقيت وشدة العطلات الموسمية وتشكيل الأعاصير المدارية، ويمكن أن يُعدل نظام إدارة الطاقة الشمسية أنماط التهطال القصيرة الأجل، التي تؤثر على قرارات الغرس وتفشي الآفات، ويمكن أن يؤدي تفاعله مع المنظمة إلى التنبؤ بمواقف الطقس المتطرف المحلية أو التخفيف منها.

Direct and Indirect Mechanisms: How Climate Variability Affects Crop Physiology and Yields

وتترجم أنماط المناخ إلى آثار زراعية من خلال الضغوط الفيزيولوجية المباشرة على المحاصيل، وكذلك من خلال الآثار غير المباشرة على صحة التربة، والسكان الحشريين، وتوافر المياه، ويعد فهم هذه الآليات عاملاً أساسياً في وضع استراتيجيات تكيف محددة الأهداف والحفاظ على الإنتاجية في ظل الظروف المناخية المتغيرة.

أوقات الدوام ويومات الدرجة المتنامية

ولكل نوع من أنواع المحاصيل مجموعة محددة من الاحتياجات الحرارية لإكمال دورة نموه، التي تقاس عادة في أيام الرنة المتزايدة، ويمكن أن تؤدي درجات الحرارة العالية خلال مراحل النمو الحساسة، مثل ضخ الزهور أو ملء الحبوب، إلى خفض شديد في العائد، وعلى سبيل المثال، فإن الذرة المعرضة لدرجات الحرارة التي تتجاوز 35 درجة مئوية أثناء تجارب تذبذب حرير الزهرة وتعقيم الملوثات، مما يؤدي إلى ضعف مجموعة الكيبل وانخفاض كبير في العائد.

ويعاني القمح من الضعف بوجه خاص أثناء ملء الحبوب، عندما يتسارع الضغط الحراري بالسنين ويخفض وزن الكبريت ورقمه، وبالمثل، تتطلب أشجار الفاكهة المتقلبة مثل التفاح والكرز والآلوز عدداً من ساعات البرد خلال الشتاء لضمان كسر البرود المناسب وكسر الفواكه، وتخفض الشتاء المشتعلة من تراكم البرد، مما يؤدي إلى تباطؤ في الزهر وانخفاض في إنتاج الفواكه.

ويحول تغير المناخ تراكمات عوامل التصحر وتدهور الأراضي والجفاف، مما يغير بشكل فعال طول وتوقيت المواسم المتنامية، وقد يتيح ذلك في بعض المناطق دورات متعددة للزراعة سنويا، ولكن في مناطق أخرى، يؤدي إلى اختصار المواسم وانخفاض الإنتاجية، كما أن أدوات نموذج المحاصيل التي تتضمن حسابات الديوكسينات العالمية ذات أهمية حاسمة في التنبؤ بهذه التغييرات وتوجيه جداول الزراعة.

توافر المياه: الجفاف والفيضانات

الجفاف هو أكثر الكوارث الطبيعية تكلفة بالنسبة للزراعة العالمية، مما يقلل من التوسع في مساحة الورق، والمعدلات الاصطناعية الضوئية، ونقل الكربوهيدرات إلى تطوير الحبوب، ويؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى تفاقم آثار الجفاف من خلال زيادة العجز في ضغط البخار الجوي، الذي يزيد من فقدان المياه من أوراق النباتات وتبخر التربة، ويعجل بإجهاد الجفاف حتى عندما يكون هناك انخفاض في مستوى حرارة التربة.

ومن جهة أخرى، تتسبب أحداث سقوط الأمطار الشديدة في تلوث المياه والحرمان من الأوكسجين (الهيومكسيا) في المناطق الجذرية، وفي إلحاق الضرر بالنظم الجذرية والحد من المغذيات، كما أن التزود بالفيضانات يروج للأمراض الفطرية والبكتيرية التي يمكن أن تدمر المحاصيل، ويمكن أن يقلل التجاوزات أثناء الحصاد من جودة الحبوب بتشجيع النمو المميت وتلوث الكاكاوين، مما يؤثر على سلامة الأغذية وقابلية السوق.

ومن المتوقع أن تزيد حالات الجفاف والفيضانات على السواء من تواتر وشدة تغير المناخ، مما يشكل تحديات معقدة لإدارة المياه في الزراعة.

ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وكثافة المغذيات

(ج) إن ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي له تأثير بيولوجي مباشر على النباتات، ولا سيما المحاصيل من نوع C3 مثل الأرز والقمح والفول الصويا، ويمكن أن يؤدي ارتفاع ثاني أكسيد الكربون إلى تعزيز الكفاءة الاصطناعية للصور وتحسين كفاءة استخدام المياه عن طريق الحد من السلوكيات المميتة، مما قد يؤدي إلى زيادة الكتلة الحيوية والعائدات.

