الزراعة تحت الأرض: حل مستدام لمستقبل الغذاء

مع استمرار نمو سكان العالم وتفاقم تغير المناخ، أصبحت الحاجة إلى أنظمة إنتاج غذائي مستدامة ومرنة أكثر إلحاحًا من أي وقت مضى. تواجه الزراعة التقليدية تحديات عديدة، بما في ذلك ندرة الأراضي، ونقص المياه، وتدهور التربة، وتأثيرات الظواهر الجوية المتطرفة. تبرز الزراعة تحت الأرض، والمعروفة أيضًا بالزراعة الجوفية، كحل واعد لهذه التحديات، حيث تقدم نهجًا فريدًا ومبتكرًا لإنتاج الغذاء يمكن أن يعزز بشكل كبير الاستدامة والأمن الغذائي في جميع أنحاء العالم.

ما هي الزراعة تحت الأرض؟

تشير الزراعة تحت الأرض إلى ممارسة زراعة المحاصيل في بيئات مغلقة تحت سطح الأرض. يمكن أن يشمل ذلك استخدام المساحات الموجودة تحت الأرض مثل الكهوف والمناجم والأنفاق، أو بناء منشآت مخصصة لهذا الغرض. على عكس الزراعة التقليدية، تسمح الزراعة تحت الأرض بالتحكم الدقيق في العوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة والإضاءة وتوصيل العناصر الغذائية، مما يخلق ظروف نمو مثالية بغض النظر عن تقلبات المناخ الخارجي. تمكّن هذه البيئة المحكومة من إنتاج المحاصيل على مدار العام، وتقلل من الاعتماد على المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب، وتقلل من استخدام المياه إلى أدنى حد.

فوائد الاستدامة للزراعة تحت الأرض

تقدم الزراعة تحت الأرض العديد من فوائد الاستدامة التي تعالج بعضًا من أكثر التحديات إلحاحًا التي تواجه القطاع الزراعي:

الاستخدام الأمثل للأراضي

تتمثل إحدى أهم مزايا الزراعة تحت الأرض في قدرتها على استغلال المساحات غير الصالحة للزراعة التقليدية. ويشمل ذلك المناجم المهجورة والأنفاق غير المستخدمة والمناطق الحضرية حيث تكون الأراضي نادرة ومكلفة. من خلال إعادة استخدام هذه المساحات، يمكن للزراعة تحت الأرض أن تقلل الضغط على الأراضي الصالحة للزراعة وتساهم في الحفاظ على النظم البيئية الطبيعية. في المناطق الحضرية ذات الكثافة السكانية العالية مثل طوكيو أو سنغافورة، حيث الأراضي باهظة الثمن، يمكن للمزارع تحت الأرض أن تكمل سلاسل الإمداد الغذائي الحالية وتقلل من الاعتماد على الواردات. لنأخذ مثال ملاجئ الغارات الجوية التي تعود إلى الحرب العالمية الثانية في لندن والتي يتم استكشافها لزراعة الخضروات الورقية.

الحفاظ على المياه

غالبًا ما تستخدم أنظمة الزراعة تحت الأرض تقنيات الري ذات الحلقة المغلقة، مثل الزراعة المائية والزراعة الهوائية، والتي تقلل بشكل كبير من استهلاك المياه مقارنة بالزراعة التقليدية. تعيد هذه الأنظمة تدوير المياه والمواد المغذية، مما يقلل من النفايات ويمنع تلوث الموارد المائية. في المناطق القاحلة وشبه القاحلة التي تواجه ندرة المياه، مثل الشرق الأوسط وأجزاء من إفريقيا، يمكن للزراعة تحت الأرض أن توفر مصدرًا موثوقًا للمنتجات الطازجة بأقل قدر من مدخلات المياه. على سبيل المثال، يستكشف الباحثون استخدام طبقات المياه الجوفية تحت الأرض والطاقة الحرارية الجوفية في الصحراء الكبرى لتشغيل المزارع تحت الأرض.

