وبين نصف القرن الماضي وحتى الوقت الحاضر، زاد استخدام الأسمدة بنسبة 800%، وهو الاستخدام الذي أحدث زوبعة في الدورة الطبيعية للنيتروجين في البيئة. تم انتهاك التوازن الذي كان قائما حتى "الثورة الخضراء".
النيتروجين هو الغاز الأكثر شيوعًا في الغلاف الجوي (77٪)، وهو عديم الطعم والرائحة وعديم اللون وغير نشط كيميائيًا (خامل) ومع ذلك فهو أحد أهم العناصر في العمليات الحيوية كأحد مكونات الأحماض الأمينية.
كعنصر موجود في البروتينات وكمكون مهم لعملية الاستيعاب (التمثيل الضوئي). على الرغم من وجوده في الغلاف الجوي وأهميته في العمليات الحياتية، إلا أنه بسبب "لامبالاته" الكيميائية، يتم الحفاظ على توفره للكائنات الحية بشكل أساسي من خلال النباتات التي "تعلمت" تثبيت النيتروجين من الهواء بمساعدة البكتيريا/البكتيريا اللاهوائية. تقوم آكلات النباتات "بمعالجة" النيتروجين وإطلاقه في إفرازاتها، وعلى هذا النحو تم استخدامه كسماد طبيعي منذ تطور الزراعة.
ربما كان الإنكا أول من قام بتخصيب حقولهم بذرق الطيور (فضلات الطيور) الذي يحتوي على نسبة عالية من نترات الفوسفور. وفقا لمنشور في "العلم" منذ عصر "البريبايوتك" (قبل الحياة) كانت هناك دورة نيتروجين على مستويات مختلفة عندما كانت العوامل الرئيسية هي الانفجارات البركانية والبرق.
منذ حوالي 2.5 مليار سنة، ظهرت جزيئات النيتروجين "المتوفرة"، وهو "ظهور" مرتبط بنشاط الكائنات اللاهوائية... هكذا تبدأ الدورة، ونقطةها الرئيسية هي تثبيت النيتروجين الجوي عن طريق النباتات التي تؤكل وتفرز، مما يخلق الدورة التي تجمع بين أنشطة النباتات - الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات، دورة النيتروجين.
زادت كمية النيتروجين مع الثورة الخضراء عندما بدأ استخدام الأسمدة الاصطناعية (المعدنية) ونترات البوتاسيوم ونترات الفوسفور والأمونيا (التي تستخرج من الهواء) على نطاق واسع. حتى الثورة الخضراء/الزراعية، كان هناك توازن، فالنباتات التي تثبت النيتروجين في الغلاف الجوي كانت تأكلها الحيوانات التي تطلق مركبات النيتروجين في التربة أو الغلاف الجوي.
ومن المهم التوضيح أن مركبات النيتروجين الموجودة في المعادن الموجودة في التربة لم تكن متوفرة وبالتالي لم "تشارك" في دورة النيتروجين العالمية. مكنت الثورة، التي كان الجزء الرئيسي منها من استخدام الأسمدة المعدنية (الأسمدة المحتوية على النيتروجين والتي كانت خارج نطاق التداول حتى "الثورة")، من توسيع المساحات الزراعية وزيادة المحاصيل بعشرات الأمتار.
وبين نصف القرن الماضي وحتى الوقت الحاضر، زاد استخدام الأسمدة بنسبة 800%، وهو الاستخدام الذي أحدث زوبعة في الدورة الطبيعية للنيتروجين في البيئة. تم انتهاك التوازن الذي كان قائما حتى "الثورة الخضراء".
منذ الثورة الخضراء، زاد النيتروجين في الدورة العالمية بمقدار ثلاثة أضعاف، وهو ما يتم تثبيته بواسطة البكتيريا، التي تغذي النباتات والحيوانات (وتمكن من الانفجار السكاني البشري). يتيح النشاط البشري استخدام حوالي 50٪ من إجمالي النيتروجين الذي يتم "إنتاجه" كل عام.
