14.2: الزراعة الصناعية

تُعرف الزراعة الصناعية أيضًا باسم الزراعة التقليدية، وهي طريقة للزراعة تتضمن استخدام الأسمدة الاصطناعية والمبيدات الحشرية الاصطناعية والآلات. تعتمد الزراعة الصناعية على استثمارات كبيرة في المعدات الآلية التي تعمل في الغالب بالوقود الأحفوري. في حالة الثروة الحيوانية، يأتي معظم الإنتاج من أنظمة تتركز فيها الحيوانات بشكل كبير ومحصورة.

مبيدات حشرية اصطناعية

الآفات هي كائنات حية تحدث في الأماكن التي لا تكون فيها مطلوبة أو تسبب أضرارًا للمحاصيل أو البشر أو الحيوانات الأخرى (الشكل$\PageIndex{a}$). وبالتالي، فإن مصطلح «الآفات» هو مصطلح شخصي للغاية. مبيد الآفات هو مصطلح لأي مادة تهدف إلى منع أو تدمير أو صد أو تخفيف أي آفة. على الرغم من أنه غالبًا ما يُساء فهمه للإشارة إلى المبيدات الحشرية فقط، إلا أن مصطلح مبيدات الآفات ينطبق أيضًا على مبيدات الأعشاب (مبيدات الأعشاب) ومبيدات الفطريات والعديد من المواد الأخرى المستخدمة لمكافحة الآفات. يمكن أن تكون المبيدات الكيميائية فعالة وسريعة المفعول وقابلة للتكيف مع جميع المحاصيل والمواقف. عند تطبيقها لأول مرة، يمكن أن تؤدي المبيدات الحشرية إلى مكاسب إنتاج مثيرة للإعجاب للمحاصيل. ومع ذلك، على الرغم من هذه المكاسب الأولية، يمكن أن يكون الاستخدام المفرط لمبيدات الآفات غير سليم بيئيًا (انظر عيوب الزراعة الصناعية). تخلق معظم مبيدات الآفات بطبيعتها بعض مخاطر الضرر - يمكن أن تسبب المبيدات ضررًا للبشر والحيوانات و/أو البيئة لأنها مصممة لقتل الكائنات الحية أو التأثير سلبًا عليها. في الوقت نفسه، تعتبر المبيدات الحشرية مفيدة للمجتمع لأنها يمكن أن تقتل الكائنات الحية المسببة للأمراض وتتحكم في الحشرات والأعشاب والديدان والفطريات.

الشكل$\PageIndex{a}$: تعتبر سوسة اللوز القطني من الآفات الرئيسية بسبب الأضرار التي تلحق بنباتات القطن. الصورة من ARS USDA (المجال العام).

الزراعة الأحادية

تستخدم الزراعة الصناعية الزراعة الأحادية، والتي تتضمن زراعة نوع واحد فقط من المحاصيل في مساحة كبيرة (الشكل$\PageIndex{b}$). تتباعد النباتات في الزراعة الأحادية بشكل متساوٍ ولديها نفس متطلبات الزراعة والري والأسمدة والحصاد وما إلى ذلك، ويؤدي هذا التوحيد إلى الاستخدام الفعال لآلات الزراعة. غالبًا ما يكون المحصول من الصنف عالي الإنتاجية (الصنف عالي الإنتاجية؛ HYV)، والذي يتم إنتاجه من خلال التربية الانتقائية للنباتات الفردية ذات الخصائص المرغوبة. بالمقارنة مع المحاصيل التقليدية، يمكن لـ HYVs إنتاج المزيد لكل وحدة مساحة من الأرض. تضر الزراعة الأحادية بالتنوع الجيني وتنوع الأنواع في الزراعة، ومع ذلك، فإنها تعزز انتشار الآفات وتخاطر بأن جميع النباتات على مساحة مئات الأفدنة يمكن أن تكون عرضة لنفس المرض (انظر التنوع الجيني).

الشكل$\PageIndex{b}$: تسهل الزراعة الأحادية مثل مزرعة البطاطس هذه (على اليسار) ومزرعة القطن (على اليمين) استخدام المعدات الزراعية؛ ومع ذلك، فإن هذا يقلل من التنوع الجيني ويستهلك الوقود الأحفوري. الصورة اليسرى بواسطة NightThree (CC-BY) والصورة اليمنى من كيمبرلي فاردمان (CC-BY).

