Crop Water Consumptive Use
Water Requirement
الاحتياجات المائية للنبات تعرف أيضاً بالتبخرنتح (Evapotranspiration) وهي تشمل الماء المفقود بواسطة التبخر من التربة ومن سطح النبات زائداً الماء المفقود من النبات بواسطة النتح (Transpiration) وهي كمية الماء بالعمق (ملم، سم ...الخ) في المنطقةا لمزروعة التي يحتاجها النبات في اليوم، الأسبوع، الشهر أو في الموسم وتختلف الاحتياجات المائية للنبات المعين باختلاف الظروف المناخية: ضوء الشمس، الحرارة، الرطوبة النسبية وسرعة الرياح. والعوامل الأخرى التي تؤثر في الاحتياجات المائية تشمل خواص النبات، طور نمو النبات، نوع الجزء الخضري (Foliage)، طبيعة الأوراق، الغطاء النباتي، طول الموسم، الأمطار، طريقة الري، الأمراض الآفات تقلل من احتياجات النبات للماء لأنها تقلل نمو النبات.
تعريفات Definitions
الاحتياجات المائية للنبات هو عمق الماء الذي يحتاجه النبات لمقابلة الماء المفقود بواسطة التبخرنتح (ETc) من نبات خالٍ من الأمراض (Disease free crop) ينمو في حقل كبير وهذا النبات يمكنه ان يعطي أكبر منتوج تحت ظروف النمو والمناخ المعطيين.
تأثير المناخ على الاحتياجات المائية
Effect of Climate on Crop Water Requirements
•هذه يعبر عنه بتبخر-نتح للنبات المرجع او القياسى (ETo) Reference Crop Evapotranspiration واحتياجات النبات المرجع المائية ETo تعرف بانها هي معدل التبخر-نتح (Rate of evapotransipration) من سطح نباتي أخضر كبير طول نباتاته تتراوح بين 8 الى 14 سم ذات أطوال متساوية (Uniform height)، نشطة النمو (Actively growing). تغطي الأرض تماماً (Completely shading the ground) ولا تعاني من شح المياه (Nor short of water).
•تبخرنتح النبات المرجع ETo وُجِد انه يختلف باختلاف الموقع والظروف المناخية (Region and climatic condition).
تأثير خواص المحصول (النبات) على الاحتياجات المائية
The effect of crop characteristics on CWR
هذه يعبر عنها بمعامل المحصول (Kc) Crop coefficient وهي تعبير عن العلاقة بين المقننات المائية للمحصول ETc والمقننات المائية للنبات المرجع ETo:
•ETc = ETo . Kc
•ومعامل المحصول Kc يختلف تبعاً لنوع المحصول، طور النمو، موسم النمو والظروف المناخية المصاحبة Prevailing weather conditions.

قيم معامل المحصول لبعض المحاصيل الحقلية والخضروات


العوامل التي تؤثر على معامل النبات
(Kc) Factors affecting crop coefficient
وهذه العوامل تشمل:
أ/ خواص النبات مثل قفل وفتح الثغور (أناناس)
أوراق فيها شمع (حمضيات).
ب/ زمن الزراعة وهذا يؤثر على طول الموسم مما يؤثر على معدل نمو النبات والتطور إلى تغطية الأرض بالكامل وبداية النضج.
ج/ مرحلة تطور أو نمو النبات.