غير أن تجارب الإثراء المتعدد لثاني أكسيد الكربون بالمجان أظهرت نتائج حاسمة، وفي حين أن الغلة قد تزيد، فإن تركيز البروتين والمغذيات الدقيقة الأساسية مثل الزنك والحديد في محاصيل أساسية تتناقص، وهي ظاهرة معروفة بـ " تأثير التآكل المغذي " ، وهذا الانخفاض في نوعية التغذية له آثار صارخة على صحة الإنسان، ولا سيما في البلدان النامية التي تعتمد فيها المواد الغذائية اعتماداً كبيراً على المغذيات الدقيقة.

ولذلك، فإن تقييم الإنتاجية الزراعية في ظل تغير المناخ يتطلب إدماج مقاييس حجم العائد والكثافة التغذوية على حد سواء لفهم آثار الأمن الغذائي فهماً كاملاً.

متلازمة الآفات والأمراض

ويغير تقلبات المناخ النطاقات الجغرافية، ومعدلات الإنجاب، وبقائهم على الآفات الزراعية والمسببات للأمراض، حيث تتيح درجات الحرارة المروية للآفات مثل دودة جيش الفال التوسع في القارات والارتفاعات الجديدة، مما يهدد المحاصيل التي لم تكن قد تعرضت لها في السابق، ويزيد معدل الشتاء في ارتفاع معدلات البقاء في العديد من الآفات الحشرية والمسببات المسببة للمرضات الفطريات، مما يؤدي إلى ارتفاع كثافة السكان.

كما أن التغيرات في الرطوبة وأنماط سقوط الأمطار ودرجات الحرارة تؤثر أيضاً على ديناميات تفشي الأمراض، مثل صدأ القمح ومرض الصويا الذي يزدهر في ظل ظروف معينة من الرطوبة ودرجات الحرارة، ويرتبط انتشارها بأورام المناخ، ويضيف ارتفاع ضغط الآفات والأمراض طبقة أخرى من المخاطر إلى النظم الزراعية، ويستلزم في كثير من الأحيان استخداماً أكبر لمبيدات الآفات واستراتيجيات متكاملة لإدارة الآفات.

مستودعات التأهّب والأمن الغذائي الإقليمية

إن تأثير أنماط المناخ على الزراعة ليس موحداً في جميع أنحاء العالم، فبعض المناطق أكثر ضعفاً بحكم جغرافيتها، والاعتماد على الزراعة التي تغذيها الأمطار، والعوامل الاجتماعية والاقتصادية، والقدرة المحدودة على التكيف، وتحديد هذه البؤر الساخنة أمر حاسم لاستهداف استثمارات التكيف والتدخلات الإنسانية.

أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى

إن أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى هي مركز ضعف المناخ في الزراعة، حيث أن نظم الزراعة هي في الغالب مطحنة بالأمطار، مع إمكانية محدودة جدا للوصول إلى الهياكل الأساسية للري، وتقضي أحداث المنظمة بشدة على نجاح أو فشل الأمطار القصيرة في شرق أفريقيا، وهي فترة حاسمة لإنتاج الذرة والفيوران، وأدت دورات الجفاف المتكررة في القرن الأفريقي إلى انتشار وفيات المواشي وفشل المحاصيل وأزمات غذائية حادة.

وتركز الجهود الرامية إلى بناء القدرة على التكيف في هذه المنطقة على تطوير أصناف المحاصيل التي تحتمل الجفاف، وتحسين تقنيات حفظ التربة والمياه، وتنفيذ خطط تأمين قائمة على مؤشرات لتوفير الحماية المالية لصغار المزارعين، كما أن خدمات التكيف والمعلومات المناخية المجتمعية هي أيضا عناصر حيوية لتعزيز الأمن الغذائي.

جنوب وجنوب شرق آسيا

ويهيمن على الزراعة في جنوب وجنوب شرق آسيا، التي تسكن مئات الملايين من صغار المزارعين، الأرز ونُظم القمح، وتشكل أحواض الأنهار في الهندوس وغانغس، التي تغذيها غلايسيان، حجر الأساس للزراعة المروية الواسعة النطاق، ويهدد تغير المناخ تهديدا مزدوجا: زيادة كثافة وتنوع الفيضانات الموسمية، والهبوط الطويل الأجل في المياه الجليدية التي تحافظ على مياه الأنهار الجافة.

