تم الترحيب بمبيدات الأعشاب باعتبارها مواد كيميائية "معجزة" عندما أحدثت ثورة في الزراعة في أواخر الأربعينيات، لكن الباحثين الآن حريصون على إيجاد طريقة أكثر استدامة وصديقة للتربة وغير سامة للسيطرة على الأعشاب الضارة مع تعزيز نمو المحاصيل. والآن، يعتقد الباحثون في الصين أنهم حققوا تقدمًا كبيرًا يمكن أن يؤدي إلى مستقبل صديق للبيئة لمحاصيل القمح.
قام فريق بحث في جامعة هواتشونغ الزراعية بتطوير مجتمعات ميكروبية اصطناعية جديدة مزروعة في المختبر (تُعرف أيضًا باسم SynComs) والتي تعمل بشكل أساسي كمجتمع ميكروبي يمكنه القضاء على أهداف الأعشاب الضارة مع تعزيز صحة المحاصيل ونموها. تُظهِر إحدى بكتيريا SynCom المعزولة من الأعشاب الضارة أو عقيدات جذور القمح على وجه الخصوص وعدًا كبيرًا في مساعدة الصناعة على تقليل استخدام مبيدات الأعشاب.
في دراسة مقارنة للاحتباس الحراري لأربعة SynComs (C1 وC2 وC3 وC4)، جاء C4 في المقدمة، ولم يقتل فقط عشب الحظيرة الضار الذي يدمر محاصيل القمح، ولكن أيضًا عزز صحة الحبوب ونموها.
لاحظ فريق البحث: "عززت جميع منتجات SynComs نمو القمح، كما يتضح من الزيادات في قيم تطوير تحليل نباتات التربة (SPAD) والكتلة الحيوية الطازجة. وفي الوقت نفسه، أدى SynComC4، عند دمجه مع جرعة منخفضة من مبيدات الأعشاب المحورية، إلى تقليل قيم SPAD والكتلة الحيوية الطازجة لأعشاب الكناري الصغيرة المصابة بشكل فعال."
وبتشجيع من هذه النتائج، أجرى الباحثون تجربة ميدانية واسعة النطاق في منطقة عانت من غزو الحشرات الشديد لسنوات عديدة. لقد جربوا جرعات مختلفة من Axial (25%، 50%، 75% و100%) ووجدوا منطقة ذهبية لديها القدرة على تقليل المواد الكيميائية المستخدمة في هذا المحصول الأساسي بشكل كبير.
لاحظ الباحثون: "إن مزيج C4 مع 50% و75% من المحور المحوري أدى إلى تحسين نمو القمح بشكل ملحوظ عن طريق التخفيف من الآثار الجانبية لمبيدات الأعشاب على القمح. أدت الإصابة بالأعشاب إلى انخفاض إنتاج الحبوب عند 50% و75% من الجرعات المحورية بنسبة 16% و25% على التوالي. وقد أدى الجمع بين Axial وC4 إلى استعادة 22% من خسائر إنتاج الحبوب تحت الإصابة بالأعشاب مقارنة بالمحور المحوري وحده."
"تظهر نتائج الدراسة أن الجمع بين مبيدات الأعشاب مع SynComs له تأثير تآزري في السيطرة على الحشائش وتعزيز نمو القمح، وبالتالي فإن هذا المزيج يوفر استراتيجية مستدامة وصديقة للبيئة لمكافحة الحشائش."
كانت لمبيدات الأعشاب مراجعات متباينة منذ تسويقها، وتم استخدام مئات المركبات الاصطناعية على نطاق واسع في الزراعة المكثفة لزيادة الإنتاجية وتقليل العمل اليدوي. ومع ذلك، في حين أن مبيدات الأعشاب تستخدم على نطاق واسع للسيطرة على النباتات التي تدمر المحاصيل ولها آثار معززة للنمو، أصبحت سمية مبيدات الأعشاب للبشر واضحة خلال حرب فيتنام بعد أن استخدم الجيش الأمريكي مزيجًا من مبيدات الأعشاب يسمى العامل البرتقالي (بالإضافة إلى العوامل البنفسجي والأزرق والوردي والأخضر والأبيض) لتقشير الأشجار وإتلاف النباتات والمحاصيل. تم حظر مبيدات الأعشاب في الولايات المتحدة في عام 1971 (قبل عام من ظهور المبيد السام دي دي تي).
على الرغم من أن استخدام مبيدات الأعشاب يتم تنظيمه بشكل صارم في الولايات المتحدة، إلا أن استخدامه يمكن أن يكون له آثار جانبية خطيرة. مثلما أن الميكروبيوم المعوي البشري مهم للصحة العامة، فإن الميكروبيوم الموجود في التربة أمر حيوي للحياة التي تحافظ عليها. تعمل مبيدات الأعشاب على تقليل المادة العضوية التي تقوم بتدوير العناصر الغذائية في التربة، مما يؤدي إلى تدهور هذا الميكروبيوم الفريد وبالتالي تقليل إنتاجية المحاصيل. وهذا بدوره يزيد من المواد الكيميائية المستخدمة لتعزيز النمو.
ومع ذلك، تواجه SynComs تحدياتها الخاصة، مثل الأنواع المتنافسة في التربة عند إطلاقها في البيئة الطبيعية. قد تتغير الكائنات الحية الدقيقة الاصطناعية أيضًا بمرور الوقت بسبب التطور ونقل الجينات الجانبي. (يؤدي استخدام مبيدات الأعشاب أيضًا إلى تطوير النباتات لآليات لمقاومة الهجمات الكيميائية المتكررة).
وفي هذه الدراسة، وجد العلماء أن C4 عزز نمو القمح بشكل كبير، حتى في غياب المحوري. يعد هذا تطورًا واعدًا في مجالات البحث بما في ذلك مبيدات الأعشاب الجديدة المعتمدة على السكر، ومبيد أعشاب آخر مشتق من مضاد حيوي "فاشل"، وحتى الرغاوي النباتية.
لاحظ الباحثون: "في ظل الظروف الميدانية، حتى عند استخدامها مع مبيدات الأعشاب بجرعات منخفضة، يُظهر C4 وظيفة مزدوجة مثالية للتحكم في حشرات المن القمح وتعزيز نمو القمح. لذلك، من المتوقع أن يصبح الجمع بين SynComs ومبيدات الأعشاب ذات الجرعات المنخفضة استراتيجية مستدامة وصديقة للبيئة لإزالة الأعشاب الضارة."
ونُشر البحث في مجلة Soil Ecology Letters.