بحث حول نمو النباتات تحت الأرض في المناطق الصناعية في أوكرانيا

يتطلب التطور الصناعي تخصيص بعض الأراضي الصالحة للزراعة، مما يحول دون إنتاجها الزراعي. ويتجلى هذا الأمر بشكل خاص في المناطق التعدينية، حيث تشغل عمليات استخراج المعادن بالفعل آلاف الهكتارات من الأراضي الصالحة للزراعة.

يثور التساؤل حول إمكانية إعادة هذه الأراضي إلى الزراعة المكثفة. وقد أسفرت الأبحاث التي أجراها باحثون من جامعات زراعية ومتخصصون في الزراعة الحيوية منذ عام ٢٠١٢ حول استصلاح مناجم الحفر المكشوفة عن نتائج مشجعة، كاشفةً عن إمكانية تحويل الأراضي المتضررة من التعدين إلى أراضٍ زراعية. وأظهرت الأبحاث أن هذه الأراضي قادرة على إنتاج محاصيل حبوب وأعشاب معمرة بكميات أكبر من تلك التي تنتجها الأراضي المزروعة بالطرق التقليدية.

آفاق استخدام مناجم التعدين

يختلف الوضع إلى حد ما فيما يتعلق بالأراضي التي تشكلها أعمال التعدين. فعلى الرغم من أن مساحتها أصغر من مساحة الأراضي السابقة، إلا أنها تشغل مساحة كبيرة على المستوى الوطني، وتتوسع عاماً بعد عام، وبطبيعة الحال، تتعمق أكثر.

على سبيل المثال، في كريفي ريه وحدها، توجد مساحة تزيد عن 250 ألف متر مربع من مناجم رئيسية بأعماق مختلفة، ^مناسبة لزراعة النباتات. ومن الجدير بالذكر أن تركيبة الهواء داخل المناجم أقرب إلى الهواء الخارجي، مع ارتفاع نسبة الرطوبة ودرجة حرارة طبيعية مرتفعة نسبيًا. وبالتالي، تُعدّ هذه المناجم بيئة مثالية لنمو النباتات. وبالنظر إلى الحاجة المُلحة حاليًا لتوفير الخضراوات الطازجة على مدار العام، فمن المنطقي افتراض إمكانية إنشاء هذا النوع من الإنتاج الزراعي داخل المناجم.

تتضمن البرامج الحكومية الحالية لتطوير المجمع الزراعي الصناعي للفترة 2021-2025 زيادة إنتاج الخضراوات من خلال إنشاء مناطق إنتاج تجارية متخصصة عبر بناء بيوت زجاجية كبيرة. إلا أن التكلفة المرتفعة نسبياً لبناء هذه البيوت (50,000-60,000 هريفنيا أوكرانية للمتر المربع) تُشكل عائقاً ^. ونظراً لأن زراعة الخضراوات في الشتاء تتطلب تكاليف تدفئة باهظة، فمن المفهوم أن تظل تكلفة الإنتاج مرتفعة. أما مع استخدام المناجم، فسيتم التغلب على مشكلة بناء المباني ، وستنخفض تكلفة صيانة المنشآت تحت الأرض بشكل ملحوظ.

فعلى سبيل المثال، لبناء 25 هكتارًا من البيوت الزجاجية، من الضروري إنفاق 12.5-15 مليون هريفنيا أوكرانية، بينما ستكون تكلفة أعمال الترميم في أعمال التعدين، وفقًا لتقديرات مماثلة، 5-6 ملايين هريفنيا أوكرانية.

الجوانب التقنية: الركيزة والضوء

من الواضح أن زراعة النباتات في أي ظروف تتطلب ركيزة غنية بالعناصر الغذائية. في البيوت الزجاجية، تكون هذه الركيزة عادةً هي التربة. إن نقل التربة إلى المناجم يُعقّد تشغيل هذه المنشآت إلى حد ما، لكن إدخال الزراعة المائية يحل هذه المشكلة.

يبقى هناك عامل واحد أساسي لحياة النبات، وهو غائب تماماً في المناطق تحت الأرض: الضوء . منذ عام 2012، تُستخدم أنظمة LED وأنظمة التفريغ الغازي القوية لزراعة مجموعة متنوعة من النباتات وإنتاج المحاصيل على مدار العام.