على الرغم من أن النيتروجين ضروري للحياة، إلا أن النيتروجين عند مستويات عالية يعد سيفًا ذو حدين للبيئة الطبيعية. وفقاً للدراسات - (آخرها منشور في مجلة Science) يتسبب النشاط البشري في زيادة النيتروجين الذي "يساهم" في تلوث أحواض المياه في جميع أنحاء العالم، فإن معظم عمليات التسميد النيتروجيني تتم بطريقة غير فعالة وبهدر كبير، وذلك نتيجة عدم كفاءة حوالي 60% من النتروجين الموجود في الأسمدة لا تستخدمه النباتات. ويتم التخلص من النيتروجين الزائد ويتدفق إلى الأنهار والبحيرات والطبقات الحاملة للمياه (طبقة المياه الجوفية) والمياه الساحلية في البحار والمحيطات.
يشكل تراكم النيتروجين (والمواد المغذية الأخرى) فائضًا من العناصر الغذائية في البيئة (التخثث)، وهو تشبع/فائض يسبب "ازدهار الطحالب". "الازهار" يأخذ الأكسجين من الماء، ويؤدي نقص الأكسجين إلى الموت الجماعي. علاوة على ذلك، تتطور العمليات التي تنتج أكسيد النيتروجين الذي يتم إطلاقه في الغلاف الجوي، وأكسيد النيتروجين هو أحد غازات الدفيئة القوية بالإضافة إلى أنه غاز يدمر طبقة الأوزون. وبعبارة أخرى، يضيف النشاط البشري إلى الدورة كميات هائلة من النيتروجين الذي يسبب مخاطر بيئية.
يمكن الافتراض أنه بمرور الوقت (فترة طويلة) سيتم إنشاء توازن مرة أخرى في دورة النيتروجين، ولكن في هذه الأثناء يؤدي الطلب المتزايد لإنتاج الغذاء لعدد متزايد من السكان إلى تدفق المزيد والمزيد من النيتروجين إلى البيئة المتضررة والمتضررة. .
فما نحن فاعلون؟ وخلافًا للحالات الأخرى، فإن الحل هنا بين أيدينا ويمكن أن يكون التغيير فوريًا تقريبًا.
يمكن منع غمر/تلوث البيئة بالنيتروجين بعدة طرق، بالطبع، أولاً وقبل كل شيء، يجب تنفيذ طرق تسميد ذكية واقتصادية تمنع "الإفراط في التسميد". (إن استخدام أنظمة التنقيط في الري يسمح بالتحكم الأقصى في كميات الأسمدة التي ستصل فقط إلى الجذور التي ستستخدمها النباتات ولن تتطاير في التربة).
- العودة إلى الأساليب الزراعية التقليدية مثل ضمان دوران البذور، وتحسين (وراثيا) قدرة المحاصيل مثل الخضروات والحبوب وأشجار الفاكهة على امتصاص النيتروجين، - تطوير النباتات التي ستكون أكثر فعالية في تثبيت النيتروجين. هذه ليست سوى جزء صغير من إمكانيات منع تدفق النيتروجين الزائد إلى البيئة.
إن ظاهرة التشبع بالنيتروجين (والمواد المغذية الأخرى) والتفاعلات السلبية المصاحبة لها معروفة منذ زمن طويل، ولكن في الآونة الأخيرة فقط بدأ الباحثون في فهم الدورة الكيميائية الحيوية كما تحدث على نطاق عالمي/واسع، وهو فهم مفاده أن تمكن النشاط لمنع الأضرار البيئية.
تعليقات 4
ومن الجميل أن تقرأ الكتيبات من غرفة الطعام، ولكن التسميد لا يمنع النيتروجين الزائد من التسرب إلى المياه الجوفية.
لسبب واحد: في مزارع الألبان العضوية (توجد واحدة فقط في كيبوتس هاردوف) يتم تخثر فضلات الأبقار، وبالتالي يتم إطلاق جميع الغازات في الهواء ويخضع الروث لعملية سماد هوائية ولا يضر بالبيئة.
ومن المفارقات أن أحد الأسباب المزعجة لتلوث الأسمدة هو الزراعة العضوية التي تحظر استخدام الأسمدة الكيماوية. الأسمدة الطبيعية هي عادة روث البقر، ويتم نشرها بتركيز عالٍ بحيث تكون كافية طوال فترة النمو. يتم غسل هذه الأسمدة في المياه الجوفية أكثر بكثير من الأسمدة الكيماوية التي يتم توفيرها للنباتات بكميات صغيرة طوال الموسم من خلال نظام الري.
وبالمناسبة، فإن النبات لا يهتم حقًا إذا كانت ذرات النيتروجين قد دخلت أولاً إلى معدة البقرة أم لا.