بحث دولي جديد يقدم حلولًا لمواجهة تحديات إنتاج القمح في مصر.. زيادة الإنتاج حتى 22%

البيئة والمناخ

نشرت فريق بحثي مصري دولي دراسة رائدة في مجلة Agricultural Water Management المصنفة ضمن Q1، تقدم حلولًا مبتكرة لزيادة إنتاجية القمح وتحسين كفاءة استخدام المياه في مصر، بهدف تعزيز الأمن الغذائي الوطني.

تأتي الدراسة ضمن مشروع “تطوير استراتيجيات التكيف للتخفيف من آثار تغير المناخ على أمراض القمح وإنتاج الغذاء في مصر. 

اعتمدت الدراسة على نموذج حاسوبي متقدم مدعوم ببيانات ميدانية، وركزت على ثلاثة أصناف من القمح: Sakha94، Shandweel1، وSids1، بهدف تحديد أفضل استراتيجيات الري وأصلح الأصناف للظروف المصرية.

أظهرت النتائج أن إدارة الري الدقيقة تؤثر بشكل مباشر على المحصول وكفاءة استخدام المياه.

الري المتكرر باستخدام 50% من حاجة المياه زاد إنتاجية القمح حتى 22%، خصوصًا لصنف Sakha94.

استراتيجيات الري المخفضة حسنت كفاءة استخدام المياه، حيث حقق كل من Shandweel1 وSids1 زيادة 15–20% في ظروف ندرة المياه.

ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون ساهم في زيادة طفيفة بنحو 5% في الإنتاجية، ما يعزز قدرة القمح على التكيف مع تغيرات المناخ المستقبلية.

كشف سر زيادة إنتاجية القمح وكفاءة استخدام المياه
وحذر الباحثون من أن ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 3°C قد يقلل هذه المكاسب ويقصّر فترة نمو الأصناف الحساسة مثل Sakha94.

وتشدد الدراسة على ضرورة تطوير استراتيجيات ري وزراعة محددة لكل موقع لضمان استدامة إنتاج القمح في المناطق محدودة الموارد المائية.

 تبحث هذه الدراسة في استراتيجيات لتحسين محصول القمح وإنتاجية المياه في مختلف المناطق الزراعية المناخية في مصر من خلال إدارة دقيقة للري واختيار الأصناف. باستخدام نموذج DSSAT CERES-Wheat، المُعاير ببيانات ميدانية من تجارب على ثلاثة أصناف من القمح (سخا94، وشاندويل1، وسيدس1) تحت خمس معالجات ري في أربعة مواقع،

قام الباحثون بتقييم تأثير وتيرة الري ومستويات ثاني أكسيد الكربون المرتفعة (390 جزء في المليون) على محصول الحبوب وكفاءة استخدام المياه.

تشير الوصلات الأقوى إلى أداء إنتاجية أعلى عند استخدام توليفات محددة من المعالجة والصنف
تشير الوصلات الأقوى إلى أداء إنتاجية أعلى عند استخدام توليفات محددة من المعالجة والصنف
تُظهر النتائج أن الري المتكرر (استنزاف 50٪) يزيد المحصول بنسبة تصل إلى 22٪ مقارنةً بالري الأقل تواترًا (استنزاف 90٪)، وخاصةً بالنسبة لسخا94، بينما يعزز الري المنخفض الري القائم على إنتاجية المياه (WP_Irrigation)، حيث حقق شاندويل1 وسيدس1 زيادة في إنتاجية المياه بنسبة 15-20٪ في ظل ظروف محدودة المياه.

يساهم ارتفاع تركيز ثاني أكسيد الكربون في زيادة متواضعة في الغلة بنحو 5%، ويعزز كثافة الماء، مما يشير إلى فوائد تكيفية محتملة في سيناريوهات ارتفاع تركيز ثاني أكسيد الكربون مستقبلًا.

الفريق البحثي المصري:
المركز الزراعي للبحوث الزراعية:

قاد الدكتور أحمد خير (من معهد أبحاث التربة والمياه والبيئة، ومعهد يوليوس كون في ألمانيا) البحث من مرحلة كتابة المسودة وحتى المراجعة والنشر، وراجع سيناريوهات نموذج DSSAT، وحلّل البيانات باستخدام لغتي البرمجة R وPython، بالإضافة إلى كتابة البحث وإعداده للنشر.

الدكتور أحمد خير
د. مها لطفي السيد (قسم بحوث الأرصاد الجوية الزراعية، المعمل المركزي للمناخ الزراعي). أجرت معايرةً واختبارًا وتطبيقًا للنموذج الرياضي (DSSAT) لدراسة آثار الجفاف وارتفاع درجة الحرارة وزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون على محصول القمح وإنتاجية المياه.

