ويكتسي فهم الآثار البيئية للممارسات الزراعية أهمية أساسية في التصدي لتغير المناخ وتعزيز الزراعة المستدامة، إذ أن العمليات الزراعية المختلطة، التي تدمج زراعة المحاصيل وتربية المواشي على نفس الأرض، لها آثار كربونية متميزة تكون أكثر تعقيداً في كثير من الأحيان لتقييم أكثر من المزارع ذات التركيز الواحد، وينشأ هذا التعقيد من مصادر متنوعة لانبعاثات غازات الدفيئة، ومن التفاعلات بين نظم إنتاج المحاصيل والحيوانات، ويقلل تقييم الآثار البيئية المتباينة في مجال استخدام الموارد الزراعية.

تحديد عمليات الزراعة المختلطة

والزراعة المختلطة هي نظام زراعي يزرع فيه المزارعون المحاصيل ويربيون الماشية في نفس المزرعة في وقت واحد، ويستخدمون في كثير من الأحيان العلاقات التكافلية بين العنصرين لتحسين الإنتاجية والاستدامة عموما، وقد درجت هذه الممارسة المتكاملة على مدى قرون، ولا تزال سائدة في جميع أنحاء العالم، ولا سيما في المزارع الصغيرة والمتوسطة الحجم.

وعلى عكس المزارع المتخصصة التي تركز فقط على المحاصيل أو الحيوانات، تستفيد المزارع المختلطة من إعادة تدوير الموارد - على سبيل المثال، باستخدام مخلفات المحاصيل كتغذية حيوانية أو رطبة كسماد عضوي، ويمكن لهذا التآزر أن يقلل من احتياجات المدخلات الخارجية ويعزز التدوير المغذي داخل النظام الإيكولوجي الزراعي، غير أن تنوع أنشطة الإنتاج يستحدث أيضاً مصادر متعددة لغازات الدفيئة، مما يجعل من الصعب تحديد الأثر البيئي الإجمالي كمياً.

ويمكن أن تتباين نظم الزراعة المختلطة تبايناً كبيراً حسب الموقع الجغرافي والمناخ وحجم المزارع والتوجه السوقي، وتشمل الأمثلة المشتركة مزارع مخزون الحبوب التي تنمو فيها الحبوب إلى جانب الماشية أو الخراف، وعمليات الخضروات والبولتري المتكاملة، وتؤثر التركيبة المحددة للمحاصيل والحيوانات على أنواع الانبعاثات المنتجة وكمياتها، فضلاً عن إمكانية عزل الكربون.

فهم مخطط الكربون للمزارع المختلطة

وتشمل آثار الكربون في عملية زراعية مختلطة جميع انبعاثات غازات الدفيئة التي تعزى إلى أنشطتها، والتي يُعبَّر عنها عادة من حيث مكافئات ثاني أكسيد الكربون (CO2)(ه) وتنشأ هذه الانبعاثات عن تفاعل معقد بين العمليات البيولوجية والكيميائية والميكانيكية المرتبطة بإنتاج المحاصيل والماشية على السواء.

وتشمل العناصر الرئيسية التي تسهم في البصمة الكربونية ما يلي:

  • Emissions from Livestock:] Enteric ferment in ruminant animals like cattle and sheep produces methane (CH]4), a potent greenhouse gas with a global warming potential 28 times that of COFLT:4]
  • Crop Production:] The cultivation of crops involves emissions from synthetic and organic fertilizer application, which can release nitrous oxide through soil microbial processes such as nitrification and denitrification. Tillage practices affect soil carbon stocks and can lead to CO]2.
  • Energy Consumption:] Energy inputs for activities such as irrigation, processing, transportation of inputs and outputs, and farm operations contribute to the overall carbon footprint. The source of energy -whether fossil fuels or renewables -greatly affects emission intensity.
  • Land Use Changes and Soil Carbon Dynamics:] Converting natural ecosystems like forests or grasslands into agricultural land releases stored carbon into the atmosphere. Conversely, well-managed soils can act as carbon sinks, sequestering atmospheric CO]2[FLT, conservation practices as3]

وفي الزراعة المختلطة، يمكن أن تؤدي أوجه الترابط بين المحاصيل والماشية إلى زيادة الانبعاثات أو التخفيف منها، مثلاً، باستخدام المغذيات من الأسمدة كتدرّب مغذيات، ويقلل من الحاجة إلى الأسمدة الاصطناعية، ولكن إدارة السائل غير السليم قد تزيد من انبعاثات الميثان وأكسيد النيتروز، وبالمثل، يمكن أن تقلل مخلفات المحاصيل المستخدمة كتغذية كربونية حيوانية من الاحتياجات من التربة العضوية، ولكنها قد تحد من كمية التربة.

