نجات زمین با گیاهان چند ساله
پیش از توسعه کشاورزی دنیا، سطح این کره خاکی پوشیده از گیاهانی دائمی بود که می‌توانستند بدون نیاز به کشت مجدد سال‌های طولانی به حیات خود ادامه دهند و رشد کنند. ویژگی این گیاهان، این بود که برخلاف گیاهان یک یا 2 ساله نیاز به کشت مجدد نداشتند، اما با توسعه کشاورزی بتدریج محصولات کشاورزی یکساله که تامین‌کننده منابع غذایی مورد نیاز انسان‌ها هستند جایگزین گیاهان دائمی شدند و سطح زیرکشت گیاهان چندساله با گذشت زمان به میزان قابل توجهی کاهش یافت.
امروزه دانشمندان و محققانی که در زمینه دستیابی به یافته‌های جدید در عرصه زراعت و کشاورزی فعالیت می‌کنند، در تلاش هستند نمونه‌های دائمی و همیشگی گیاهان و محصولات غذایی را جایگزین نمونه‌های یکساله کنند.
آنها بر این باورند که اگر در این زمینه موفق شوند، بازده مزارع کشاورزی در مناطقی که فقر خاک موجب کاهش تولید در واحد سطح می‌شود، به نحو چشمگیری افزایش می‌یابد. علاوه بر این وجود گیاهان چندساله در سطح زمین می‌تواند در کاهش آلاینده‌های کربنی در سطح زمین نیز موثر باشد، چرا که این گیاهان می‌توانند کربن اضافی موجود در جو زمین را به اندام جذب کنند و غلظت کربن محیط را کاهش دهند. از این رو به نظر می‌رسد کشت نمونه‌های چندساله از محصولات کشاورزی راهکار مناسبی برای افزایش بازده محصولات کشاورزی، کاهش آلودگی هوا و جلوگیری از تغییرات آب و هوایی یا گرمایش جهان باشد.
البته تولید گیاهان زراعی چندساله ایده جدیدی نیست، اما تلاش برای دستیابی به این هدف مستلزم پیشرفت‌هایی در زمینه ژنتیک است که نخستین موفقیت‌ها در این زمینه از 10 تا 15 سال پیش به دست آمد. از آن زمان نخستین گام‌ها برای ایجاد بستری مناسب برای رسیدن به این هدف برداشته شد. گیاهان چندساله یا دائمی در مقایسه با گیاهان یکساله ـ که باید پس از برداشت محصول دوباره کشت شوند ـ از مزایای بیشتری برخوردارند.
این گیاهان سال‌های طولانی در اعماق خاک ریشه می‌دوانند و نفوذ ریشه‌های ثانویه آنها در دل خاک می‌تواند از فرسایش جلوگیری کند. عدم فرسایش خاک نیز به نوبه خود به حفظ بیشتر و بهتر مواد معدنی لازم و ضروری برای رشد گیاهان کمک می‌کند. علاوه بر این، گیاهان دائمی در مقایسه با گیاهان یکساله به کود کمتری نیاز دارند و مصرف آب نیز در این گیاهان کمتر است.
به‌طور کلی مزارع تک‌محصولی منبع اصلی کربن آزاد شده هستند. این در حالی است که در مزارعی که در آنها گیاهان دائمی کشت می‌شود، سطح زمین شخم زده نمی‌شود و در نتیجه این مزارع به مخزنی از کربن تبدیل خواهند شد که در دل خاک انباشته‌شده و در محیط پخش نمی‌شود.
در بعضی کشورهای آفریقایی، کشت گونه‌های چندساله از محصولات کشاورزی در میان ردیف‌هایی از گونه‌های یکساله به‌طور آزمایشی آغاز شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد بازده این محصولات در چنین مزارعی افزایش یافته است. این نتیجه می‌تواند خبر نویدبخشی برای آن دسته از کشاورزانی باشد که فروش محصولات کشاورزی تنها راه امرار معاش برای آنها محسوب می‌شود.
کشت گونه‌های چندساله حبوبات در این مزارع، مدت زمان ماندگاری آب در خاک را افزایش می‌دهد. علاوه بر این موجب می‌شود محتوای کربن و نیتروژن موجود در خاک نیز بدون این‌که محدودیتی برای رشد گیاهان یکساله کشت شده در ردیف‌های مجاور باشد، زیاد شود. البته تبدیل گونه‌های یکساله گیاهان به گونه‌های چندساله نیازمند انجام تحقیقات علمی گسترده است.
عدم‌تعادل در چرخه کربن می‌تواند سرعت و شتاب تاثیر گازهای گلخانه‌ای را تشدید کند و موجب افزایش دمای کره‌زمین شود که تهدیدی جدی علیه حیات موجودات زنده خواهد بود
باکلر، یکی از متخصصان بیوتکنولوژی کشاورزی دانشگاه Cornell است که قصد دارد گونه یکساله ذرت را به یک گیاه چندساله و دائمی تبدیل کند، به اعتقاد این متخصص، شناسایی عوامل ژنتیک این گیاه به یک دوره زمانی 5 ساله نیاز دارد و علاوه بر این برای این‌که بتوان این‌گونه را به یک گونه چندساله و مناسب برای کشت تبدیل کرد، باید یک دهه دیگر به تحقیقات در این زمینه ادامه داد. بنابراین باید پذیرفت حتی در صورتی که پیشرفته‌ترین فناوری‌های لازم برای این کار را در اختیار داشته باشیم، باز هم دستیابی به چنین محصولاتی بیش از 20 سال دیگر به طول می‌انجامد.
در واقع چنین جایگزینی مهمی را نمی‌توان فرآیند ساده‌ای قلمداد کرد که بتوان به این زودی شاهد به بار نشستن آن در عرصه کشاورزی بود، اما به‌هر‌حال محققان معتقدند دستیابی به گونه‌های چندساله از گیاهان زراعی یکساله می‌تواند پیشرفت بسیار مهمی در عرصه کشاورزی باشد و تغییرات مهم و اساسی را در این عرصه به همراه داشته باشد.
کمک به کاهش کربن
استفاده از فناوری‌های جدید برای ترسیم نقش ژنتیکی گیاهان از جمله عوامل مهمی است که می‌تواند در افزایش سرعت تحقیقات و مطالعات در زمینه تبدیل گونه‌های یکساله گیاهان زراعی به گونه‌های دائمی نقش بسیار مهمی داشته باشد.
با استفاده از این روش، دانشمندان می‌توانند در مدت زمانی کوتاه، همه ویژگی‌های ژنتیک یک گیاه را که به وسیله کروموزوم‌ها به ارث می‌رسد مورد بررسی قرار دهند و براساس شناسایی ارتباط بین عوامل ژنتیکی موثر در بروز برخی ویژگی‌ها و خصوصیات گونه‌های یکساله، این ویژگی‌ها را در گیاهان چندساله مشابه آنها حفظ کنند.
در این روش، محققان به جای این که منتظر بمانند تا گیاه موردنظر آنها به طور کامل رشد کند و به مرحله بلوغ برسد، به محض این که نسل اول گیاه کشت شده به مرحله تولید دانه می‌رسد، از میان هزاران واحد ژنتیکی، مجموعه‌‌ای از آنها را که در حفظ ویژگی‌ها و خصوصیات منحصر به فرد یک گونه گیاهی نقش دارند، شناسایی می‌کنند.
به این ترتیب طول دوره تحقیق از چند سال به حدود یک سال یا حتی کمتر از یک سال کاهش پیدا می‌کند. در این میان، سیستم ریشه‌دهی مهم‌ترین ویژگی گونه‌های چندساله است که در هر مترمربع از خاک در محدوده گسترش یک درصد از حجم خاک را به ذخیره کربن اختصاص می‌دهد.
براساس اعلام نظر شورای تحقیقاتی بیوتکنولوژی و زیست‌شناسایی انگلیس، اگر سالانه 2 درصد از سطح زیرکشت گیاهان زراعی یکساله را به کشت گونه‌های چندساله از این گیاهان اختصاص دهیم در یک دوره 5 ساله نتیجه آن را مشاهده می‌کنیم چرا که در این شرایط، انتشار کربن به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌یابد.
در شرایط طبیعی و در صورتی که پوشش گیاهی در سطح کره‌زمین وجود داشته باشد، میزان انتشار کربن در محیط با جذب دی‌اکسیدکربن توسط گیاهان به تعادل می‌رسد. چنانچه هیچ اختلالی در این زمینه ایجاد نشود این تعادل حفظ می‌شود، اما با سوزاندن سوخت‌های فسیلی سالانه 6 میلیارد تن کربن مازاد وارد جو می‌شود.
همچنین نابودی پوشش گیاهی از جمله عواملی است که موجب شده در سال‌های اخیر میزان دی‌اکسید کربن موجود در جو به 3 برابر افزایش یابد. گرچه کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و استفاده از منابع جایگزین که آلودگی زیست‌محیطی کمتری داشته باشند، بهترین و موثرترین راهکار برای کاهش انتشار آلاینده‌های کربنی است، اما از آنجا که ایجاد محدودیت در مصرف سوخت‌های فسیلی با موانع بسیار زیادی همراه است و ممکن است سالیان زیادی به طول بینجامد، افزایش پوشش گیاهی می‌تواند تا حدی از افزایش انتشار کربن در محیط جلوگیری کند.
تشدید گازهای گلخانه‌ای با عدم تعادل چرخه کربن
عدم تعادل در چرخه کربن می‌تواند سرعت و شتاب تاثیر گازهای گلخانه‌ای را تشدید کند و موجب افزایش دمای کره‌زمین شود که تهدیدی جدی علیه حیات موجودات زنده خواهد بود. این در حالی است که با کشت‌گونه‌های چندساله گیاهان زراعی، همواره پوشش گیاهی را در سطح زمین حفظ می‌کنیم و به این ترتیب می‌توانیم حجم قابل‌توجهی از کربن موجود در محیط را در خاک‌های زراعی به دام بیندازیم.
کربن ذخیره شده در خاک از طریق فرآیند فتوسنتز به ساقه، برگ، گل و میوه تبدیل می‌شود و سرانجام این منبع کربنی با مصرف محصولات گیاهی و حیوانی وارد چرخه غذایی می‌شود و به مصرف دیگر موجودات زنده می‌رسد. براساس پیش‌بینی دانشمندان با افزایش میزان انتشار دی‌اکسیدکربن و دیگر گازهای گلخانه‌ای، میانگین دمای هوا در سطح زمین چند درجه افزایش پیدا می‌کند این افزایش دما می‌تواند آب و هوای اکوسیستم‌های مختلف و همچنین محیط زیست را تحت تاثیر خود قرار دهد. گازهای گلخانه‌ای مقداری از انرژی خورشید را در جو زمین نگه می‌دارند و موجب افزایش دما در محدوده جو زمین می‌شوند. علاوه بر این گیاهان می‌توانند جاذب خوبی برای دیگر آلاینده‌های هوا باشند.
برگ‌های گیاهان طی فرآیند فتوسنتز، مواد شیمیایی دیگر ازجمله اکسیدهای نیتروژن، آمونیوم تولید شده در هوا، دی‌اکسیدگوگرد و ازن که به نوبه خود در ایجاد اثرات گلخانه‌ای نقش دارند را نیز به دام می‌اندازند. به این ترتیب، شرایط نامناسب آب و هوایی در شهرهای بزرگ و صنعتی که امروزه در بسیاری از مناطق به مشکلی بزرگ تبدیل شده با افزایش سطح زیر کشت گیاهان و همچنین تبدیل گیاهان یکساله به گیاهان چندساله ـ که همانند تصفیه‌کننده‌های طبیعی هوا عمل می‌کنند ـ تا حد زیادی بهبود خواهد یافت.
بنابراین اگر تمام مناطق سطح زیر کشت گیاهان زراعی یکساله را به گونه‌های همیشگی و چندساله از این گیاهان اختصاص دهیم، انتشار کربن 118 واحد در میلیون (ppm) کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر، با استفاده از این راهکار، غلظت گازهای گلخانه‌ای موجود در جو به شرایطی مشابه پیش از انقلاب صنعتی می‌رسد.
