الطاقة الذرية وتعزيز الإنتاجية الزراعية: استخدام سلمي نحو أمن غذائي مستدام

في ظل تزايد عدد سكان العالم المتوقع إلى نحو 9.7 مليار نسمة بحلول عام 2050، وتقلص الأراضي الصالحة للزراعة بنسبة 20% بسبب التصحر والعوامل الأخرى (الفاو، 2022)، تبرز التكنولوجيا الذرية كأداة حاسمة لتحقيق الأمن الغذائي. ورغم الجدل حول استخداماتها، إلا أن البيانات تظهر أن أكثر من 60 دولة تعتمد حاليًا على تطبيقات الطاقة الذرية لخدمة وتعزيز القطاع الزراعي ولاستدامة الأمن الغذائي، وبدعم من الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA).

تعرف النظائر على أنها ذرات لنفس العنصر تختلف في عدد النيوترونات، فبعضها مستقر (مثل النيتروجين-15) وبعضها مشع (مثل الكربون-14). في الزراعة، تستخدم النظائر المستقرة لتتبع امتصاص النباتات للمغذيات وتحسين استخدام الأسمدة، بينما تساعد النظائر المشعة في دراسة عمليات التمثيل الغذائي. في الغذاء، تستعمل النظائر لتحديد مصادر التلوث والتحقق من أصالة المنتجات (كتمييز المنشأ الجغرافي). كما يستخدم الإشعاع من نظائر مثل الكوبالت-60 لتعقيم الطعام وإطالة عمره الافتراضي. في هذا المقال سنغوص في بعض التفاصيل العلمية مدعومة بدراسات عملية ومراجع أكاديمية وتجارب عدد من الدول التي لها نجاحات في هذا المجال. ويمكن لسلطنة عمان، التي تواجه تحديات مثل ندرة المياه، التصحر وارتفاع درجات الحرارة، أن تستفيد بشكل كبير من التطبيقات الذرية في الزراعة لتعزيز الإنتاجية وتحقيق الاستدامة.

تحسين خصوبة التربة:

يستخدم التتبع النظيري للمغذيات في تحسين خصوبة التربة، حيث تستخدم النظائر المُشعة مثل النيتروجين15 والفوسفور32 لتتبع امتصاص النباتات للمغذيات، مما يساعد في تحسين كفاءة استخدام الأسمدة. في مشروع مشترك بين الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA) وفيتنام (2015–2020)، استخدم النظير الفوسفور32 لتحليل ديناميكية امتصاص الأرز للمغذيات. أظهرت النتائج أن تعديل جرعات الأسمدة وفقًا للبيانات النظيرية قد خفض الهدر بنسبة 30% ورفع الإنتاجية بنسبة 18% (IAEA، 2021). وفي كينيا في منطقة كيامبو، استخدم الباحثون نظير الكربون13 لتقييم تآكل التربة. النتائج أدت إلى تطبيق تقنيات الحفظ المُستهدفة، مما قلل فقد التربة بنسبة 45% (Ojwang et al., 2017). وبحسب دراسة أجريت في جامعة الملك سعود (2020) نجحت المملكة العربية السعودية في استخدام النظائر لتحسين ري القمح في المناطق الجافة. تعاني سلطنة عمان من ندرة المياه وملوحة التربة، خاصة في مناطق مثل محافظتي الباطنة ومحافظة الظاهرة، وبالتالي فإن استخدام النظائر مثل الهيدروجين-3 (تريتيوم) لتتبع حركة المياه في التربة وتحديد كفاءة الري، وتطبيق تقنية النيتروجين-15 لتحسين امتصاص الأسمدة في محاصيل النخيل والليمون العُماني سيؤدي إلى تليل هدر المياه بنسبة عالية.

مكافحة الآفات:

يتم استخدام التشعيع في مكافحة الآفات فيما يعرف بتقنية الحشرة العقيمة (SIT)، حيث يتم تعريض ذكور الحشرات لأشعة غاما أو الأشعة السينية لإحداث عقم وراثي، مما يقلل أعدادها عبر الأجيال. ووفقًا لدراسة نشرت في مجلة Pest Management Science (Walder et al., 2019)، فقد قامت البرازيل بتطبيق تقنية تعقيم الحشرات (SIT ) على ذبابة الفاكهة (Ceratitis capitata) في الفترة بين عامي 2012 و2018م في ولاية ساو باولو، حيث كانت النتائج بأن أدى استخدام هذه التقنية إلى انخفاض إصابة المانجو من 40% إلى 5%، وأعلنت المكسيك خلوها من ذبابة الدودة الحلزونية (Cochliomyia hominivorax) في عام 2021م بعد حملة استخدام تقنية الحشرة العقيمة (SIT) استمرت 30 عامًا بدعم من الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA) ، مما وفر 4 مليارات دولار لصناعة

