«هيدروجيل» مُبتكر يعزز إنتاجية القمح رغم شُح المياه

كشفت دراسة مصرية حديثة عن حل مستدام لتحسين إنتاجية القمح في المناطق المتأثرة بالجفاف، من خلال استخدام "هيدروجيل" فائق الامتصاص مصنوع من البوليمرات الحيوية الطبيعية.

وتعتمد مصر على الإنتاج المحلي والاستيراد لتلبية احتياجاتها من القمح؛ إذ تُنتج نصف الاستهلاك المحلي البالغ 20 مليون طن.

ويمثل القمح 33٪ من المحصول الشتوي ويُستهلك بشكل أساسي كخبز، ويوفر ثلث السعرات الحرارية اليومية و45٪ من البروتين اليومي للمصريين، ورغم زيادة الإنتاج، تعوق ندرة المياه وتغير المناخ فرص النمو.

وركّز الباحثون في الدراسة التي نشرتها دورية "ساينتفك ريبورتس" (Scientific Reports) على تحسين إدارة المياه والنيتروجين في زراعة القمح خلال فترات الجفاف.

وطور الباحثون الهيدروجيل باستخدام ألجينات الصوديوم المستخرجة من الطحالب البنية، والجيلاتين المستخرج من الأنسجة الحيوانية، وكلاهما مواد صديقة للبيئة وقابلة للتحلل، بالإضافة إلى البولي أكريلاميد.

وأظهر الهيدروجيل أداءً استثنائيًّا في الاحتفاظ بالمياه وتعزيز مستويات النيتروجين، الذي يسهم في تحسن عملية البناء الضوئي ويزيد من محتوى البروتين والكربوهيدرات، مما يدعم مرونة النبات في مواجهة الجفاف.

وبعد عدة دورات من المعالجة الكيمائية، أظهر الهيدروجيل قدرة ملحوظة على امتصاص المياه بنسبة 1293٪، واحتفظ بالماء مدةً بلغت 36 يومًا.

وعند تطبيق الهيدروجيل على نباتات القمح، عزّز بشكل كبير نمو النبات وإنتاجيته وامتصاص العناصر الغذائية، حتى في مواجهة الجفاف الشديد.

وزاد طول براعم القمح بنسبة 18%، وطول الجذور بنسبة 43%، ووزن البراعم الطازجة والجافة بنسبة 49% و51% على التوالي.

كما أدى استخدام الهيدروجيل إلى زيادة ملحوظة في الحبوب بنسبة تصل إلى 24%، وزيادة البروتين بنسبة تصل إلى 32%، والكربوهيدرات بنسبة 19% في كلٍّ من براعم القمح والحبوب، مقارنةً بالعينات غير المُعالجة بالهيدروجيل.

وأسهم الهيدروجيل في رفع مستويات الكلوروفيل بنسبة تصل إلى 31%، وتقليل محتوى البرولين، وهو مؤشر على الإجهاد الناتج عن الجفاف، بنسبة 38%، مما عزز عملية البناء الضوئي وقلل من الضرر التأكسدي.

يقول عبد العاطي إبراهيم نوّار، مدرس بقسم النبات والميكروبيولوجي بكلية العلوم في جامعة الأزهر بالقاهرة، والباحث المشارك في الدراسة: "إن الهيدروجيل الحيوي أظهر إمكانيات بارزة في الحفاظ على المياه وإطلاق المُغذّيات لتعزيز محصول القمح في ظل قيود الرطوبة".

وأوضح في تصريحات لـ"نيتشر ميدل إيست": يقدم الهيدروجيل -من خلال الاستفادة من البوليمرات الحيوية الطبيعية- حلًّا مستدامًا وفعالًا لإدارة المياه والنيتروجين، ما يعزز إنتاج المحاصيل في المناطق التي تعاني من ندرة المياه وظروف الجفاف.

أما محمد عبد العال أمين -الأستاذ بقسم النبات والميكروبيولوجي بكلية العلوم بجامعة الأزهر بالقاهرة، والمشارك في الدراسة- فيرى أنه يمكن توسيع استخدام هذه التكنولوجيا لتشمل العديد من المحاصيل كثيفة المياه، مع إمكانية تحسينها لتتناسب مع المناخات الزراعية المتنوعة.

ويرى هاني مرزوق جيد -مدرس بقسم البوليمر بهيئة الطاقة الذرية، والباحث المشارك في الدراسة- أن الهيدروجيل المستخدم رشد استهلاك النبات للمياه بنسبة 50% مع تحسين إنتاجية النبات، وبالتالي ساعد على تقليل استهلاك الطاقة المستخدمة في الري.

أما محمد إسماعيل غباشي -أستاذ بقسم البوليمر بهيئة الطاقة الذرية، والباحث المشارك في الدراسة- فأوضح أنه تمت تجربة استخدام الهيدروجيل على نباتات أخرى تختلف عن القمح في المجموع الجذري وفترة الري والمجموع الخضري لتعطي تكاملًا بحثيًّا وفق مبادرة ترشيد المياه المدعومة من قبل أكاديمية البحث العلمي والتكنولوجيا، والنتائج مبشرة.

من جهته، يشير محمود الديهي -باحث دكتوراة بكلية العلوم جامعة الأزهر بالقاهرة، والباحث الأول في الدراسة- إلى أن استخدام "الهيدروجيل" يعتبر حلًّا فعالًا في مواجهة أخطار الجفاف ومشكلات استخدام أنظمة الري التقليدية كالري بالغمر عن طريق المحافظة على قدر كبير من المياه والأسمدة الذائبة والاستفادة منها بقدر كبير مع إمكانية تحميل بعض الأسمدة على "الهيدروجيل" ذاته.

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.