ح/ الظروف المناخية العامة: General climatic condition الرياح القوية الحارة والرطوبة النسبية المنخفضة تخلف ظروف تبخر عالي. ولكن عندما يزيد التبخر عن حد معين تذبل الأوراق وتنقفل الثغور مما يجعل قيم ETc أقل من قيم ETo.
هـ/ تأثير الظروف المحلية والتطبيقات الزراعية:
هذه تشمل الاختلافات المناخية على مدى زمن كبير، المسافة "Distance" والطاقة الحرارية من خارج المنطقة المزروعة "Advection"، الارتفاع فوق سطح البحر (Altitude)، الماء المتاح في التربة، الملوحة، طرق الري والحراثة.
أكبر معدلات لامتصاص ماء التربة بواسطة المحاصبل تحت ظروف مناخية مختلفة
Max. water extraction for soil by crops under different climates
الطرق المباشرة لقياس الاحتياجات المائية للمحاصيل
Direct measurement of consumptive use
هناك عدة طرق إستنبطت لقياس الاحتياجات المائية للمحاصيل والأعشاب والنباتات الطبيعية، ومصدر المياه المستعمل بواسطة النباتات يكون عاملاً مهماً في اختيار طريقة القياس والطرق الأساسية هي Principle method.
1. الوعاء أو الليسيمتر: Tank or lysimeter
هذه أوعية كبيرة للتربة مجهزة بوسيلة وزن.
2. الأحواض التجريبية في الغيط (الحقل): Field experimental plots
هذه طريقة يمكن الاعتماد عليها أكثر من الليسيمتر "lysimeter" في استعمال هذه الطريقة يجب اختيار حقل ماءه الجوفي بعيد ولا يساهم في احتياجات النبات كما يجب تجنب إهدار الماء بواسطة التخلل العميق "Deep percolation"، كذلك يجب القياس الدقيق لماء الري عند استعمال هذه الطريقة.


كمية الماء التي يحتاجها المحصول في الموسم يمكن حسابها كالآتي:

3. طريقة دراسة المحتويات الرطوبية للتربة
هذه الطريقة تناسب الأراضي التي ليس في تركيبها أو بنيتها اختلافات واضحة والعمق للمياه الجوفية كبير نسبياً والمياه الجوفية لا تساهم في الاحتياجات المائية.
المحتوى الرطوبي يُحدد قبل وبعد كل رية؛ والماء المستعمل أو الذي فُقِد من منطقة من منطقة الجذور يحسب لكل فترة؛ وعندما يُقارن معدل استعمال الماء مع الزمن نحصل على منحنى يصور احتياج الموسم من الماء.


4. طريقة الداخل والخارج Inflow – outflow method
هذه الطريقة تستخدم للمساحات الواسعة والجابية "Water shed" والاحتياجات المائية تساوي: "The consumptive use in expressed as":
Cu = I + P + Gs – Ge – R
بحيث:
Cu= احتياج النبات في عام
I = الماء الداخل للمنطقة في عام
P = التساقط في عام
Gs = الماء المخزون في التربة في بداية العام
Ge = " " " " " نهاية العام.
R = الماء الخارج من المنطقة في العام "Yearly out flow"



5- الطريقة المتكاملة (طريقة التكامل ):Intgration Method
طريقة التكامل هى جمع حاصل وحدات إستهلاك أو إحتياجات الماء المختلفة: (وحدات المحاصيل المختلفة × مساحتها) + (الأعشاب والنباتات المحلية × مساحتها ) + (وحدة التبخر من أسطح المياه × مساحتها ) + (التبخر من الأرض العارية × مساحتها)، لكي تكون هذه الطريقة ناجحة من المهم معرفة وحدة الاحتياج بالنسبة للاستخدامات المختلفة وكذلك مساحات هذه الوحدات.

طرق تقدير الاحتياجات المائية للمحاصيل
Prediction methods of crop water requirements or consumptive use
تستعمل هذه الطرق نسبة لصعوبة التحصل عل قياسات دقيقة في الحقل. وفي الغالب تستخدم هذه الطرق في أماكن مناخها والطرق الفلاحية فيها تختلف عن الأماكن التي أنشئت فيها في الأصل. واختيار طريقة ما تعتمد على نوع المعلومات المناخية المتاحة وكذلك على الدقة المطلوبة لتحديد الاحتياجات المائية وبعض هذه الطرق هي:
1. طريقة بليني-كريديل Blaney-Criddle Method
هذه الطريقة مقترحة للأماكن التي تتوفر فيها معلومات مناخية عن درجة حرارة الهواء، وعدد ساعات النهار "day light hours".