نُهج لتقييم أثر الكربون في المزارع المختلطة

ويتطلب التقييم الدقيق لبصمة الكربون في المزارع المختلطة منهجيات شاملة تستوعب مصادر الانبعاثات المختلفة والتفاعلات داخل النظام، ويستخدم نهجان رئيسيان هما: تقييم دورة الحياة، وعمليات حساب خاصة بالمزارع استنادا إلى عوامل الانبعاث.

تقييم دورة الحياة

ويعد تقييم دورة الحياة طريقة شاملة وموحدة لتقييم الآثار البيئية للمنتجات أو النظم طوال دورة حياتها - من استخراج الموارد عن طريق الإنتاج والاستخدام والتخلص، وعندما يطبق على الزراعة المختلطة، يمثل التقييم القطري المشترك جميع المدخلات (مثل البذور والأسمدة والتغذية والطاقة) والنواتج (مثل المحاصيل والمنتجات الحيوانية والانبعاثات).

وتشمل عملية التقييم القطري المشترك عدة خطوات رئيسية:

  • Goal and Scope definition:] Establishing the boundaries of the assessment, such as whether to include upstream processes like fertilizer manufacturing or downstream activities like product transportation to markets.
  • Inventory Analysis:] Collecting detailed data on resource use, emissions, and waste generation. For mixed farms, this includes fuel consumption, fertilizer and pesticide applications, livestock numbers and management, manure handling, and yields.
  • Impact Assessment:] Translating inventory data into environmental impact categories, primarily greenhouse gas emissions expressed as CO]2 equivalents.
  • Interpretation:] Analyzing results to identify hotspots-areas or activities contributing most to the carbon footprint- and opportunities for improvement.

وتيسر هذه العملية من خلال توفير عوامل الانبعاث وأساليب الحساب الموحدة، حيث إن الطابع الشامل للشركة يجعلها قيمة للبحوث وتحليل السياسات والتخطيط الاستراتيجي على مستوى المزارع.

غير أن التقييمات القطرية الموحدة يمكن أن تكون كثيفة البيانات وتتطلب خبرة، مما قد يحد من استخدامها الروتيني من جانب المزارعين دون دعم تقني، وبالإضافة إلى ذلك، فإن التباينات في نوعية البيانات والخيارات المنهجية (مثل حدود النظم والوحدات الوظيفية) يمكن أن تؤثر على إمكانية مقارنة النتائج.

حساب برنامج كربونات مصممة على نطاق واسع

وفيما يتعلق بالرصد العملي والمستمر، يستخدم العديد من المزارعين ووكلاء الإرشاد نُهجاً مبسطة تركز على مصادر الانبعاثات الرئيسية التي تتوفر فيها بيانات وعوامل انبعاثات، وتشمل هذه الطريقة ما يلي:

  • جمع بيانات على مستوى المزارع مثل عدد الحيوانات ونوعها، وتكوين الأغذية، ومقادير الأسمدة، واستهلاك الوقود، وغلة المحاصيل.
  • تطبيق عوامل الانبعاثات الموحدة من مصادر قابلة للتداول مثل الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ أو قواعد البيانات الزراعية الوطنية لتقدير الانبعاثات من كل نشاط.
  • Summing emissions to produce an overall carbon footprint estimate, often expressed per unit of product (e.g CO2]e per liter of milk or per kg of grain).

ويمكِّن هذا النهج المزارعين من تحديد أهم المساهمين في الانبعاثات وتتبع التغيرات بمرور الوقت، كما يدعم استراتيجيات التخفيف المستهدفة المصممة خصيصاً للظروف الخاصة بالمزارع.

فعلى سبيل المثال، قد تنطوي عملية حساب انبعاثات الميثان المسيّح على مضاعفة عدد الماشية من خلال عامل انبعاث ميثان خاص بالأنواع، معدّل لنوعية التغذية، وبالمثل، يمكن تقدير الانبعاثات من استخدام وقود الديزل استناداً إلى لترات مستهلكة ومحتويات كربون الوقود.

وفي حين أن الحسابات الخاصة بالمزارع أقل شمولاً من التقييم المميت الإجمالي الكامل، فإنها توفر توازناً بين الدقة والجدوى، لا سيما عندما تقترن بتقييمات دورية مفصلة.

المصادر الرئيسية لانبعاثات غازات الدفيئة في المزارع المختلطة

Enteric Fermentation and Methane Emissions

وتنتج الماشية الرهيبة مثل الأبقار والخراف والماعز الميثان أثناء الهضم عن طريق التخمير المذهبي، وتولد الميثان عن طريق الأرخية الميثانية في الرماية عندما تكسر مواد مصنع الألياف، وهذه العملية عادة ما تمثل الجزء الأكبر من انبعاثات الميثان في المزارع المختلطة.

ويعتمد مقدار الميثان المنتج على عدة عوامل:

  • Animal Species and Breed:] Some breeds are more efficient and emit less methane per unit of product.
  • Feed Quality and Composition:] Diets rich in easily digestible carbohydrates and lower in fibrous content reduce methane production.
  • Animal Productivity:] Higher-yielding animals often have lower emissions intensity because emissions are spread over more output.

إدارة البرمجيات

وتخزن المادة العضوية التي تزيل من التحلل الهوائي، تنتج الميثان وأكسيد النيتروز، ولا سيما عندما تستخدم نظم التخزين السائلة، ويمكن لإدارة السائل السليم - مثل الإزالة المتكررة، أو الترميز، أو المعالجة الهوائية - أن تقلل من الانبعاثات.

طلب الأسمدة وانبعاثات التربة

وتنجم انبعاثات أكسيد النيتروجين في المقام الأول عن الأسمدة النيتروجينية المطبقة على المحاصيل والمراعي، وتتأثر هذه الانبعاثات بنوع الأسمدة ومقدارها وتوقيتها وظروف التربة مثل الرطوبة ودرجة الحرارة، ولا يزيد الإفراط في استخدام الأسمدة من الانبعاثات فحسب بل يؤدي أيضاً إلى تأجير المغذيات وتلوث المياه.

استهلاك الوقود والطاقة

وتحتاج آلات المزارع ومضخات الري والنقل إلى الطاقة من الوقود الأحفوري، مما يسهم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (2) ، ويمكن أن يؤدي الانتقال إلى معدات فعالة من حيث الطاقة ومصادر الطاقة المتجددة إلى الحد من هذه البصمة.

تغير استخدام الأراضي وأرصدة الكربون في التربة

كما أن التغيرات في استخدام الأراضي، مثل إزالة الغابات أو المراعي الزراعية للزراعة، تفرج عن الكربون الكبير المخزن في النباتات والتربة، وعلى العكس من ذلك، فإن ممارسات مثل الحراجة الزراعية وحراثة الحفظ يمكن أن تعزز عزل الكربون العضوي في التربة، وتلغي الانبعاثات.

استراتيجيات لخفض مخطط الكربون للمزارع المختلطة

ويتطلب الحد من انبعاثات غازات الدفيئة من المزارع المختلطة اتباع نهج متكاملة تعالج إنتاج الماشية والمحاصيل مع الحفاظ على إنتاجية المزارع وربحيتها، وتشمل استراتيجيات التخفيف الرئيسية ما يلي:

1 - تحسين كفاءة التغذية والتغذية الحيوانية

ومن أكثر النهج فعالية استخدام نظام غذائي للماشية على النحو الأمثل للحد من انبعاثات الميثان في الميثان.

  • إدماج أنواع عالية الجودة من المولدات والمركزات التي تحسن من الهضم وتخفض الميثان لكل وحدة من وحدات التغذية.
  • (ب) إضافة مواد إضافية مثل الدهون أو الزيوت أو التانين أو المكملات المتخصصة (مثلاً، 3-نيتروكروبروباونول) التي تعوق الميثانوز.
  • تربية الحيوانات التي تقل انبعاثات الميثان أو كفاءة تحويل التغذية
  • تحسين صحة الرعي العام واستنساخه لزيادة الإنتاجية والحد من كثافة الانبعاثات.

2 - إدارة الأسمدة الدقيقة

ويشمل تخفيض انبعاثات أكسيد النيتروز من استخدام الأسمدة ما يلي:

  • تطبيق النوع الصحيح من الأسمدة ومقدارها على أساس اختبار التربة ومتطلبات المغذيات المحصولية.
  • تطبيقات السماد الموقّرة لتتزامن مع المغذيات المحصولية.
  • استخدام الأسمدة المعززة للكفاءة مثل مسببات التكرير أو تركيبات السحب البطيئة.
  • إدماج الأسمدة العضوية مثل الرجولة والمنصب لتحسين خصوبة التربة وهيكلها.

3- تعزيز عزل الكربون عن التربة

ويمكن أن تعوض ممارسات إدارة التربة التي تزيد من المواد العضوية وتخزين الكربون عن انبعاثات المزارع، وتشمل هذه الممارسات ما يلي:

  • Cover Cropping:] Growing cover crops during fallow periods protects soil, adds biomass, and promotes carbon storage.
  • [منتج أو لا مزرعة تيل: Minimizing soil disturbance preserves soil carbon and improves soil health.
  • Agroforestry and Silvopastoral Systems:] Integrating trees with crops and livestock provides multiple benefits including carbon sequestration, shade, and habitat diversity.
  • Improved Grazing Management:] Practices such as rotational grazing enhance pasture productivity and soil carbon accumulation.

4- اعتماد الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة

فالانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة وتحسين كفاءة الطاقة يقلل من الانبعاثات المتصلة بالوقود الأحفوري وتشمل الخيارات ما يلي:

  • تركيب ألواح شمسية أو توربينات رياح صغيرة لعمليات مزرعة الطاقة
  • استخدام أجهزة فعالة للطاقة ومضخات الري.
  • تنفيذ نظم الطاقة الأحيائية مثل حفر الغازات الأحيائية التي تستخدم المانور لإنتاج الطاقة المتجددة في الوقت الذي تدير فيه النفايات.

5 - تحسين إدارة العتاد

ويمكن أن تؤدي المعالجة الفعالة للمناولة إلى الحد بدرجة كبيرة من انبعاثات ثاني أكسيد النيتروز وأكسيد النيتروز.

  • :: تواتر إزالة الرجولة من المساكن الحيوانية للحد من الظروف الجوية.
  • تركيب الرجولة الهوائية لتثبيت المادة العضوية وخفض انبعاثات الميثان.
  • استخدام نظم التخزين المشمول بها أو الهضمات الهوائية لالتقاط الميثان لاستخدام الطاقة.
  • تطبيق نظام الرجولة بسرعة وبمعدلات ملائمة على الحقول للتقليل إلى أدنى حد من الخسائر المغذية.

الرصد والتحسين المستمر

ويتطلب تنفيذ استراتيجيات خفض آثار الكربون في المزارع المختلطة الرصد والتقييم المستمرين، ويساعد التقييم المنتظم المزارعين على تتبع التقدم المحرز والتحقق من فعالية تدابير التخفيف، وتكييف الممارسات حسب الحاجة، ويمكن لأدوات مثل حفظ السجلات الزراعية، وحسابات الانبعاثات، والتقييمات الطويلة الأجل الدورية أن تدعم هذه العملية.

وتُعزز الجهود التعاونية التي يشارك فيها المزارعون والباحثون وخدمات الإرشاد وواضعو السياسات تبادل المعارف وبناء القدرات والحصول على الموارد مثل المشورة التقنية والحوافز المالية، وتبرز خطط إصدار شهادات وبرامج ائتمانات الكربون آليات تُكافئ المزارعين على اعتماد ممارسات الاقتصاد في المناخ.

دراسات الحالة والأمثلة الحقيقية على الصعيد العالمي

وتبين دراسات حالات عديدة نجاح تقييم آثار الكربون والتخفيف من آثارها في المزارع المختلطة:

  • Agroecological Mixed Farms in Europe:] Farms integrating crop circulations with grazing livestock have demonstrated reductions in nitrogen fertilizer use and methane emissions through optimized feed and manure recycling.
  • Smallholder Mixed Farming in Sub-Saharan Africa:] Adoption of improved livestock breeds, agroforestry, and composting has enhanced productivity and reduced emissions intensity.
  • Integrated Crop-Livestock Systems in Latin America:] Use of rotational grazing combined with no-till cropping has increased soil carbon stocks and decreased fossil fuel dependence.

خاتمة

ويعد تقييم وإدارة الآثار الكربونية للعمليات الزراعية المختلطة خطوة حاسمة نحو الزراعة المستدامة والتخفيف من آثار تغير المناخ، ويتطلب تعقيد المزارع المختلطة أساليب تقييم شاملة ومرنة، مثل تقييم دورة الحياة والحسابات الخاصة بالمزارع، لاستخلاص مختلف مصادر الانبعاثات بدقة، ومن خلال تنفيذ استراتيجيات محددة الهدف تشمل تحسين كفاءة التغذية، واستخدام الأسمدة على الوجه الأمثل، وتعزيز عزل الكربون في التربة، واعتماد إنتاجية الطاقة المتجددة، وتحسين إدارة غازات الاحتباس الحراري بدرجة كبيرة.

إن مواصلة البحوث والابتكار والسياسات الداعمة لها أمر أساسي لتمكين المزارعين المختلطين في جميع أنحاء العالم من اعتماد أفضل الممارسات والمساهمة في الجهود العالمية الرامية إلى الحد من الأثر البيئي للزراعة، وفي نهاية المطاف، فإن إدماج الإدارة البيئية مع القدرة على البقاء اقتصاديا سيكفل وجود نظم زراعية مختلطة قادرة على التكيف ومستدامة للأجيال المقبلة.