د. مها لطفي السيد
الدكتور أحمد فوزي القط (قسم بحوث القمح، معهد بحوث المحاصيل الحقلية) هو الباحث الرئيسي في مشروع “تحسين تحمل الجفاف في أصناف القمح المصرية باستخدام الجينات المسؤولة عن ارتفاع النبات في القمح”، الممول من هيئة تمويل العلوم والتكنولوجيا والابتكار (STDF) في مصر.

الدكتور أحمد فوزي القط
د. سمير محمود صالح (قسم بحوث المناخ الزراعي، المختبر المركزي للمناخ الزراعي) – أعد وقدم البيانات المناخية الدقيقة المستخدمة في الدراسة.

د. سمير محمود صالح
د. تهاني نور الدين (قسم بحوث الري الميداني والمياه، معهد الأراضي والمياه والبيئة) – شاركت مع فريق النمذجة في معايرة، والتحقق، وتطبيق النموذج الرياضي DSSAT.

Dr. Tahani Nour El-Din
د. تهاني نور الدين
كلية الزراعة، جامعة المنصورة:
د. ياسر شبانة – أستاذ أمراض النبات، عضو المجلس القومي للبحوث الزراعية والغذائية، والمحقق الرئيسي للمشروع الممول من هيئة تمويل العلوم والتكنولوجيا والابتكار (STDF) في مصر.

Dr. Yasser Shabana
الباحثون الدوليون:
د. بروس فيت – جامعة هيرتفوردشاير، المملكة المتحدة

د. إيمينج تشي – جامعة هيرتفوردشاير، المملكة المتحدة

د. بنيامين ريتشارد – جامعة هيرتفوردشاير، المملكة المتحدة
 

تسلط هذه النتائج الضوء على ضرورة اتباع استراتيجيات ري خاصة بالموقع واستراتيجيات الأصناف للتخفيف من ندرة المياه. ينبغي أن تعطي الأبحاث المستقبلية الأولوية لنهج متعدد النماذج لقياس أوجه عدم اليقين، ودمج توقعات المناخ في CMIP6، واستكشاف التأثيرات البيئية متعددة العوامل، ودعم الإنتاج المستدام للقمح في المناطق محدودة المياه.

ويعكس هذا التعاون، المدعوم من المجلس البريطاني، الجهود العالمية لمواجهة تأثيرات تغير المناخ على إنتاج القمح والذرة في مصر.

تُشدد هذه الدراسة على أهمية إدارة الري المُوجَّه واختيار الأصناف لتحسين إنتاجية القمح وكفاءة استخدام المياه في المناطق القاحلة. وباستخدام نموذج DSSAT CERES-Wheat المُدمج مع بيانات الحقل،
تُظهر النتائج أن الري المُتكرر يُعظم إنتاجية أصناف مثل Sakha94، بينما يُعزز الري المُنخفض إنتاجية المياه، وخاصةً في Shandweel1 وSids1.
مقترنة بين القيم المقاسة والمحاكاة لتاريخ الإزهار
مقترنة بين القيم المقاسة والمحاكاة لتاريخ الإزهار
ويُؤثِّر ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون (420-440 جزء في المليون) إيجابًا على إنتاجية المحصول وإنتاجية المياه، خاصةً في ظل ارتفاع درجات الحرارة المعتدل (من +1 درجة مئوية إلى +2 درجة مئوية). ومع ذلك، فإن ارتفاع درجات الحرارة (+3 درجات مئوية) يُقصِّر دورة النمو، مما يُحدِّ من فوائد ثاني أكسيد الكربون ويُقلِّل من إنتاجية المحصول، وخاصةً في الأصناف الحساسة للحرارة مثل Sakha94.

تاريخ الإزهار المقاس والمحاكى، (ب) تاريخ النضج، (ج) محصول الحبوب
يُبرز تحليل الحساسية الحاجة إلى استراتيجيات خاصة بالموقع تجمع بين أصناف مقاومة للمناخ وممارسات ري مُحسّنة للتخفيف من ندرة المياه والإجهاد الحراري.
ينبغي أن تُوسّع الأبحاث المستقبلية نطاق هذه النتائج من خلال دمج مجموعات النماذج المتعددة، واستكشاف سيناريوهات المناخ في المرحلة السادسة من مشروع CMIP6، ومعالجة عوامل إضافية مثل صحة التربة ومكافحة الآفات.

راسة مصرية دولية تكشف سر زيادة إنتاجية القمح وكفاءة استخدام المياه
تُقدّم هذه الدراسة رؤى قيّمة لتطوير أنظمة زراعية مرنة في مصر وغيرها من المناطق التي تعاني من ندرة المياه، مع تحقيق التوازن بين الإنتاجية والحفاظ على الموارد.
يوضح العلاقات بين السمات الفينولوجية المُقاسة وسمات الغلة عبر ثلاثة أصناف قم
يوضح العلاقات بين السمات الفينولوجية المُقاسة وسمات الغلة عبر ثلاثة أصناف قم