تشير البيانات التي جمعها خبراؤنا إلى أنه من خلال التحكم في العمليات الضوئية البيولوجية، وهي استجابة النباتات للتغيرات الضوئية الدورية، تم التوصل إلى مسارٍ يُحقق تقاربًا كبيرًا بين الإنتاجية البيولوجية والتجارية. ففي السابق، عندما كانت ثمار الطماطم تُشكل 20% فقط من الوزن الإجمالي، بينما كانت النسبة المتبقية تتكون من الأوراق والسيقان والجذور، تغيرت هذه النسبة في ظل ظروف الإضاءة الاصطناعية، حيث تُشكل الثمار 80% ، مع إنتاجية تصل إلى 130 كيلوغرامًا للمتر المربع، وستة مواسم حصاد سنويًا.

من أجل النمو والتطور الطبيعي للنباتات، من الضروري أن تكون شدة الإشعاع النشط فسيولوجيا، اعتمادًا على نوع النباتات التي يتم زراعتها، ضمن نطاق 50-120 ألف إرج/سم2 ^ثانية .

أهداف البحث

يُعدّ التحقق من جدوى استخدام مناجم التعدين لزراعة المحاصيل الزراعية مسألة ملحة للغاية. وفي هذا الصدد، يجب مراعاة الأهداف التالية:

• لضمان الزراعة وتوفير المنتجات الزراعية على مدار العام لسكان المدن والمناطق بأكملها، بغض النظر عن الظروف المناخية والموقع الجغرافي.
• إنشاء مصانع وورش عمل ومختبرات بيولوجية عالية الأداء لتطوير أصناف جديدة.
• نموذج للطبيعة.

وبناءً على هذه الأهداف العامة، قام متخصصو شركة Agro.Bio بتطوير برنامج بحثي أولي:

1. تحديد مواقع التعدين المناسبة لزراعة النباتات.
2. دراسة تأثير التركيب الطيفي للضوء على الأنظمة العضوية.
3. دراسة أنواع مختلفة من المواد المالئة لزراعة النباتات.
4. دراسة النظام الغذائي وتطوير الخلطات الغذائية.
5. دراسة إمكانية تلقيح النباتات.
6. الآفات والأمراض. الخصائص البيولوجية وتطوير تدابير المكافحة للمحاصيل المزروعة.
7. ميكنة وأتمتة عمليات الإنتاج.
8. دراسة تأثير النباتات على بيئة الغاز في المنجم.
9. فعالية زراعة النباتات تحت الأرض من حيث التكلفة.

دراسة الظروف اللازمة لنمو النباتات تحت الأرض

بدأت الأبحاث الاستكشافية حول استخدام مناجم التعدين الرئيسية لزراعة المحاصيل الخضرية في عام 2022 في كريفي ريه، على أعماق عمليات التعدين. وقد أظهرت الأبحاث أنه على عمق 370 مترًا ، وفي غياب الظروف السطحية المعتادة، من الممكن زراعة النباتات على مدار العام إذا تم توفير ضوء كهربائي ذي تركيبة طيفية مناسبة.

يتميز نظام درجة الحرارة على عمق 370 مترًا باستقرار أكبر. ففي قطعة الأرض التجريبية، لم تتجاوز درجة الحرارة 24 درجة مئوية ولم تنخفض عن 19 درجة مئوية. ومن المتوقع أن يكون لهذا أثر إيجابي على نمو وتطور المحاصيل المزروعة. صُمم برنامج الإضاءة لمدة 18 ساعة. لذا، عند زراعة النباتات تحت الأرض، يكون طول النهار 18 ساعة فقط، وليس 24 ساعة، أي أقصر بست ساعات.

تمت دراسة التركيب الغازي للهواء في موقع اختبار داخل المنجم. وأظهر التحليل أن نسبة الأكسجين بلغت 20.8%، وثاني أكسيد الكربون 0.1%، وأول أكسيد الكربون 0.0001%، والنيتروجين 79.099%. ويختلف الضغط الجوي تحت سطح الأرض عن الضغط الجوي على سطح التربة بمقدار 50-75 ملم زئبق.