الماشية (IAEA، 2021). وأشارت الأرقام وفقًا للوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA) عام (2020)، بأن تقنية الحشرة العقيمة (SIT) قللت استخدام المبيدات في مكافحة ذبابة الفاكهة بأمريكا الوسطى بنسبة 90%، مما وفر 1.2 مليار دولار. ويمكن لسلطنة عمان الاستفادة من تقنية الحشرة العقيمة (SIT) لمكافحة سوسة النخيل الحمراء خاصة وأن هذه الآفة تهدد أكثر من 8 ملايين نخلة في عُمان، متسببة في خسائر سنوية تقدر بـ 10 ملايين دولار. ويمكن إنشاء مشروع طويل المدى لإنتاج ذكور سوسة النخيل عقيمة عبر التشعيع.

حفظ الأغذية:

لمحاربة التلف تستخدم تقنية التشعيع لحفظ الأغذية من خلال تعريض الأغذية لجرعات محددة من أشعة غاما (من نظير الكوبالت60) أو الإلكترونات لقتل البكتيريا مثل السالمونيلا وإطالة العمر الافتراضي للأغذية. ووفقا لتقرير هيئة الطاقة الذرية الهندية (DAE) لعام 2020، أدت تقنية هذه التقنية إلى خفض الفاقد بعد حصاد محصول البصل في مومباي بالهند من 35% إلى 15%، مما وفر حوالي 500 مليون دولار سنويًا. وفي الولايات المتحدة الأمريكية ومنذ الموافقة على تشعيع الفراولة من قِبل إدارة الغذاء والدواء (FDA) في 1986، زادت صادرات كاليفورنيا من محصول الفراولة بنسبة 25% بسبب إطالة فترة التخزين (Farkas, 2016). تشير منظمة الصحة العالمية (WHO) إلى أن تشعيع الأغذية يمنع 30% من الأمراض المنقولة بالغذاء عالميًا. ورغم أن منظمة الصحة العالمية (WHO) تؤكد سلامة الأغذية المشععة عند تطبيق المعايير (جرعة أقل من 10 كيلوغراي)، لا تزال مخاوف المستهلكين موجودة، خاصة في أوروبا حيث يحظر تشعيع معظم الأغذية (EU Directive 1999/2/EC). وهناك تجارب في الصين لاستخدام الليزر لتقليل وقت تشعيع اللحوم بنسبة 50% (Zhang et al., 2022). يفقد القطاع الزراعي في سلطنة عمان نحو 25% من الإنتاج بسبب التلف، خاصة في الفواكه مثل المانجو والتمور وغيرها ، وبالتالي فإن استخدام نظير الكوبالت-60، لتطهير التمور والفواكه الأخرى سيؤدي إلى إطالة عمرها الافتراضي، مما يؤدي إلى تقليل الفاقد وفتح أسواق لتصدير الفواكه إلى الأسواق الإقليمية والعالمية.

تطوير المحاصيل:

تقوم تقنية الطفرات الموجهة بتطوير المحاصيل على مبدأ تعريض بذور تلك المحاصيل للإشعاع (أشعة غاما أو الأشعة السينية) لإحداث طفرات جينية عشوائية فيما يسمى (Shooting in the Dark)، ثم يتم اختيار الأجيال الناتجة من التطفير (Mutants) والمفيدة. في دراسة أجريت في بنغلاديش، تم تطوير صنف الأرز «بينادان7»، عبر تقنية التطفير الموجه في عام 2013، ليتحمل الملوحة وينتج 5 طن/هكتار مقارنة بـ3.5 طن/هكتار للأصناف التقليدية (Ahmed et al., 2018). وفي نيجيريا تم رفع إنتاجية صنف الفول السوداني «SAMNUT 24»، الناتج عن التطفير في عام 2010، بنسبة 20% بالإضافة إلى مقاومته للأمراض الفطرية (Ojo et al., 2020). في مصر، أدت محاصيل القمح المُحسنة إشعاعيًا إلى زيادة الإنتاج بنسبة 22% بين 2015 و2022 (مركز البحوث النووية المصري، 2023).