ويؤثر ضغط الحرارة بالفعل على غلات القمح في الهند وباكستان، في حين أن أصناف الأرز المتسامحة في الفيضانات قد نُشرت بنجاح للتخفيف من آثار التوحيدات المتصلة بالمون، وبالإضافة إلى ذلك، فإن تطفل المياه المالحة في المناطق الساحلية بسبب ارتفاع مستوى سطح البحر يهدد إنتاج الأرز في بلدان مثل بنغلاديش وفيتنام.

إن تعزيز الهياكل الأساسية للري، وتعزيز أصناف المحاصيل التي تقاوم المناخ، وتحسين نظم الإنذار المبكر بالظواهر الجوية البالغة الشدة، هي استراتيجيات رئيسية يجري السعي إليها لحماية الزراعة في هذه المنطقة الحيوية.

أمريكا اللاتينية

إن إنتاج الصويا والذرة في أمريكا اللاتينية، لا سيما في البرازيل والأرجنتين، معرض بشدة للتغيرات التي تتفاوت بين الكائنات الحية في أمريكا اللاتينية، حيث يواجه سيرادو البرازيلية، وهي حدود زراعية كبيرة، مخاطر من انخفاض معدلات سقوط الأمطار بفعل إزالة الغابات، مما قد يقلص الموسم المتزايد ويزيد من ضعف الجفاف، حيث يضطر إنتاج البن في جميع أنحاء أمريكا الوسطى إلى ارتفاع درجات الحرارة، ويزيد من انتشار صدأة البن والأنماط المتغيرة.

ويعد تطوير سلاسل الإمداد بمقاومة المناخ لمحاصيل السلع الأساسية محور تركيز رئيسي للشركات الغذائية المتعددة الجنسيات العاملة في هذه المنطقة، وتشمل الجهود تنويع حافظات المحاصيل والاستثمار في نظم الحراجة الزراعية واعتماد ممارسات مستدامة لإدارة الأراضي من أجل الحفاظ على التربة والموارد المائية.

استراتيجيات التكيف والتخفيف من آثار الكوارث من أجل مستقبل متجدد

وتتطلب معالجة التحديات التي تطرحها الأنماط المناخية المتغيرة اتباع نهج منهجي يجمع بين الممارسات الزراعية والابتكار التكنولوجي والتحسينات الوراثية وأطر السياسات الداعمة، ويعزز التكيف الناجح القدرة على التكيف مع تغير المناخ مع تعزيز الاستدامة والحد من انبعاثات غازات الدفيئة.

Climate-Smart Agriculture (CSA)

إن الزراعة الذكية للمناخ إطار شامل مصمم لتوجيه عملية تحويل النظم الغذائية، ويستند إلى ثلاثة دعائم: زيادة الإنتاجية والدخل على نحو مستدام، وتكييف وبناء القدرة على التكيف مع تغير المناخ، والحد من انبعاثات غازات الدفيئة، وتشجع الوكالة الممارسات المتكاملة التي تحسن صحة التربة، وإدارة المياه، والتنوع البيولوجي.

• وتخفض الحراثة الحفظ اضطراب التربة، وتحسن الاحتفاظ بالرطوبة وهيكل التربة.
• وتدمج الغابات الزراعية الأشجار في النظم الزراعية، وتوفر الظل، وتعزز التدوير المغذي، وتعزل الكربون.
• وتُفضّل الإدارة المتكاملة للمغذيات استخدام الأسمدة إلى الحد الأمثل لتحسين تغذية المحاصيل وخفض الانبعاثات.
• وتحافظ الإدارة الفعالة للمياه، بما في ذلك جمع مياه الأمطار والري بالتنقيط، على موارد المياه وتحافظ على رطوبة التربة أثناء النوبات الجافة.

ويتطلب اعتماد نظام تقييم المخاطر المؤسسية بناء القدرات، والحصول على التمويل، والسياسات الداعمة التي تحفز على الممارسات المستدامة بين صغار الملاك والمزارعين التجاريين على السواء.

التدخلات التكنولوجية والتجهيزات الدقيقة

وتوفر التكنولوجيا أدوات قوية لإدارة المخاطر المناخية في الزراعة، وتؤثر الزراعة الدقيقة على النظام العالمي لتحديد المواقع، وأجهزة استشعار رطب التربة، والصور الساتلية من أجل تحقيق الحد الأمثل من الري، والتخصيب، ومكافحة الآفات، والحد من النفايات، وتعزيز كفاءة استخدام المدخلات، وهذه التكنولوجيات تمكن المزارعين من تكييف الممارسات مع تقلبات المناطق المحلية، وتحسين القدرة على مواجهة المناخ المتطرف.