تقليل استخدام المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب

تقلل البيئة المحكومة للمزارع تحت الأرض من مخاطر الآفات والأمراض، مما يقلل من الحاجة إلى المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب الكيميائية. وهذا أمر بالغ الأهمية لحماية صحة الإنسان والبيئة. من خلال خلق بيئة معقمة ومعزولة، يمكن للمزارع تحت الأرض زراعة المحاصيل باستخدام ممارسات عضوية ومستدامة. وهذا مناسب بشكل خاص في البلدان ذات اللوائح الصارمة بشأن استخدام المبيدات الحشرية، مثل تلك الموجودة في الاتحاد الأوروبي، حيث يطالب المستهلكون بشكل متزايد بالمنتجات الخالية من المبيدات.

إنتاج المحاصيل على مدار العام

على عكس الزراعة التقليدية، التي تخضع للتغيرات الموسمية والاضطرابات المتعلقة بالطقس، تتيح الزراعة تحت الأرض إنتاج المحاصيل على مدار العام بغض النظر عن الظروف المناخية الخارجية. وهذا يضمن إمدادات ثابتة من المنتجات الطازجة، ويقلل من الاعتماد على الواردات، ويعزز الأمن الغذائي، خاصة في المناطق ذات المناخ القاسي أو مواسم الزراعة المحدودة. تخيل شمال كندا، حيث يحد موسم النمو القصير بشدة من إنتاج الغذاء المحلي؛ يمكن للزراعة تحت الأرض أن توفر مصدرًا مستدامًا للفواكه والخضروات الطازجة على مدار العام.

تقليل تكاليف النقل والانبعاثات

من خلال تحديد مواقع المزارع تحت الأرض بالقرب من المراكز الحضرية، يمكن تقليل مسافات النقل والتكاليف والانبعاثات المرتبطة بها بشكل كبير. وهذا يقلل من البصمة الكربونية لسلسلة الإمداد الغذائي ويعزز نضارة المنتجات وقيمتها الغذائية. على سبيل المثال، يمكن لمزرعة تحت الأرض تقع تحت سوبر ماركت في برلين أن تزود المتجر بالمنتجات الطازجة يوميًا، مما يلغي الحاجة إلى النقل لمسافات طويلة ويقلل من هدر الطعام.

كفاءة الطاقة

بينما تتطلب الزراعة تحت الأرض طاقة للإضاءة والتهوية والتحكم في درجة الحرارة، فإنها توفر أيضًا فرصًا لكفاءة الطاقة. يمكن أن يؤدي استخدام مصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الجوفية، إلى تقليل البصمة الكربونية للمزارع تحت الأرض بشكل كبير. يمكن للطاقة الحرارية الجوفية، على وجه الخصوص، أن توفر مصدرًا مستقرًا ومستدامًا للتدفئة والتبريد، مما يقلل من الاعتماد على الوقود الأحفوري. في أيسلندا، على سبيل المثال، تُستخدم الطاقة الحرارية الجوفية على نطاق واسع لتشغيل الدفيئات الزراعية ويمكن تكييفها للزراعة تحت الأرض أيضًا.

التقنيات المستخدمة في الزراعة تحت الأرض

تتيح العديد من التقنيات الرئيسية نجاح أنظمة الزراعة تحت الأرض:

الزراعة في بيئة محكومة (CEA)

تتضمن الزراعة في بيئة محكومة (CEA) التحكم في العوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة والإضاءة ومستويات ثاني أكسيد الكربون لتحسين نمو النبات. تقوم أجهزة الاستشعار والأنظمة الآلية بمراقبة وضبط هذه المعايير، مما يضمن ظروف نمو مثالية بغض النظر عن التقلبات الخارجية.

الزراعة المائية والزراعة الهوائية

الزراعة المائية والزراعة الهوائية هي تقنيات زراعة بدون تربة توصل العناصر الغذائية مباشرة إلى جذور النباتات من خلال الماء أو الهواء. هذه الطرق عالية الكفاءة من حيث استخدام المياه والمغذيات ويمكن أن تزيد بشكل كبير من غلة المحاصيل مقارنة بالزراعة التقليدية القائمة على التربة.

