26التربة الحية

قضية 26.2 (لماذا يهم الطين والدُّبال)

تحمل جسيمات الطين والدُّبال شحنات سالبة على سطوحها وتمسك، بالجذب الكهرساكن، احتياطًا من الشوارد الموجبة القابلة للتبادل — $\mathrm{Ca^{2+}}$ و$\mathrm{Mg^{2+}}$ و$\mathrm{K^{+}}$ و$\mathrm{NH_4^{+}}$ — تسحبها جذور النبات بمبادلة $\mathrm{H^{+}}$ بها. وهذه السعة التبادلية للشوارد الموجبة مصرف التربة الغذائي؛ فالرمل لا سعة له تقريبًا (بضعة سنتيمولات من الشحنة في الكيلوغرام)، والطميّ الطيني الغني بالدُّبال أكبر منه بخمسين ضعفًا، وتختلف خصوبة الاثنين تبعًا لذلك. والسطوح نفسها تمسك الماء: فالتربة الرملية تنضب في غضون يوم إلى سعة حقلية قدرها عُشر حجمها، ويمسك الطميّ ثلثًا، والفرق هو ما يملكه المحصول بين مطرتين. والدُّبال، مع الهيفات الفطرية ومفرزات الجذور ومخاط الديدان، يلصق الحبيبات المعدنية في تجمعات، وهي البنية الفتاتية التي تدع مسامها الهواءَ والماءَ والجذور تمر — وهي الخاصة التي تميز التربة عن الرسوب والتي تتلفها الحراثة والانضغاط أولًا.

قضية 26.3 (مجتمع التربة)

الغرام من التربة السطحية الخصبة يحمل نحو $10^{9}$ خلية بكتيرية من نحو عشرة آلاف نوع، ومئة متر من الهيفات الفطرية، و$10^{4}$ أوّليّات، وبضع عشرات من الخيطيات وحفنة من العث والقافزات الذنبية؛ والمتر المربع يحمل بضع مئات من ديدان الأرض، و تحت الحيوانات المرئية كتلة حية قدرها عدة أطنان في الهكتار — تضاهي ما يستطيع الهكتار نفسه إعالته من الماشية. والمجتمع شبكة غذاء حطامية: فالبكتيريا والفطريات (أي المحلِّلات) تأكل المادة الميتة وتأكلها الأوّليّات والخيطيات (أي راعيات المجهريات)، وتأكلها العث والخيطيات المفترسة، وهي تغذي الحريشات والخنافس؛ وآكلات الحطام — ديدان الأرض وأم أربعة وأربعين وقمل الخشب والنمل الأبيض والقافزات الذنبية — تأكل الفُتات نفسه بما عليه من مجهريات، فتفتته ألف ضعف وتضاعف السطح الذي تهاجمه المجهريات. والراعيات تهم بما يفوق أعدادها: فهي بأكلها البكتيريا تطلق النتروجين المحبوس في الخلايا البكتيرية أمونيومًا، والتربة التي فيها أوّليّات وخيطيات تعدّن النتروجين أسرع من التربة التي فيها بكتيريا وحدها. وديدان الأرض هي مهندسات النظام البيئي: فأنفاقها مسام التربة الكبيرة، وبرازاتها أغنى التجمعات، وديدان مرج تنقل بضعة أطنان من التربة في الهكتار عبر أمعائها كل سنة، كما قاس داروين.

قضية 26.5 (الدُّبال وحوض كربون التربة)

بضعة في المئة من كربون الفُتات يفلت من الأكسدة التامة فيصير دُبالًا: وهو مزيج داكن لا شكل له من بقايا مجهرية ولغنين متغير ومركبات نباتية، مرتبط بالطين والحديد ومقفل في التجمعات، يتحلل بأزمنة مكث من عقود إلى آلاف السنين. والدُّبال هو حيث تعيش خصوبة التربة — فمعظم نتروجينها وتبادلها الشاردي، ونصف إمساكها للماء — وهو أكبر حوض للكربون العضوي على اليابسة، $1700\,\mathrm{GtC}$ في المتر العلوي، أي ضعف ما في الغلاف الجوي. و ميزانه الدخل ناقص الخبو، $\mathrm{d}H/\mathrm{d}t = I_h - k_hH$: فعند $k_h \approx 0.02$ في السنة تحمل التربة دخل خمسين سنة، وأي تغير — كالحراثة التي تكسر التجمعات وتهوّي الدُّبال؛ وتجفيف خث، وهو يُدخل الأكسجين؛ والاحترار الذي يرفع $k_h$ — يظهر فقدًا يستمر عقودًا. وقد فقدت ترب العالم المزروعة من ثلث إلى نصف دُبالها منذ كُسرت أول مرة، أي نحو $100\,\mathrm{GtC}$، واحترار قدره $3\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ سيرفع خبو الباقي بمقدار الثلث: فالترب أكبر لايقين في ميزانية الكربون في الفصل 27.

قضية 26.6 (الميكوريزا والريزوبيا)

تسعة أنواع نباتية من عشرة تستوطن الفطريات جذورها في ميكوريزا: فالنبات يعطي سكرًا (من عُشر إلى خُمس ناتج تركيبه الضوئي) ويعطي الفطر فوسفاتًا ونتروجينًا وماءً وزنكًا، تجمعها هيفاته، وهي أرفع من الجذر مئة مرة وتمتد مئة ضعف طوله لكل وحدة كربون، من حجم تربة لا يستطيع الجذر بلوغه — والفوسفات خصوصًا، إذ ينتشر في التربة ببطء شديد حتى إن الجذر يستنفد مليمتره المجاور في غضون أيام. والميكوريزا الشجيرية، وهي الأقدم، تدخل خلايا الجذر وتتفرع إلى شُجيرات يقع فيها التبادل؛ والميكوريزا الخارجية عند أشجار الغابات تغمد طرف الجذر وتنمو بين خلاياه. وتمضي البقوليات أبعد: فالريزوبيا، تجذبها فلافونيدات الجذر، تدخل عبر شعرة جذرية، ويبني الجذر حولها عقدة تثبّت فيها البكتيريا، بصفتها بكتيرويدات، النتروجينَ بالنتروجيناز — وهو إنزيم شديد الحساسية للأكسجين حتى إن العقدة يجب أن تُبقى شبه لاأكسجينية بالليغهيموغلوبين، وهو خضاب يصنعه النبات، ويعطي العقدة لونها الوردي ويسلّم الأكسجين إلى البكتيرويدات عند تركيز أخفض من أن يسمم الإنزيم. وكل شريك يراقب الآخر: فالنبات يقطع السكر عن العقد التي لا تثبّت شيئًا، والفطر الذي يسلّم فوسفاتًا أقل يتلقى كربونًا أقل.

قضية 26.7 (التعرية والملح وميزان التربة)

تتكون التربة بمعدل $0.05\text{ ⁧إلى⁩ }0.5\,\mathrm{mm}$ في السنة، وتحت الغطاء النباتي الطبيعي تتعرى بالمعدل نفسه تقريبًا. أما الأرض المحروثة العارية على منحدر فتفقد $1\text{ ⁧إلى⁩ }10\,\mathrm{mm}$ في السنة بالماء والريح — أي $10\text{ ⁧إلى⁩ }100\,\mathrm{t}/\mathrm{ha}$ — أي عشرة إلى مئة ضعف معدل التكوّن: فتربة بُنيت في عشرة آلاف سنة تُزال في قرن، ومعها دُبال الأفق A ومغذياته، وهو الجزء الوحيد الذي يهم. أما المحاصيل الغطائية والمدرجات والحراثة الكنتورية والزراعة دون حراثة، وهي تترك البقايا على السطح و التجمعات سليمة، فتعيد الفقد إلى قرب معدل التكوّن. ويجلب الري في المناخات الجافة الإخفاق المعاكس: فالماء يتبخر ويترك أملاحه، أي طنًا في الهكتار في السنة من ماء ليس إلا قليل الملوحة، حتى يصير الكمون التناضحي لمحلول التربة (الفصل 15) أخفض مما تستطيع الجذور التغلب عليه — وهو التملّح، الذي أخرج حقول سومر من الخدمة قبل أربعة آلاف سنة ويصيب اليوم خُمس الأرض المروية. وحال التربة ميزانية: دُبال داخل في مقابل دُبال خارج، وتكوّن في مقابل تعرية، وملح داخل في مقابل ملح مصروف؛ ولكلٍّ زمن مكث، وكلٌّ، متى صار سالبًا، كان بطيء الانعكاس.