تم العمل في البحوث الزراعية بوزارة الثروة الزراعة والسمكية وموارد المياه ببرنامج تربية الطفرات في نهاية عام 2016م لتوسيع التنوع الجيني لأصناف القمح المحلية واختيار الطفرات المقاومة للجفاف والملوحة والتبكير في النضج والإنتاجية العالية، حيث تم تعريض صنف القمح المحلي «كولي» للإشعاع بـ 3 جرعات من 150 و 300 و 450 جراي. ومن نتائج هذا المشروع أن تم اختيار 56 و 29 نوعًا متحورًا من قمح كولي في المرحلتين M2 و M3 على التوالي من حيث التبكير في النضج وارتفاع النبات وطول السنبلة والإنتاج مقارنة بالأصناف غير المطفرة (Gh.Al-Mamari et. ,2016).

تمتلك سلطنة عمان فرصة ذهبية لتحويل تحدياتها الزراعية إلى نقاط قوة عبر تبني التكنولوجيا الذرية، مستفيدة من الدعم الفني للوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA) وتجارب الدول المشابهة مناخيًا (مثل الإمارات والسعودية). ويعد إطار التعاون الموقع مع الوكالة، الثالث من نوعه بالنسبة لسلطنة عمان، ويتضمن برامج تعاون في مجالات الأمان الإشعاعي، والزراعة وسلامة الغذاء، والصحة البشرية، وموارد المياه والبيئة والتراث الثقافي. حيث بدأت مشروعات التعاون التقني بين سلطنة عمان والوكالة الدولية للطاقة الذرية في العام 2009م وذلك بمشروعي «بناء عاجل لقدرات تحليل الطلب على الكهرباء والمياه والتوقعات المستقبلية» و «الاحتياجات العاجلة لخدمات التصوير الإشعاعي التشخيصي وعلاج الأورام». أما بالنسبة للجانب الزراعي فقد بدأ التعاون مع الوكالة في عام 2012م بمشروعين: 1) مشروع إنتاج محاصيل علفية مقاومة للملوحة والجفاف ، 2) مشروع تقييم ملائمة تقنية الحشرة العقيمة والتقنيات المرتبطة بها في التصدي لآفة حشرة النخيل. وقد توج هذا التعاون بمشروع بناء القدرات لتحسين المحاصيل الزراعية الأساسية من خلال استحداث الطفرات باستخدام التقنيات النووية والتقنيات المرتبطة بها في الفترة بين 2016-2017م. وتلى ذلك مشروعي «تطبيق تربية الطفرات والتقنيات الحيوية الداعمة لتحسين المحاصيل الزراعية الإستراتيجية المهمة»، و«استخدامات النظائر والتقنيات النووية في الإدارة المتكاملة للمياه والتربة والعناصر الغذائية لتحسين إنتاجية المحاصيل». وبالاستثمار في البنية التحتية والكوادر البشرية يمكن أن تصبح سلطنة عمان نموذجًا رائدًا في الزراعة الذرية بمنطقة الخليج، وسيتوج ذلك من خلال المبادرة التي قامت بها في العام الماضي وذلك من خلال التوقيع على وثيقة إطار التعاون التقني الجديدة مع الوكالة الدولية للطاقة الذرية بفيينا-النمسا ، للفترة 2024-2029.

نستطيع القول بأن التقنيات الذرية الزراعية ليست حلًا سحريًا، لكنها جزء من منظومة متكاملة للاستدامة. ونجاحات بعض الدول مثل البرازيل وبنجلاديش والفلبين وغيرها من الدول النامية تثبت أن التحديات يمكن تجاوزها عبر التعاون الدولي وبناء الثقة المجتمعية. ومع تطور تقنيات التشعيع الدقيق والذكاء الاصطناعي، قد تصبح الزراعة الذرية ركيزة أساسية للأمن الغذائي في القرن الحادي والعشرين. في الهند مثلا بدأ حديثا استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي (AI) للتنبؤ بأفضل جرعات الإشعاع لكل محصول (DAE, 2023). ومن بين الابتكارات الواعدة بدء مشروع الوكالة الدولية للطاقة الذرية (IAEA) مع الفلبين في عام 2023م بعمل التعديل الجيني الدقيق عن طريق دمج التقنيات الحديثة مثل كريسبرCas9 مع الطفرات الإشعاعية لتسريع تطوير المحاصيل المقاومة لتغير المناخ.

د. سيف بن علي الخميسي مدير مركز بحوث النخيل والإنتاج النباتي، وزارة الثروة الزراعية والسمكية وموارد المياه

المصدر: لجريدة عمان