وتدمج نظم دعم القرارات التنبؤات الجوية المحلية، ونماذج نمو المحاصيل، وبيانات مراقبة الآفات لتقديم توصيات إدارة آنية، فعلى سبيل المثال، يمكن للمزارعين تعديل تواريخ الزراعة استنادا إلى الأمطار المتوقعة أو تطبيق علاجات الآفات المستهدفة فقط عندما يتم استيفاء العتبات، مما يقلل من الاستخدام الكيميائي غير الضروري.

وتُوصل الابتكارات مثل الري بالتنقيط المياه مباشرة إلى جذور النباتات، وتخفض بشدة الاستهلاك مقارنة بالري التقليدي للفيضانات.() وتتيح الزراعة البيئية الخاضعة للمراقبة، بما فيها الدفيئة والزراعة الرأسية، مساراً لفكك إنتاج المحاصيل ذات القيمة العالية من تقلبات المناخ الخارجي كلية، وإن كانت تقتصر حالياً على محاصيل وسياقات محددة.

تحسين جينية وتنوع أحضاري

ويعجل التوليد التقليدي والتكنولوجيا الحيوية الحديثة بتطوير أصناف المحاصيل التي تقاوم المناخ، وقد أدى إنشاء أنواع من الأرز المتسامح مع الفيضانات، مثل خطوط التراجع الجيني في SUB1، إلى حماية ملايين الهكتارات في آسيا من الفيضانات الموسمية، ويتزايد فحص المبردات للمصارف الجينية وأقارب المحاصيل البرية لتحديد صفات تولد التسامح الحراري، ومقاومة الجفاف، ومقاومة الآفات والأمراض.

ويعزز الحفاظ على التنوع البيولوجي الزراعي واستخدامه قدرة النظام على التكيف من خلال تنويع الموارد الجينية ونظم المحاصيل، وينشر تنويع المحاصيل المخاطر، ويدعم خدمات النظم الإيكولوجية مثل التلوث ومكافحة الآفات، ويحسن صحة التربة، ويمكن لإدماج المعارف التقليدية مع برامج التوالد العلمي أن يعجل في توفير الأصناف المكيفة محليا.

الدعم السياساتي والمؤسسي

ويتطلب التكيف الفعال مع المناخ في الزراعة أيضاً سياسات تمكينية وأطر مؤسسية، وتضطلع الحكومات والمنظمات الدولية بدور حيوي في:

• الاستثمار في الهياكل الأساسية التي تقاوم المناخ مثل الري، ومرافق التخزين، وشبكات النقل.
• دعم خدمات البحث والإرشاد لنشر الممارسات والتكنولوجيات المتعلقة بالنشاط المناخي.
• Establishing early warning systems and climate information services tailored to farmers’ needs.
• تيسير الحصول على الائتمان والتأمين والأسواق للحد من الضعف وتشجيع الاستثمارات المستدامة.
• تعزيز أمن حيازة الأراضي لتشجيع الإدارة الطويلة الأجل للموارد الطبيعية.

ومن الضروري اتباع نُهج تعاونية تشرك المزارعين والعلماء وصانعي السياسات والجهات الفاعلة في القطاع الخاص من أجل الارتقاء باستراتيجيات التكيف الفعالة وضمان الأمن الغذائي في ظل الظروف المناخية المتغيرة.

خاتمة

وتؤثر أنماط المناخ مثل الشبكة العالمية للتوحيد القياسي، والرياح، وديبول المحيط الهندي، وضغوط مادن - جوليان في الإنتاج الزراعي العالمي بشكل عميق من خلال التأثير على درجة الحرارة، وسقوط الأمطار، والظواهر الجوية البالغة الشدة، وتؤثر هذه الأنماط على فيزياء المحاصيل، وتوافر المياه، والآفات، والضغوط المرضية، وتنتج في نهاية المطاف كمية ونوعية، وتبرز أوجه الضعف الإقليمية الحاجة الملحة إلى استراتيجيات التكيف المصممة التي تجمع بين الزراعة المناخية والمؤازمة.

ومن الأهمية بمكان بناء نظم غذائية مرنة قادرة على مواجهة التحديات المتزايدة التي يشكلها تغير المناخ وتغيره، وذلك من خلال تحسين التنبؤ والإدارة المتكاملة للمخاطر والابتكار التعاوني، يمكن لأصحاب المصلحة الزراعيين أن يخففوا من المخاطر ويغتنموا الفرص لتغذية عدد متزايد من السكان بصورة مستدامة في المستقبل غير المؤكد للمناخ.