مزايا الزراعة الصناعية

حققت الزراعة الصناعية مكاسب هائلة في الإنتاجية والكفاءة. ارتفع إنتاج الغذاء في جميع أنحاء العالم بشكل عام منذ الأربعينيات (الشكل$\PageIndex{c}$)؛ ويقدر البنك الدولي أن ما بين 70 في المائة و 90 في المائة من الزيادات الأخيرة في إنتاج الغذاء هي نتيجة الزراعة الصناعية وليس زيادة المساحات المزروعة (الشكل$\PageIndex{d}$). أصبح المستهلكون في الولايات المتحدة يتوقعون طعامًا وفيرًا وغير مكلف. بالإضافة إلى ذلك، يضمن استخدام المبيدات الاصطناعية أن المنتج خالٍ نسبيًا من الشوائب (الشكل$\PageIndex{e}$).

الشكل$\PageIndex{c}$: غلة الذرة بالأطنان المترية (طن؛ 1000 كيلوغرام) للهكتار بمرور الوقت. في حين تذبذبت العوائد من سنة إلى أخرى، إلا أنها زادت بشكل عام منذ الأربعينيات. يرجع هذا التحسن في الكفاءة الزراعية جزئيًا إلى الممارسات الزراعية الصناعية. (صورة من هانا ريتشي وماكس روزر/عالمنا في البيانات (CC-BY).

 

الشكل$\PageIndex{d}$: انخفضت الأراضي الصالحة للزراعة (القابلة للزراعة) المطلوبة لإنتاج كمية ثابتة من المحصول بمرور الوقت بسبب تحسين الكفاءة الزراعية. صورة من هانا ريتشي وماكس روزر/عالمنا في البيانات (CC-BY)

الشكل$\PageIndex{e}$: يقوم الكثير منا بفحص المنتجات بعناية في متجر البقالة واختيار المنتجات الخالية من العيوب. ينتج هذا المنتج الجذاب بصريًا عن استخدام المبيدات الاصطناعية. الصورة بواسطة أماندا ميلز (المجال العام).

تتوسع الزراعة الصناعية حيث يمكن زراعة المحاصيل. يمكن أن يؤدي استخدام الأسمدة الاصطناعية على التربة الفقيرة إلى جعلها خصبة. بالإضافة إلى ذلك، تعمل أنظمة الري على تعزيز الإنتاجية الزراعية العالية في المناطق وخلال المواسم التي من شأنها أن تدعم فقط الأنواع الأكثر تحملاً للجفاف. على سبيل المثال، يتم إنتاج حوالي 25٪ من المواد الغذائية المستهلكة في الولايات المتحدة في وادي كاليفورنيا المركزي، والذي يتلقى القليل من الأمطار في أشهر الصيف (الشكل$\PageIndex{f}$).

الشكل$\PageIndex{f}$: المناطق الأربع في وادي كاليفورنيا المركزي من الشمال إلى الجنوب هي وادي ساكرامنتو ودلتا وتيمز إيستسايد وحوض سان جواكين وحوض تولير. الصورة من قبل USGS (المجال العام).

عيوب الزراعة الصناعية

من الناحية الاقتصادية، يتضمن القطاع الزراعي الأمريكي تاريخًا من النفقات الفيدرالية الكبيرة بشكل متزايد. كما لوحظ وجود تفاوت متزايد بين دخل المزارعين والتركيز المتزايد للأعمال الزراعية - الصناعات المشاركة في تصنيع ومعالجة وتوزيع المنتجات الزراعية - في عدد أقل من الأيدي. المنافسة في السوق محدودة والمزارعين لديهم سيطرة ضئيلة على أسعار سلعهم، ويستمرون في الحصول على جزء أصغر وأصغر من الدولارات الاستهلاكية التي تنفق على المنتجات الزراعية.

أدت الضغوط الاقتصادية إلى خسارة هائلة في عدد المزارع، وخاصة المزارع الصغيرة، والمزارعين خلال العقود القليلة الماضية. وقد فُقدت أكثر من 155 ألف مزرعة في الفترة من 1987 إلى 1997. من الناحية الاقتصادية، من الصعب جدًا على المزارعين المحتملين دخول الأعمال التجارية اليوم بسبب التكلفة العالية لممارسة الأعمال التجارية. معدات الزراعة باهظة الثمن، ويفضل النظام الزراعي الصناعي مزارع الشركات الكبيرة، والتي يمكنها الاستثمار بسهولة أكبر في هذه المعدات. في حين أن هذه المعدات تعزز الكفاءة، فإنها تقلل أيضًا من عدد الوظائف في الزراعة (الشكل$\PageIndex{g}$).

