التآكل المائي وتاثيره على جودة المياه والانتاجية الغذائية

ما هو التآكل المائي؟

التآكل المائي هو حركة التربة من موقعها الطبيعي إلى موقع آخر بسبب قوة دفع الماء. معظم ما يوجد من من قنوات ووديان، ما هو إلا نتيجة لعمليات التعرية المائية طويلة المدى. يعد التآكل المائي من المشاكل المهمة التي تؤثر على جودة المياه. وبالتالي فهو يؤثر على القدرة على إنتاج ما يكفي من الغذاء لاستدامة العالم.

ما هي المشاكل التي يسببها التآكل المائي للزراعة؟

عندما تهب العواصف الكبرى تسبب جريانً الماء بقوة كبيرة. وهذا الجريان القوي يؤدي إلى تحريك التربة أو ما يعرف بجرف التربة. وهذا يؤدي بدوره إلى خلل في التوازن الطبيعي بالنظام البيئي. ويشكل تحديًا كبيرا، واضرارا شديدة.

تشمل المناظر الطبيعية الزراعية الغابات والمراعي والمحاصيل الصفية. يمكن للغابات في كثير من الأحيان أن تمتص الكثير من طاقة الماء المندفع، إما من هطول الأمطار أو ذوبان الثلوج. ولكن عندما تتم إزالة الأشجار، يمكن أن تبدأ طاقة الماء في الوصول إلى سطح التربة وتسبب تآكلها. غالبًا ما تحتوي أنظمة المراعي على مزيج مترابط من أنظمة الغطاء والجذور التي تحمي التربة من الفقدان بشكل كبير. وهذا يتطلب إدارة دقيقة لعمليات الرعي. يتمثل التحدي المتمثل في إدارة أراضي المحاصيل المستدامة في أنها تتطلب الموازنة بين مقدار اضطراب التربة اللازم لزراعة المحاصيل اقتصاديًا مع تقليل التأثير على البيئة. إن التجدد الطبيعي للتربة في الأراضي الزراعية بطيء للغاية ويتطلب منع الكثير من الرواسب المتآكلة من مغادرة الحقول. وبما أن التربة تتآكل في كثير من الأحيان ببطء شديد، فإن تأثير الممارسات المتغيرة لا يظهر في كثير من الأحيان إلا بعد مرور سنوات عديدة. وبما أن التربة ليست قابلة للتجديد بسهولة، فيمكننا أن نفكر فيها كمورد محدود يتطلب إدارة دقيقة.

ما مدى أهمية التهديد؟

إذا تحركت كمية كبيرة من الرواسب في اتجاه مجرى النهر، فقد تتأثر الموائل وأنظمة المجاري والموارد المائية ومياه الشرب. وذلك لأن الرواسب يمكن أن تحمل في بعض الأحيان مستويات ضارة من المواد الكيميائية والمواد المغذية. وعندما يحدث ذلك، فإن الأمر يتطلب اتخاذ إجراءات لتنظيف المياه أو تجريف الأنهار والمسطحات المائية الأخرى من الرواسب الضارة. كما يتطلب تحديد مواقع تخزين آمنة لهذه الرواسب الضارة. وهذا الأمر الذي له تكاليف اقتصادية وبيئية كبيرة.

وهناك أمثلة على مشاكل التآكل المائي في العديد من الأماكن. فنقص الأكسجة في خليج المكسيك هو نتيجة مباشرة للجريان السطحي وتآكل التربة في حوض نهر المسيسيبي. هناك أنهار أخرى حول العالم، بما في ذلك نهر الأمازون ويانغتسي، تتأثر بشكل مباشر بالنشاط البشري (إزالة الغابات في المقام الأول) وما ينتج عن ذلك من فقدان التربة من الأراضي المجاورة. بشكل عام، تختلف شدة التهديد باختلاف المواقع الجغرافية. لكن النتائج مثل نقص الأكسجة في الخليج وأماكن أخرى تشير إلى أن التآكل المائي يمثل مشكلة ذات أهمية كبيرة بالنسبة للزراعة وما ورائها.

هل تختلف كمية ونوع التآكل المائي جغرافيًا، وإذا كان الأمر كذلك، فكيف؟

الظروف الجغرافية التي يحدث فيها التآكل المائي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على نوع وكمية الرواسب المتآكلة. العوامل الرئيسية التي تؤثر على تآكل المياه هي المناخ والتربة والغطاء النباتي والتضاريس. تختلف المناطق المناخية وخصائص التربة من مكان إلى آخر.، حيث تؤثر الخصائص الفيزيائية على قدرة الترشيح وبالتالي كمية المياه المتاحة للتآكل ونقل الرواسب. تتأثر قابلية تآكل التربة ببنية التربة وملمسها والمادة العضوية ومحتوى الرطوبة والكثافة. يؤثر الغطاء النباتي على التآكل عن طريق اعتراض هطول الأمطار وامتصاص طاقة قطرات المطر قبل أن تصل إلى الأرض. كما يؤثر عن طريق إبطاء تدفق المياه الذي يقلل بعد ذلك من القدرة على حمل الرواسب.