•ومعادلة بليني-كريديل المعيارية "Empirical" كانت قد صممت في 1950 في ولايات الغرب الأوسط الأمريكي وهي ولايات تمتاز بجفاف المناخ وقلة الأمطار، والمعادلة:


بحيث:
Cu= الاحتياجات المائية لموسم أو فترة زمنية بالبوصة.
K = معامل المحصول المعياري للاحتياجات المائية للشهر
u = الاحتياجات المائية للشهر (بالبوصة)


P = ساعات النهار في الشهر كنسبة مئوية من ساعات النهار في السنة
t = متوسط درجة الحرارة في الشهر (F0)

•تستعمل هذه الطريقة لفترات يجب ان لا تقل عن شهر. وعُدلت طريقة بليني-كريديل لأن تأثير الحرارة وعدد ساعات النهار وحدهما ليس كافيين لتقدير الاحتياجات المائية للمحصول التي تؤثر في ETo مثل درجة الحرارة ومستويات الرطوبة وعدد الساعات التي تكون فيها الشمس مشرقة والرياح والعلاقة المعادلة كالآتي:

بحيث:
ETo= تبخر-نتح المحصول، مم/اليوم
T = درجة الحرارة المتوسطة في الشهر (درجة مئوية)
P = متوسط ساعات النهار – كنسبة مئوية
C = عامل موازنة ويعتمد على الرطوبة النسبية، عدد الساعات التي تكون فيها الشمس مشرقة، وسرعة الرياح في خلال اليوم.
وبعد تحديد ETo يمكن تحديد ETc إذ ان K.ETo = ETc

وتستخدم الطريقة بحذر تحت الظروف الآتية:
1- في المناطق الاستوائية
2- في الجزر الصغيرة والمناطق الساحلية
3- في الأماكن المرتفعة وذلك نسبة لانخفاض درجات الحرارة.
4- في المناطق التي يكون في مناخها تباين شديد في عدد الساعات التي تكون فيها الشمس مشرقة.

مثال:
في مكان ما على خط عرض 30 ش وعلى ارتفاع 95 متر على سطح البحر: لشهر يوليو كانت أقصى درجة للحرارة 35 درجة مئوية وأدنى درجة 22 مئوية، P = 0.31 والمعامل C = 0.7 ، أحسب الاحتياجات المائية للنبات. المرجع ليوم واحد خلال ذلك الشهر.
الحل:
ETo = C[P(0.46T + 8.13)] mm/day
ETo= 0.7[0.31(10.46 × 28.5) + 8.13] mm/day

2. طريقة بنمان Penman Method (1948)
وهي طريقة أشمل من سابقتها إذ تشتمل المعلومات المستخدمة في تحديد احتياجات الماء على درجة الحرارة، الرطوبة، سرعة الرياح وعدد الساعات التي تكون فيها الشمس مشرقة والشكل المعدل للعلاقة كالآتي:
ETo = C[W.Rn + (1 – W).f(u).(ea – ed)] mm/day
ea : ضغط بخار الماء عند التشبع (ملي بار).
ed : ضغط بخار الماء في الهواء (ملي بار).
ETo : احتياجات الماء للمحصول المرجع مم/اليوم.
Rn : صافي الاشعاع بما يساوي تبخر مم/اليوم
1– W : عامل موازنة له علاقة بالرتفاع وأثر الرياح والرطوبة على ETc.
W : عامل موازنة له علاقة بالحرارة والارتفاع وأثر الإشعاع على ETc.
f(u) : دالة لها علاقة بالرياح.
C : معامل لتعويض أثر اختلاف الطقس بالنهار والليل
3. طريقة بنمان-مونتيث (1995)
Penman-Monteith Method
•تم احداث تغيير على معادلة بنمان المعدلة من قبل لجنة الخبرة الاستشارية لمنظمة الأغذية والزراعة (FAO) حيث وافقت هذه اللجنة بان معادلة بنمان-مونتيث هي أفضل الطرق لتقدير التبخرنتح.
• وتستخدم هذه الطريقة قيَّم ثابتة لمقاومة سطح النبات وارتفاع المحصول. ولإجراء العمليات الحسابية بهذه الطريقة لابد من معرفة قيم عناصر المناخ. من قبل هيئة الارصاد الجوية. وتنص المعادلة على الآتي:

حيث ان:
ETo = التبخر-نتح (mm/day).
g = ثابت سيكرومتري (Kpa/oC).
G = تأثير حرارة التربة (MJ/m2.day)
D = ميل منحنى الضغط البخاري (Kpa/oC).
T = متوسط درجة الحرارة (درج مئوية) oC.
ea = ضغط البخار المشبع (Kpa).
ed = ضغط البخار الفعلي (Kpa).
Rn = صافي الإشعاع الشمسي (MJ/m2.day).
U2 = سرعة الرياح على ارتفاع مترين (m/s).