زراعة الخيار

تم الحصول على نتائج إيجابية عند زراعة الأصناف البكرية وهجائنها. في قطعة أرض تجريبية، أنتج هجين بكري حديث 6.1 كيلوغرام لكل متر مربع. زُرعت النباتات على رفوف مملوءة بطبقة من التربة سمكها 20 سم. تم تطبيق الأسمدة مرة كل 15 يومًا مع إضافة مستحضر Amino Energy Agro.Bio المضاد للإجهاد (المعدل الأمثل: 2 لتر/هكتار).

الجدول 1. نتائج ملاحظات نمو وتطور وإنتاج الخيار (2024-2025)

في النوعين الثالث والرابع، حيث تم تقليم الأوراق فوق الورقتين الثانية عشرة والرابعة عشرة، نمت النباتات بشكل جيد؛ وكانت الثمار متجانسة الوزن، حيث تراوح وزنها بين 250 و320 غرامًا. بالإضافة إلى المحصول الوفير، تنتج نباتات الخيار المزروعة تحت الأرض كتلة خضرية جيدة، قادرة على امتصاص كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأكسجين.

زراعة الطماطم

استُخدمت قطعة الأرض التجريبية لزراعة أصناف الطماطم: بيرفينيتس 190، وألباتيفا، وتيبلتشني روزيفني راني، وكييفسكي. نُقعت البذور في محلول مُحفز من شركة مايند أغرو.بيو (2 لتر/هكتار) استعدادًا للزراعة. وخلال فترة الزراعة، سُمّدت النباتات بالأسمدة المعدنية ومستحضر أديبت أغرو.بيو المركب (2 لتر/هكتار).

الجدول 2. نتائج ملاحظات النمو والتطور وإنتاج الطماطم (2024-2025)

الجدول 3. تأثير ظروف النمو على التركيب الكيميائي للطماطم

يُظهر التحليل أن التركيب الكيميائي للطماطم المزروعة في ظروف اصطناعية تحت الأرض هو نفسه تقريبًا مثل الطماطم المزروعة في الأرض المفتوحة والبيوت الزجاجية، وأن محتوى حمض الأسكوربيك أعلى بكثير.

زراعة المحاصيل الإجبارية

ريشة البصل

استُخدمت البصلات الصغيرة العادية للزراعة. ووفقًا للتقنية الزراعية التي طورها متخصصو شركة أغرو.بايو، يصبح البصل الأخضر جاهزًا للاستهلاك خلال 12-15 يومًا (في البيوت المحمية، خلال 25-30 يومًا). ويمكن أن ينتج المتر المربع الواحد 60 كيلوغرامًا من البصل الأخضر من نوفمبر إلى مارس.

حميض

زُرعت جذور الحميض بين الصفوف وفي صناديق فردية. وبدأ الحصاد الأول بعد 12-15 يومًا. جُمعت أربعة محاصيل من زراعة واحدة للجذور، بمتوسط ​​إنتاج يتراوح بين 2.5 و3.0 كيلوغرامات للمتر ^المربع .

الاستنتاجات

• تؤكد الدراسات الأولية أن إنتاج المحاصيل تحت الأرض خيار قابل للتطبيق، مما يسمح باستخدام أعمال المناجم لزراعة الخضراوات بتكلفة منخفضة نسبياً خلال فترات النقص الشديد.
• لزراعة المحاصيل التي تتطلب التزهير المبكر، ينبغي تخصيص الطبقات العليا من الأعمال الرئيسية للمناجم العاملة.
• في دراسة أعمال التعدين لغرض زراعة المحاصيل الزراعية في حوض نهر كريفي روغ، يُنصح بتوسيع نطاق البحث المماثل على نطاق واسع في جميع المناطق الصناعية في أوكرانيا.

تُحقق شركة التكنولوجيا الحيوية "أغرو.بيو" اليوم أقصى قدر من الربحية من خلال مفهوم الإنتاج الزراعي المُتحكم به تحت الأرض وفي البيوت الزجاجية. وتُعوض منتجاتها المبتكرة "أديبت" و "مايند " و "أمينو إنرجي" ، المُعتمدة على الليونارديت المُنقّى، نقص الضوء الطبيعي بشكل كامل، وتُطلق العنان للإمكانات الوراثية للمحاصيل النباتية، حتى في الظروف القاسية للمناطق الصناعية. ويُرسي تطبيق هذه التقنيات الأساس لتحقيق الأمن الغذائي المُستقل للتجمعات الصناعية الأوكرانية.