يمكن أن تحدث اختلافات في التآكل في مستجمعات المياه عندما تتدفق المياه من المنحدرات الأكثر انحدارًا إلى المنحدرات الأكثر انبساطًا حيث قد تترسب الرواسب. عندما تتدفق المياه من المنحدرات المسطحة إلى المنحدرات الأكثر انحدارًا، فإن المياه التي لا تحمل الكثير من الرواسب في المناطق المسطحة تميل إلى التسارع عند الاقتراب من المنحدرات الأكثر انحدارًا وتنتج المزيد من التآكل وتنقل الرواسب لمسافة أبعد.

كيف يؤثر تغير المناخ على تآكل المياه؟

قد يؤدي تغير المناخ إلى تغيرات في هطول الأمطار وزيادة كثافة هطول الأمطار أو مدتها، مما قد يؤدي إلى زيادة تآكل التربة. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المتزايدة إلى ذوبان مبكر للجليد. وهذا قد يؤدي إلى تآكل ونقل المزيد من الرواسب. ويمكن أن تؤدي درجات الحرارة المتزايدة أيضًا إلى جفاف التربة بشكل أسرع، مما قد يقلل من احتمال الجريان السطحي والتآكل. ومع ذلك، يمكن لبعض أنواع التربة أن تشكل قشرة على السطح عندما تجف. وهذه القشرة قد تخلق حاجزًا يقلل من كمية المياه التي يمكن أن تتسرب إلى الأرض، ويؤدي إلى زيادة الجريان السطحي.‏

ما هي الحلول الفعالة للحد من التاكل المائي؟‏

هناك حلول فعالة للحد من التآكل المائي، مثل زراعة المحاصيل الحقلية، وتقليل الحرث، وشرائط الترشيح (مساحات صغيرة من الأراضي المزروعة تستخدم لتقليل تلوث المياه السطحية، والحواجز. بالنسبة لتآكل الأخاديد، يمكن أن يكون استخدام الممرات المائية العشبية أو الأنابيب المتساقطة فعالاً. إن تركيب هياكل التحكم في المنحدرات داخل المجرى أو فحص السدود أو عكس توجيه القنوات عن طريق إعادة القنوات إلى منحدراتها الأصلية يمكن أن يتحكم في تاكل القناة أو النفاذ خلالها. 

يتطلب اعتماد حلول التحكم في التآكل دراسة وصيانة متأنية، وذلك باستخدام منهج نظامي شامل لتقييم كل شيء أثناء تدفق المياه عبر مستجمع المياه. وبخلاف ذلك، فإن هذه الممارسات يمكن أن تشجع ظروف الفيضانات، وانتقال الرواسب من مكان واحد وترسبها في مواقع أسفل مجرى النهر، أو يمكن أن تنتج المزيد من التآكل في اتجاه مجرى النهر. ‎

هل هناك أي تكنولوجيا ناشئة قد تلعب دورًا في كيفية معالجة التآكل المائي؟

يمكن للأنظمة الجوية بدون طيار، أو الطائرات بدون طيار، توفير أنواع متعددة من معلومات الاستشعار عن بعد حول المناظر الطبيعية الكبيرة، بدءًا من تضاريس سطح الأرض وحتى عمليات مسح النباتات وكيفية نموها.

بما أن الذكاء الاصطناعي (AI) يتم اعتماده على نطاق أوسع في البحوث الزراعية، فإنه سيؤدي إلى فوائد مثل تحليل أسرع للبيانات عند تحديد أنواع المشاكل في مجال يتطلب الاهتمام، مثل تطبيق ممارسات موضوعة دقيقة ومتكاملة مع ممارسات أخرى حيث سيكون أداؤها أفضل قبل أن يحدث التآكل. ‎

من الناحية العملية، كيف يمكن للمزارعين أو غيرهم من مديري الأراضي تطبيق البيانات حول التآكل المائي في عملهم اليومي؟

مع تقدم تكنولوجيا التنبؤ بالتآكل وتكاملها مع بيانات الاستشعار عن بعد والمعلومات المناخية. يمكن للمزارعين أو غيرهم من مديري الأراضي التطلع إلى المستقبل لتقييم حالة حقولهم وتحديد المكان الذي يمكنهم فيه تحسين وقتهم ومواردهم لتحقيق أقصى قدر من فوائدها الاقتصادية والبيئية مع الحفاظ على مزارعهم للجيل القادم من المزارعين. ومدير الأرض يعني أي كيان اتحادي أو حكومي أو محلي أو خاص يدير أو يوجه أو يشرف أو يتحكم في استخدام الأراضي العامة أو الخاصة. من خلال القدرة على معرفة متى تحدث العواصف المطرية وشدتها. فإن ذلك من شأنه أن يوفر معلومات إدارية مهمة حول تحديد متى يمكن إجراء العمليات الزراعية على أفضل وجه لتقليل تآكل التربة.