إضاءة LED

توفر إضاءة LED مصدرًا دقيقًا وفعالًا من حيث الطاقة لنمو النبات. يمكن تصميم مصابيح LED لإصدار أطوال موجية محددة من الضوء تعزز عملية التمثيل الضوئي وتحسن نمو النبات. علاوة على ذلك، تولد مصابيح LED حرارة أقل من أنظمة الإضاءة التقليدية، مما يقلل من الحاجة إلى التبريد ويعزز كفاءة الطاقة بشكل أكبر.

الطاقة الحرارية الجوفية

تسخر الطاقة الحرارية الجوفية حرارة الأرض الداخلية لتوفير مصدر مستدام للتدفئة والتبريد للمزارع تحت الأرض. هذا يقلل من الاعتماد على الوقود الأحفوري ويقلل من البصمة الكربونية للمنشأة.

تكامل الطاقة المتجددة

يمكن أن يؤدي دمج الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو مصادر الطاقة المتجددة الأخرى إلى تعزيز استدامة المزارع تحت الأرض من خلال تقليل اعتمادها على الشبكة وتقليل تأثيرها البيئي. يوفر مزيج من الألواح الشمسية على السطح والطاقة الحرارية الجوفية تحت الأرض إمدادًا قويًا ومستدامًا للطاقة.

أمثلة على مشاريع الزراعة تحت الأرض حول العالم

على الرغم من أنها لا تزال صناعة وليدة نسبيًا، إلا أن العديد من مشاريع الزراة تحت الأرض المبتكرة تظهر إمكانات هذه التكنولوجيا في جميع أنحاء العالم:

Growing Underground (لندن، المملكة المتحدة)

Growing Underground هو مشروع رائد يستخدم ملاجئ القنابل المهجورة من الحرب العالمية الثانية تحت لندن لزراعة الخضروات الورقية والأعشاب. تستخدم المزرعة الزراعة المائية وإضاءة LED لإنتاج المحاصيل على مدار العام، وتزويد المطاعم وتجار التجزئة المحليين بالمنتجات الطازجة.

معهد المزرعة العميقة (فنلندا)

يستكشف هذا المشروع البحثي إمكانية استخدام المناجم تحت الأرض في فنلندا لإنتاج الغذاء. يهدف المشروع إلى تطوير تقنيات زراعية مستدامة وفعالة تحت الأرض مناسبة للمناخات الباردة.

The Plant (شيكاغو، الولايات المتحدة الأمريكية)

على الرغم من أنها ليست تحت الأرض تمامًا، إلا أن The Plant هي مزرعة عمودية ذات حلقة مغلقة تقع في منشأة تعبئة لحوم تم تجديدها في شيكاغو. وهي تدمج العديد من التقنيات المستدامة، بما في ذلك الزراعة المائية السمكية (الأكوابونيكس)، والهضم اللاهوائي، والطاقة المتجددة، لإنشاء نظام إنتاج غذائي مكتفٍ ذاتيًا. وهذا يوفر مثالًا جيدًا للزراعة الحضرية التي يمكن أن تفيد المشاريع المماثلة تحت الأرض.

مدينة مونتريال تحت الأرض (كندا)

يمكن للشبكة الواسعة تحت الأرض في مونتريال أن تستضيف مزارع حضرية مدمجة مباشرة في البنية التحتية للمدينة، مما يوفر طعامًا طازجًا للسكان مع استغلال المساحة الحالية بكفاءة.

التحديات والاعتبارات

على الرغم من فوائدها العديدة، تواجه الزراعة تحت الأرض أيضًا العديد من التحديات والاعتبارات:

تكاليف الاستثمار الأولية

يمكن أن تكون تكاليف الاستثمار الأولية لإنشاء مزرعة تحت الأرض كبيرة، بما في ذلك تكلفة حيازة الأراضي أو تجديدها، وتطوير البنية التحتية، وتنفيذ التكنولوجيا. يمكن أن يمثل تأمين التمويل وجذب المستثمرين تحديًا للمشاريع الجديدة.