الشكل$\PageIndex{g}$: عدد الأشخاص الذين يعملون في الزراعة في بلدان مختارة بمرور الوقت (من 1801-2015). بشكل عام، انخفض عدد العمال الزراعيين مع زيادة كفاءة الممارسات الزراعية وإتمام الآلات الزراعية المهام التي كانت في السابق يدوية. هذه ميزة لأن الناس أحرار في متابعة وظائف أخرى وعيب بسبب انخفاض الوظائف. في اليابان، بلغ عدد العمال الزراعيين ذروته فوق 16 مليون حوالي عام 1900 ومرة أخرى حوالي عام 1960. في الولايات المتحدة، بلغ ذروته إلى ما يقرب من 12 مليونًا حوالي عام 1900. اتبعت فرنسا نمطًا مشابهًا، حيث بلغت ذروتها حوالي عام 1925 عند حوالي 9 ملايين عامل. كان هناك أكثر من 6 ملايين عامل زراعي في كوريا الجنوبية في عام 1950، وقد انخفض هذا بشكل عام (على الرغم من وجود ارتفاع في حوالي عام 1980). في إسبانيا، كان عدد العمال أكثر من 5 ملايين في عام 1950 وانخفض منذ ذلك الحين. في المملكة المتحدة، بلغ عدد العمال الزراعيين ذروته حوالي عام 1960 عند حوالي 3.5 مليون. أما البلدان الأخرى المعروضة (هولندا وفنلندا والسويد وبلجيكا) فقد كان لديها باستمرار أقل من مليون عامل زراعي. صورة من ماكس روزر/عالمنا في البيانات (CC-BY).

تعتمد معدات الزراعة الميكانيكية المطلوبة للزراعة الصناعية على الوقود الأحفوري. يؤدي حرق الوقود الأحفوري إلى إطلاق تلوث الهواء، بما في ذلك غازات الاحتباس الحراري، التي تسبب تغير المناخ. بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج الأسمدة الاصطناعية والمبيدات المستخدمة في الزراعة الصناعية من الوقود الأحفوري. علاوة على ذلك، نادرًا ما تحتوي المناطق الزراعية على نفس القدر من الكتلة الحيوية (المواد العضوية التي تشمل الكائنات الحية) مثل النظم البيئية المتنوعة والسليمة. تعد الكتلة الحيوية بالوعة كربون مهمة لأن جزيئاتها العضوية تخزن الكربون الذي يمكن أن يكون في الغلاف الجوي مثل ثاني أكسيد الكربون أو الميثان، وكلاهما من غازات الاحتباس الحراري. التربة ذات المكونات العضوية الكبيرة هي أيضًا أحواض الكربون. تساهم الممارسات الزراعية الصناعية التي تستنزف هذه التربة (انظر أدناه) في تغير المناخ، لكن الممارسات البديلة يمكن أن تعزز فائدة التربة الصحية (انظر الزراعة المستدامة).

في حين أن الأسمدة الاصطناعية تزود المحاصيل بالعناصر الغذائية اللازمة لتحقيق إنتاجية عالية، فإن العناصر الغذائية الزائدة من الأسمدة يمكن أن تدخل المسطحات المائية من خلال الجريان السطحي. يمكن أن يؤدي ذلك إلى ازدهار الطحالب أو بكتيريا التمثيل الضوئي في البحيرات والأنهار والخلجان في عملية تسمى التغذية بالمغذيات. تنتج هذه الكائنات الحية الدقيقة التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي أحيانًا السموم التي تقتل الحيوانات المائية ويمكن أن تضر حتى البشر الذين يستهلكون هذه الحيوانات. علاوة على ذلك، فإنها تمنع النباتات المائية من الوصول إلى الضوء. يتطلب التحلل النهائي لتكاثر الطحالب الأكسجين، مما يؤدي إلى نقص الأكسجين (مستويات منخفضة من الأكسجين المذاب)، مما يزيد من الإضرار بالأنواع المائية. بالإضافة إلى ذلك، تلوث الزراعة الصناعية المياه بالمبيدات والرواسب. لا تنتشر المبيدات الحشرية فقط في المياه السطحية، ولكن تم اكتشاف مبيدات الآفات من كل فئة كيميائية في المياه الجوفية.

غالبًا ما تستنفد الممارسات الزراعية الصناعية جودة التربة. على سبيل المثال، يؤدي تآكل التربة السطحية المكشوفة بفعل الرياح والمياه إلى إزالة الجزيئات والمواد المغذية من التربة (مما يساهم أيضًا في التغذية بالمغذيات وتلوث الرواسب). ويؤدي الحرث (خلط التربة) والرعي الجائر للماشية إلى تفاقم التآكل. عندما تزيل الماشية الكثير من الغطاء النباتي من منطقة ما، فإن جذور النباتات لا ترسخ التربة في مكانها، ويترتب على ذلك تآكل. تعمل معدات الزراعة على ضغط التربة. هذا يحد من تسرب المياه إلى التربة (يقلل من نفاذية التربة)، ويجعل من الصعب على الجذور اختراق التربة، ويعيق تبادل الغازات في الجذور. في الحالات القصوى، تآكلت التربة وفقدت قدرتها على الاحتفاظ بالمياه التي بمجرد أن تصبح الأراضي الصالحة للزراعة (الصالحة للزراعة) شبيهة بالصحراء (التصحر؛ انظر تدهور التربة؛ الشكل$\PageIndex{h}$).

الشكل$\PageIndex{h}$: أدى الرعي الجائر إلى استنزاف التربة في سهول روكوا في جنوب غرب تنزانيا. الصورة من ليتشينغا (CC-BY-SA).

يمكن أن يؤدي الري إلى التملح (زيادة الملوحة). في حين أن الماء نفسه يتبخر في النهاية أو يخرج أو يصب من التربة، فإن المعادن الذائبة في الماء قد تبقى في التربة. مع مرور الوقت، يمكن أن تتراكم هذه المعادن إلى مستويات سامة لمعظم النباتات. كما تمت مناقشته في استخدام المياه، يمثل الري للزراعة 69٪ من الاستخدام العالمي للمياه. يساهم سحب المياه الكافية للري في نقص المياه وتحويل المياه من النظم البيئية (انظر قنوات المياه).

يمارس الاستخدام المتكرر لمبيدات الآفات ضغطًا انتقائيًا على الحشرات والفطريات وآفات المحاصيل الأخرى لتطوير مقاومة المبيدات. عن طريق الصدفة، قد يحمل بعض الأفراد في مجموعة الآفات نسخًا جينية تمنح مقاومة لمبيدات الآفات. عندما تتعرض هذه المجموعات لمبيدات الآفات، فإن الأفراد الذين لديهم هذه الإصدارات الجينية هم الأكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة والتكاثر. ثم ينقلون هذه الجينات إلى نسلهم، وتصبح مقاومة المبيدات أكثر شيوعًا بين السكان بمرور الوقت (الشكل$\PageIndex{i}$). في هذه المرحلة، قد يلزم استخدام مبيدات الآفات بتركيزات أكبر أو بشكل أكثر تكرارًا لتحقيق نفس التأثير. إذا لم يعد مبيد الآفات الذي تم استخدامه في البداية فعالاً على الإطلاق، فسيضطر المزارع إلى العثور على مبيد حشري مختلف. أصبحت أكثر من 400 حشرة وآفة سوس وأكثر من 70 من مسببات الأمراض الفطرية مقاومة لمبيد واحد أو أكثر من المبيدات الحشرية.

الشكل$\PageIndex{i}$: يمكن أن يؤدي تطبيق مبيدات الآفات إلى الاختيار لتطور مقاومة المبيدات. في هذا المثال الافتراضي، تحتوي الخنفساء الأرجوانية على نسخة جينية تجعلها مقاومة لمبيدات الآفات (أعلى اليسار). يتم استخدام المبيدات الحشرية، مما يؤدي إلى قتل معظم الأفراد المعرضين للإصابة (الخنافس البيضاء؛ الجزء العلوي الأيمن). في جيل لاحق، أصبحت الخنافس الأرجوانية المقاومة أكثر شيوعًا لأنها كانت لديها فرصة أفضل للبقاء والتكاثر (أسفل اليسار). عند استخدام مبيد آخر، تصبح نسبة أكبر من السكان مقاومة. تم تعديل الصورة من Delldot (CC-BY-SA).