4. طريقة حوض التبخر Pan Evaporation Method
هذه الطريقة تتيح قياس متكامل لأثر الإشعاع وسرعة الرياح والحرارة والرطوبة على التبخر من مسطح مائي مفتوح (معين).
هناك اختلافات جوهرية بين تبخر المياه من المسطحات المائية والنتح من النباتات وتفاعل النبات مع الاختلافات المناخية التي تتسبب في فقدان الماء وعلى سبيل المثال:
أ. انعكاس الاشعاع الشمسي من سطح مائي يبلغ 5 إلى 8% بينما يصل 20 إلى 25% من سطح النبات.
ب. تخزين الماء للحرارة يكون كبيراً مما يسبب تبخر الماء أثناء الليل والنهار ربما بكميات متساوية من المسطحات المائية بينما يكون النتح بواسطة النبات فقط أثناء النهار.

ﺠ. الاختلافات في الفواقد المائية بين النباتات والمسطحات المائية يمكن ان تكون بسبب الاختلافات في الرياح والحرارة والرطوبة.
د. تسرب الحرارة "Heat flow " من خلال جدار الوعاء يمكن ان تحدث كذلك بعض الوعاء واستعمال شبكات يمكن ان تؤثر في الفاقد من الماء.
ﻫ. المكان الذي يوضع فيه إناء التبخر يؤثر على الكمية المقاسة إذا كان الإناء وضع في مكان به عشب أو مكان خال من ذلك وعليه العلاقة بين التبخر من الإناء وETo كالآتي:

= Kp.Ep ETo
= ETo × Kc ETc
= Ep × Kc × Kp
بحيث:
Kp : معامل تبخر الإناء
Ep : كمية التبخر من الإناء مم/اليوم
حوض التبخر الأكثر انتشاراً واستعمالاً هو: حوض التبخر الأمريكي القياسي صنف A (US Weather Bureau Class A Pan
وهناك احواض اخرى مثل حوض كلورادو الغاطسColorado Sunken pan) وحوض هيئة وقاية النباتات ولكل حوض مواصفات خاصه به.
Kp معامل التبخر من الحوض يتأثر بالغطاء الأرضي، وشكل الحوض، لون الحوض، وإذا كان الحوض محاطاً بأعشاب طويلة أو قصيرة وكذلك تغطية الحوض بشبكة من الأسلاك.

•مستوى الماء في الحوض له أثر على التبخر، وإذا انخفض مستوى الماء الى مستوى 15 سم أقل من المستوى المعتدل والي يكون بين 5 إلى 7.5 سم تجت طرف الحوض فإن الماء المتبخر يزيد بحوالي 15%، الشبكات السلكية التي تغطي بها بحوض منخفض التبخر بحوالي 15%.
•الحوض عادةً يصنع من الحديد المجلفن ويطلى بلون الألمونيوم. هناك فرق ضيئل في كمية التبخر إذا ما طُلي الحوض من الداخل والخارج باللون الأبيض. زيادة قد تصل الى 15% يمكن ان تحدث إذ طلي الحدث من الداخل والخارج بالون الأسود المادة التي يصنع منها الجوض ربما تؤدي إلى فرق ضئيل في التبخر.


زمن وكمية مياه الري
When to irrigate and how much water to apply?

متى تتم إضافة مياه الري وبالكمية المناسبة يجب مراعاة العوامل التالية:
1. الظروف المناخية وكمية التبخر
2. نوع التربة، سعة منطقة الجذور لتخزين الماء.
3. نوع المحصول ومرحلة نموه أو تطوره.
4. نظام الري المستخدم.
5. وجود أو توفر مياه الري.

مواضيع مشابهة: