آلية عمل Hydrobio: مصفوفة معدنية تحمل فطريات جذرية حية

المزارع الذي يوشك أن يُدخل بضع مئات من الكيلوغرامات في الهكتار إلى تربته يحتاج جوابًا عن سؤال واحد: بأي آلية يعمل هذا المُحسِّن، وهل تنطبق تلك الآلية على تربته هو. ومن هنا يُقاس المُحسِّن: بقدرة صانعه على تسمية آليته، لا بحجم الوعد المرفق به. ويجمع Hydrobio طورًا معدنيًا وطورًا بيولوجيًا، ويعمل بثلاث آليات متمايزة يمكن قياس كل منها على حدة.

ما الذي يتركّب منه

الطور المعدني قوامه الطين، مطحون طحنًا ميكرونيًا إلى حبيبية مضبوطة، ومعه مكوّن معدني ثانٍ شديد المسامية يخزّن الماء والهواء وأيونات المغذيات في شبكة مسام متصلة ثم يطلقها ببطء. والطور البيولوجي مجموعة حية من الفطريات الجذرية (الميكوريزا). أما النسب بين هذه المكوّنات الثلاثة فيحدّدها HydrobioFormul، محرّك الصياغة العامل بالتعلّم الآلي لدينا، انطلاقًا من تحليل تربة القطعة المعنية.

والطحن الميكروني هو ما يمنح الطور المعدني أثرًا أصلًا. فحبيبة معدنية واحدة، إذا رُدّت إلى مسحوق في حدود عشرة ميكرونات، عرضت على محلول التربة سطحًا يقارب مئتي ضعف سطح الحبيبة التي جاءت منها. وكيمياء التربة كلها تجري عند السطوح: عندها يُحتبس الماء، وعندها تُتبادل الكاتيونات، وعندها تستوطن الأحياء الدقيقة. فزيادة السطح المتاح هي الرافعة التي تقوم عليها الآليات الثلاث الآتية.

ثلاث آليات، لا دعوى واحدة

القول إن منتجًا ما «يُحسِّن التربة» قول لا يُمسك منه بشيء. وما يجري هنا ثلاث عمليات منفصلة، تعمل كل واحدة منها على جزء آخر من خصوبة التربة، وتُقاس كل واحدة منها على انفراد.

أولًا: احتباس الماء — آلية فيزيائية

الخلل في التربة الرملية خلل صرف قبل أن يكون خلل تغذية. فالمسام واسعة، والماء ينفذ خلالها بالجاذبية، فيمرّ جزء معتبر من مياه المطر أو الري إلى ما دون منطقة الجذور قبل أن تبلغه الجذور. والجسيمات المعدنية الدقيقة والتجمّعات المسامية تعيد تشكيل توزيع أحجام المسام: تضيف مسامًا صغيرة تمسك الماء بالخاصية الشعرية عند شدٍّ يظل النبات قادرًا على التغلّب عليه. فالتربة لا تتلقى ماءً أكثر، وإنما تحتفظ بحصة أكبر مما يصلها، وفي الطبقة التي تشتغل فيها الجذور.

ثانيًا: التبادل الكاتيوني — آلية كيميائية

سعة التبادل الكاتيوني هي قدرة التربة على إمساك أيونات المغذيات الموجبة — البوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والأمونيوم — على سطوح معدنية سالبة الشحنة، في وجه الماء المتسرّب الذي يجرّها معه. والتربة ضعيفة السعة تربة مُسرِّبة: النيتروجين المضاف في الربيع يذهب بعضه قبل منتصف الموسم، وما يغادر منطقة الجذور ينتهي إلى المياه الجوفية نتراتٍ. أما المصفوفة عالية السعة فتحتجز تلك الأيونات وتعيدها إلى المحلول كلما استنزفه الامتصاص.

وهذا احتجاز وإطلاق تدريجي، لا تسميد. فالمصفوفة لا تحمل محتوى مغذيات مضمونًا خاصًا بها، وإنما تُطيل بقاء ما هو موجود في التربة أو ما يضيفه المزارع. والأثر موثّق جيدًا في المعادن عالية السعة داخل الأوساط الخشنة: سجّل Huang & Petrovic 1994 انخفاضًا في غسل النترات وتحسّنًا في كفاءة استعمال النيتروجين في مناطق جذرية رملية القاعدة مُحسَّنة بزيوليت عالي السعة (Journal of Environmental Quality). وتقديرنا العملي لأثر Hydrobio هو خفض غسل النترات بنسبة 25%.

ثالثًا: استيطان الجذور — آلية بيولوجية

المحاصيل التي يستهدفها Hydrobio — القمح والفراولة والتفاح — تُكوِّن فطريات جذرية شجيرية. يستوطن الفطر قشرة الجذر ثم يمدّ خيوطه في مسام أضيق من أن تدخلها شعيرة جذرية، فيسحب الماء والمغذيات ضعيفة الحركة، والفوسفور أوّلها، من حجم من التربة لا يبلغه الجذر أبدًا؛ ويأخذ في المقابل كربونًا من النبات. والمرجع التركيبي لهذا التعايش وأثره التغذوي هو الطبعة الثالثة من Mycorrhizal Symbiosis (Smith & Read 2008)، ويستعرض Barea et al. 2005 التعاون الأوسع في محيط الجذور (Journal of Experimental Botany).

والنتيجة العملية جهاز جذري يتصرّف كأنه أوسع مما هو عليه. وأهمية ذلك تبلغ ذروتها تحت الإجهاد المائي، حين يصير الفارق بين بلوغ رطوبة محبوسة في مسام ضيقة وعدم بلوغها هو الفارق بين محصول مُجهَد ومحصول قائم بوظيفته.

لماذا يدوم الطوران معًا أطول مما يدوم أيٌّ منهما وحده

اللقاح الفطري وحده يصطدم بمشكلة تأسُّس. فالتربة المتدهورة تعرض عليه موئلًا مساميًا رديئًا، ومنافسة من مجتمع ميكروبي مستقرّ، وقدرًا ضئيلًا من الرطوبة والمغذيات الممتزّة التي تحتاجها الوحدة التكاثرية في الأيام السابقة على لقائها جذرًا. فيهلك أكثر اللقاح قبل أن يستوطن شيئًا. وهذا هو أصل النمط المألوف: موسم استجابة ظاهرة، ثم لا شيء بعده.

والمصفوفة المعدنية ترفع هذا القيد. فهي تصل إلى التربة حيّزًا مساميًا ورطوبةً محتبَسة ومغذياتٍ قابلة للتبادل، موزّعة في منطقة الجذور المقبلة؛ أي موئلًا يتيح للفطر البقاء حتى يلقى جذرًا. والاستيطان أسرع لأن الوحدات التكاثرية لا تبدأ من رمل عارٍ.

والعلاقة متبادلة في الاتجاهين. فخيوط الفطريات الجذرية تربط جسيمات التربة في تجمّعات، وتسهم في المركّبات العضوية التي تثبّت تلك التجمّعات، وهذه هي الآلية وراء أثرها الموثّق في بنية التربة (Rillig & Mummey 2006, New Phytologist). والتجمّع هو ما يجعل التحسّن البنيوي ينجو من البلل والجفاف والحراثة بدل أن يتفكّك بعد شتاء واحد. فالمعدن يسند الحياة، والحياة تثبّت المعدن، والحصيلة بنية تصمد عبر عدة دورات محصولية لا عبر دورة واحدة.

أربعة أسئلة تُطرح علينا قبل غيرها

أربعة أمور يستحق كل واحد منها قولًا صريحًا، لأنها الأسئلة التي تسبق كل سؤال آخر في أول لقاء.

• ليس سمادًا. لا يحمل محتوى NPK مضمونًا ولا يغني عن خطة تسميد. وإنما يعيد إلى التربة قدرتها على إمساك الماء والمغذيات وعلى تغذية النبات، وهذا بعينه ما يخفض حاجة المحصول إلى السماد والري.
• ليس كائنًا معدَّلًا وراثيًا. أثره في التربة وفي التعايش الجذري، ولا يمسّ شيء فيه جينوم النبات؛ والمحصول النامي في تربة معالَجة هو وراثيًا المحصول الذي زُرع.
• ليس مُدخَلًا كيميائيًا. لا تخلّف التقنية بقايا كيميائية، أما الإدراج الرسمي ضمن مدخلات الإنتاج العضوي فيمرّ بالمسار التنظيمي المذكور أدناه.
• ليس بديلًا عن التربة. تُستعاد الترب القاحلة والرملية والمتدهورة في موضعها، دون حفر ولا استجلاب تربة سطحية ولا استبدال.

أين تقف التقنية اليوم

التركيبة وآلية العمل وطريقة التصنيع مشمولة بطلب براءة اختراع مودَع لدى USPTO، مع توسيع عبر PCT جارٍ. والطلب مودَع ولم يُمنح بعد، وهذا ما سنقوله ما دام الأمر على حاله.