تم توزيع تكاليف صحة الإنسان والبيئة لاستخدام مبيدات الآفات بشكل غير متساو. على الرغم من حقيقة أن حصة الأسد من المبيدات الكيميائية تستخدم في البلدان المتقدمة، إلا أن 99 في المائة من جميع حالات التسمم بالمبيدات تحدث في البلدان النامية حيث تكون الأنظمة التنظيمية والصحية والتعليمية أضعف. يفرط العديد من المزارعين في البلدان النامية في استخدام مبيدات الآفات ولا يتخذون احتياطات السلامة المناسبة لأنهم لا يفهمون المخاطر ويخشون المحاصيل الصغيرة. وما يزيد الطين بلة هو أن البلدان النامية نادراً ما تكون لديها نظم تنظيمية قوية للمواد الكيميائية الخطرة؛ وتستخدم مبيدات الآفات المحظورة أو المقيدة في البلدان الصناعية على نطاق واسع في البلدان النامية. تختلف تصورات المزارعين للاستخدام المناسب لمبيدات الآفات حسب البيئة والثقافة. ارتبط التعرض المطول لمبيدات الآفات بالعديد من الآثار الصحية المزمنة والحادة مثل سرطان الغدد الليمفاوية غير هودجكين وسرطان الدم وكذلك الاضطرابات القلبية الرئوية والأعراض العصبية والدموية والأمراض الجلدية.

كما فرضت المبيدات الحشرية ضغوطًا على الملقحات وأنواع الحشرات المفيدة الأخرى. يمكن أن تؤدي إلى تدمير الأعداء الطبيعيين، الأمر الذي من شأنه تنظيم مجموعات الآفات في نظام بيئي سليم. على سبيل المثال، بمجرد أن بدأ مزارعو التفاح في السيطرة على الآفات باستخدام مبيد الآفات ثنائي كلورو ثنائي الفينيل ثلاثي كلورو الإيثان (DDT)، الذي تم حظره منذ ذلك الحين، سرعان ما وجدوا بساتينهم تتعرض للهجوم من قبل الحشرات القشرية والعث. السبب: لقد قتل الـ دي دي تي أعدائهم الطبيعيين. بشكل عام، يعد التلوث من الزراعة الصناعية إلى جانب فقدان الموائل بسبب تحويل النظم البيئية الصحية إلى حقول زراعية تهديدًا كبيرًا للتنوع البيولوجي. كما ذكرنا سابقًا، فإن الزراعة الأحادية تحد من التنوع البيولوجي في المحاصيل.

وفيما يتعلق بالزراعة الحيوانية، فإن الاحتفاظ بالماشية في أماكن قريبة يزيد من خطر انتشار الأمراض فيما بينها. لهذه الأسباب، تُعطى حيوانات الطعام عادةً المضادات الحيوية، إما بشكل وقائي أو لعلاج العدوى الموجودة. كما تمت مناقشته في قسم الأمراض المعدية، فإن الإفراط في استخدام المضادات الحيوية (سواء في البشر أو حيوانات المزرعة) يزيد من الاختيار لتطور سلالات البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية أو الكائنات الحية الأخرى المسببة للأمراض. من الصعب علاج العدوى بالسلالات المقاومة للمضادات الحيوية.

كما هو الحال مع العديد من الممارسات الصناعية، غالبًا ما ترتبط المخاطر الصحية المحتملة بممارسات الزراعة. يجري البحث والتحقيق حاليًا في الاستخدام العلاجي الفرعي للمضادات الحيوية في الإنتاج الحيواني، وتلوث المياه والغذاء بالمبيدات الحشرية والنترات. تعتبر صحة عمال المزرعة أيضًا أحد الاعتبارات في جميع الممارسات الزراعية.

الإسناد

تم تعديله بواسطة Melissa Ha من المصادر التالية:

• الزراعة التقليدية والآفات ومبيدات الآفات من علم الأحياء البيئي من تأليف ماثيو آر فيشر (مرخص بموجب CC-BY)
• مبيدات حشرية من علم الأحياء بواسطة جون دبليو كيمبل (مرخصة بموجب CC-BY)
• الزراعة المستدامة: تعريفات ومصطلحات بقلم ماري في غولد، مركز معلومات أنظمة الزراعة البديلة من المكتبة الزراعية الوطنية، وزارة الزراعة الأمريكية (المجال العام)