الجيومورفولوجيا فائقة الطيف ومراقبة صحة المحاصيل في مزرعة شرق العوينات

صحاري غرب مصر قاحلة، لكن الصحراء الشرقية أشد قساوة، إذ لا تتلقى سوى بضعة سنتيمترات من الأمطار سنويًا، ما أكسبها لقب "شديدة الجفاف". مع ذلك، خلال العصر الجليدي الأخير، كانت الصحراء سافانا استوائية ذات مناخ مشابه لمناخ كينيا وتنزانيا اليوم. كان معدل هطول الأمطار السنوي فيها أعلى بكثير، مع وجود العديد من الأنهار والبحيرات. كما ساهمت مئات آلاف السنين من الأمطار في تكوين طبقات مياه جوفية هائلة تحت الرمال المتحركة، تُعرف باسم نظام طبقات الحجر الرملي النوبي الجوفية.

يمكن استخدام هذه المياه الجوفية لممارسة الزراعة في قلب الصحراء، ومع تنفيذ مشروع شرق العوينات، تم إنشاء مشروع ري مركزي كبير في المنطقة.

نظرة عامة على المشروع

بدأ الإنشاء عام ١٩٩٧، ويُعدّ هذا المشروع، إلى جانب مشروع توشكى، ومشروع درب الأربعين، ومشروع قناة السلام، ومشروع القرى الجديدة، من المشاريع العملاقة في مصر. وبينما لم تُكتب النجاح لمعظم تلك المشاريع، يستمر هذا المشروع في العمل بشكل طبيعي. ويغطي المشروع حاليًا مساحة تقارب ٥٠٠٠ كيلومتر مربع. وتشمل المحاصيل الرئيسية المزروعة البطاطس والقمح والنباتات العطرية الطبية كالبابونج، بالإضافة إلى بعض البيوت الزجاجية.

يقع هذا المشروع في الصحراء الكبرى، على بُعد حوالي 290 كيلومترًا من أقرب مدينة و210 كيلومترات من بحيرة توشكى. ويقع في شرق العوينات، غرب توشكى. وتُستمد مياه الري للمشروع بالكامل من المياه الجوفية العميقة ضمن نظام الخزان الجوفي للحجر الرملي النوبي. وتُعتبر المنطقة من أكثر المناطق انبساطًا في العالم، حيث تكاد تخلو من أي تضاريس، ويبلغ قطرها حوالي 350 كيلومترًا. ونظرًا لموقعه في عمق الصحراء، يعتمد نقل المنتجات والإمدادات الزراعية على مطار يقع شرق موقع المشروع.

يُعدّ نظام الخزان الجوفي للحجر الرملي النوبي (NSAS) أحد أكبر موارد المياه الجوفية الأحفورية في العالم. في شمال تشاد، وتحديدًا في منطقتي جبال تيبستي وإنيدي، يصل معدل هطول الأمطار الموسمي إلى 150 ملم سنويًا. يمكن أن يؤدي هذا الهطول إلى تغذية جوفية متفرقة وتغذية مركزة على طول وديان الفيضانات المتقطعة. تشير الأبحاث الحديثة إلى أن التغذية الجوفية الحديثة تحدث بالفعل في شمال تشاد، ولكن على نطاق محدود للغاية مكانيًا وزمنيًا. هذا يعني أنه لا يمكن تحقيق الإدارة المستدامة لهذا المورد المتجدد إلا من خلال تقييم كمي دقيق.

△ الشكل 1: منظر بانورامي لمنطقة شرق العوينات التقطته محطة الفضاء الدولية في عام 2018.

△ الشكل 2: صورة التقطها القمر الصناعي لاندسات لمشروع مزرعة شرق العوينات في الإمارات العربية المتحدة (2017)

الشكل 3. تفاصيل مشروع مزرعة شرق العوينات في الإمارات العربية المتحدة، كما التقطها القمر الصناعي لاندسات (2017).

يوضح الشكلان 1 و2 موقع ونطاق مزرعة شرق العوينات. تنتشر قطع الأراضي المخصصة للري في عمق الصحراء ويمكن تمييزها بسهولة في صور الأقمار الصناعية.

يوضح الشكل 3 أن قطر كل وحدة ري يبلغ حوالي 850 مترًا، ومساحتها حوالي 850 مو (ما يعادل 50 هكتارًا تقريبًا). ويُبين الشكل 3 تفاصيل هذه المزرعة المركزية للري، حيث تُزرع بعض قطع الأراضي بالبطاطس والقمح (أو محاصيل أخرى). وقد تكون بعض قطع الأراضي ذات اللون البني الفاتح قد خضعت لحرق مُتحكم فيه لإزالة القش استعدادًا لموسم الزراعة التالي، وهو ما ينعكس أيضًا في تصنيف الغطاء الأرضي وخرائط توزيع صحة المحاصيل اللاحقة.

△ الشكل 4: خريطة قدرة تحمل التربة/المياه الجوفية، تم إنشاؤها باستخدام تقنية WSCM

تقييم موارد المياه الجوفية

استُخدمت بيانات الخصائص الهيدروجيولوجية وقدرة تحمل التربة، التي جُمعت في الفترة 2007-2008، بما في ذلك عمق المياه الجوفية، وإجمالي المواد الصلبة الذائبة، وإنتاجية أمان الآبار، ونسبة امتصاص الصوديوم، وملوحة التربة، وعمق التربة، ونسبة الصوديوم القابل للتبادل في التربة، وسعة التبادل الكاتيوني، ودُمجت في نظام معلومات جغرافية متعدد الطبقات. ثم استُخدمت تقنيات نمذجة القدرة المكانية الموزونة (WSCM) باستخدام هذه الطبقات لتحديد مناطق قدرة التربة/المياه الجوفية.

كما هو موضح في الشكل، تشكل المناطق ذات السعة العالية والمتوسطة للتربة/المياه الجوفية في منطقة المشروع 89.18% من المساحة الإجمالية، بينما لا تتجاوز نسبة المناطق ذات السعة المنخفضة 10.81%. وتتوزع الأراضي الزراعية المروية مركزياً بشكل رئيسي في المناطق ذات السعة العالية والمتوسطة في منطقة الدراسة، مما يشير إلى ملاءمة الزراعة المروية لمزيد من التوسع في هذه المنطقة التنموية الهامة. ومع ذلك، ونظراً لمحدودية إمدادات المياه في نظام طبقة المياه الجوفية الرملية النوبية (NSAS)، والذي لا يزال يُعتبر مورداً غير متجدد، يبقى من غير المؤكد ما إذا كانت منطقة شرق العوينات قادرة على دعم نظام زراعي مروي مركزياً على نطاق أوسع. ويمكن إجراء المزيد من التقييمات لاحتياجات المياه واستقرار هذا النظام الزراعي من خلال دمج المعايير المناخية، مثل التبخر، مع مؤشرات الغطاء النباتي، مثل مؤشر مساحة الورقة (LAI) ومؤشر الغطاء النباتي الطبيعي (NDVI)، لتقدير الكتلة الحيوية.

△ الشكل 5. خريطة توزيع أنواع قطع الأراضي في مزرعة شرق العوينات بناءً على الاستشعار عن بعد الطيفي الفائق (2024)

△ الشكل 6. خريطة توزيع صحة المحاصيل في قطعة أرض مزرعة شرق العوينات بناءً على الاستشعار عن بعد الطيفي الفائق (2024)

شركة تشونغكه شيغوانغ للفضاء - مراقبة نوع وحالة قطع الأراضي

استخدمنا صورًا طيفية فائقة التقطها القمر الصناعي XIGUANG-002 في 24 مارس 2024، لإجراء تصنيف الغطاء الأرضي وتقييم صحة المحاصيل على جزء من مزرعة شرق عوينات.

كما هو موضح في الشكل 5، تم تحديد ثلاثة أنواع رئيسية من قطع الأراضي أثناء التصوير: قطع ذات غطاء نباتي كثيف تُزرع حاليًا، وقطع ذات تربة داكنة، وقطع ذات تربة فاتحة/رملية. توضح خريطة التوزيع هذه بشكل أساسي أنواع المحاصيل الرئيسية المزروعة في المنطقة، وحالة تناوب المحاصيل في مختلف المناطق. لاحظنا أيضًا أن بعض قطع الأراضي في المناطق الوسطى والشمالية تبدو مغطاة بالرمال، وتُظهر خصائص طيفية مشابهة للصحاري؛ ولا يزال من غير الواضح ما إذا كانت هذه الأراضي بورًا مؤقتًا أم مهجورة بشكل دائم.

يوضح الشكل 6 توزيع صحة الغطاء النباتي في هذه المنطقة. ويعكس هذا المؤشر، المؤلف من عدة مؤشرات نباتية، صحة المحاصيل بشكل شامل بناءً على الكلوروفيل، وبنية الغطاء النباتي، وحالة الرطوبة. تجدر الإشارة إلى أن بعض القطع ذات اللون الداكن تفتقر إلى مؤشرات صحية مقابلة، مما يدل على أن هذه القطع مغطاة كليًا أو جزئيًا بتربة داكنة. في الوقت نفسه، تتمتع معظم القطع في الإنتاج الطبيعي بصحة جيدة، مما يشير إلى أن مشروع الري المركزي يعمل حاليًا بكفاءة عالية ويتوقع أن يحقق إنتاجية جيدة.

△ الشكل 7 مقارنة المنحنيات الطيفية لأنواع قطع الأراضي النموذجية في مزرعة شرق العوينات بناءً على الاستشعار عن بعد الطيفي الفائق (2024)

تُظهر المنحنيات الطيفية في الصورة أعلاه الاختلافات الطيفية بين أنواع الغطاء الأرضي المختلفة، والتي تُستخدم أساسًا للتمييز بين المناطق ذات التربة الداكنة والمناطق ذات الغطاء النباتي. ويُلاحظ أن المناطق ذات الغطاء النباتي تُظهر تأثيرًا واضحًا للحافة الحمراء في نطاق 700-760 نانومتر. وبناءً على موقع الحافة الحمراء وميلها، يُمكن حساب مؤشر الحافة الحمراء للغطاء النباتي لتحديد تغطية المحاصيل وصحتها، مما يُتيح تصنيفًا أكثر دقة.