استهلاك الطاقة

بينما يمكن أن تكون المزارع تحت الأرض فعالة في استخدام الطاقة، إلا أنها لا تزال تتطلب طاقة للإضاءة والتهوية والتحكم في درجة الحرارة. يعد تقليل استهلاك الطاقة واستخدام مصادر الطاقة المتجددة أمرًا بالغ الأهمية لضمان استدامة هذه المرافق.

الخبرة الفنية

يتطلب تشغيل مزرعة تحت الأرض خبرة فنية متخصصة في مجالات مثل الزراعة المائية، والزراعة الهوائية، والزراعة في بيئة محكومة، والطاقة المتجددة. هناك حاجة لبرامج تدريب وتعليم لتطوير قوة عاملة ماهرة لهذه الصناعة الناشئة.

الأطر التنظيمية

هناك حاجة إلى أطر تنظيمية واضحة ومتسقة لتوجيه تطوير الزراعة تحت الأرض وضمان سلامتها واستدامتها. ويشمل ذلك اللوائح المتعلقة بسلامة الأغذية وحماية البيئة وقوانين البناء.

التصور العام

يعد رفع الوعي العام بفوائد الزراعة تحت الأرض ومعالجة أي مخاوف بشأن سلامة الأغذية أو التأثيرات البيئية أمرًا بالغ الأهمية لكسب القبول والدعم العام. الشفافية والتواصل المفتوح هما مفتاح بناء الثقة.

مستقبل الزراعة تحت الأرض

تحمل الزراعة تحت الأرض إمكانات هائلة لإحداث ثورة في إنتاج الغذاء وتعزيز الاستدامة في مواجهة التحديات العالمية المتزايدة. مع تقدم التكنولوجيا وانخفاض التكاليف، من المرجح أن تصبح المزارع تحت الأرض أكثر انتشارًا، لا سيما في المناطق الحضرية والمناطق ذات المناخ القاسي أو الموارد المحدودة من الأراضي. هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتطوير لتحسين تقنيات الزراعة تحت الأرض، وتحسين كفاءة الطاقة، وخفض التكاليف. يعد التعاون بين الباحثين ورجال الأعمال وصانعي السياسات وأصحاب المصلحة في المجتمع أمرًا ضروريًا لتحقيق الإمكانات الكاملة للزراعة تحت الأرض وخلق مستقبل أكثر استدامة وأمنًا غذائيًا للجميع.

قد يشهد المستقبل تكامل المزارع تحت الأرض مع البنى التحتية الحضرية الأخرى، مثل شبكات النقل ومرافق إدارة النفايات، مما يخلق أنظمة تآزرية تزيد من كفاءة الموارد إلى أقصى حد وتقلل من التأثير البيئي. قد نرى أيضًا وحدات زراعية معيارية وقابلة للتطوير تحت الأرض يمكن نشرها بسهولة في مواقع مختلفة، والتكيف مع الاحتياجات والظروف المحلية. تخيل شبكة من المزارع المترابطة تحت الأرض أسفل مدينة ما، توفر نظامًا لامركزيًا ومرنًا للإمدادات الغذائية.

رؤى قابلة للتنفيذ

• دعم البحث والتطوير: الاستثمار في الأبحاث لتحسين تقنيات الزراعة تحت الأرض وتحسين كفاءة الموارد.
• تعزيز التعليم والتدريب: تطوير برامج تعليمية لتدريب قوة عاملة ماهرة في تقنيات الزراعة تحت الأرض.
• تحفيز الاستثمار: تقديم حوافز ضريبية وإعانات لتشجيع الاستثمار في مشاريع الزراعة تحت الأرض.
• تطوير الأطر التنظيمية: وضع لوائح واضحة ومتسقة لتوجيه التنمية المستدامة للزراعة تحت الأرض.
• رفع الوعي العام: تثقيف الجمهور حول فوائد الزراعة تحت الأرض ومعالجة أي مخاوف.

من خلال تبني الزراعة تحت الأرض وتعزيز الابتكار في هذا المجال، يمكننا تمهيد الطريق لمستقبل أكثر استدامة ومرونة وأمنًا غذائيًا للأجيال القادمة.