علم البيئة Ecology (وهو أحد العلوم الحيوية الذي يختص بدراسة العلاقة بين الكائنات الحية والعوامل المتواجدة في البيئة) ، ويدرس علم البيئة العلاقة ما بين الإنتاج الزراعي والعوامل البيئية. و يتأثر الإنتاج الزراعي في منطقة ما بالظروف البيئية السائدة في المنطقة . وتقسم العوامل البيئية إلى : عوامل مناخية Climatic factors ، عوامل التربة Soil factor، عوامل حيوية Biological factor.
وهي تمثل العوامل البيئية على المدى الطويل : أي تأثير المناخ مثل الشتاء البارد ، الصيف الحار بحيث تحدد المحاصيل الممكن نجاحها في منطقة معينة أو فشلها ، عوامل البيئة على المدى القصير وتعرف بإسم عوامل الطقس Weather factors. وعموماً تؤثر العوامل البيئية على الإنتاج أو النمو بإختلاف شدتها وفترة مكثها في الحقل أو موسم النمو.
وأهم العوامل البيئية التي تؤثر على الإنتاج الزراعي هي : الضوء ، الحرارة ، الرطوبة ، الرياح.
أ- الضوء Light:
تعتبر الشمس المصدر الرئيسي للطاقة إلى الأرض ويخترق الإشعاع الشمسي الكون الخارجي في شكل موجات كهرومغناطيسية وتقوم طبقة الأوزون المغلفة للكرة الأرضية بامتصاص الإشعاعات الضارة للنبات والإنسان وتمتص السحب جزءاً من الإشعاعات ليصل الباقي إلى النبات الذي يستفيد بحوالي 1 – 2 % فقط من الطاقة الشمسية للقيام بعملياته الحيوية التي تحتاج إلى ضوء (ومن مجموع الطاقة الشمسية الممتصة ما بين 75 – 80 % يستعمل لتبخير الماء و 5 – 10 % طاقة تخزن في التربة).
والضوء الذي يمتصه النبات هو الضوء المنظور وهو الجزء من الإشعاع الشمسي الذي تدركه الأبصار وتحول النباتات هذه الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية في عملية التمثيل الضوئي ويمتص كلوروفيل النبات (أ و ب) الألوان – الزرقاء (بواسطة كلوروفيل ب) والحمراء (بواسطة كلوروفيل أ) وتعكس باقي الألوان ولا يستفيد النبات إلا بجزء ضئيل من هذه الألوان. والضوء له تأثيرات عديدة على النبات توجزها فيما يلي :
1- تكوين المادة الخضراء وإكتمال تكوين البلاستيدات الخضراء.
2- يدخل في عملية التمثيل الضوئي كمصدر للطاقة.
3- يتزايد نمو النباتات نتيجة للضوء الأزرق والأحمر.
4- تؤثر الموجات الضوئية في توزيع الأوكسينات وبالتالي يؤثر ذلك في عملية النمو والانتحاءات وتكوين هرمونات الأزهار.
5- يؤثر الضوء في فتح وغلق الثغور (عملية النتح).
6- يتأثر التركيب التشريحي للنبات باختلاف شدة الضوء. فالنباتات المحبة للشمس تتميز بوجود طبقات من النسيج العمادي وأديم أكثر سماكة (Epiderm) مع تواجد شعيرات أو زغب على السطح الخارجي عن النباتات المحبة للظل.
ويختلف تأثير الضوء من حيث النوع Quality ، الكمية Quantity وشدة الإضاءة Light Intensity ومدة الإضاءة Duration.
أ- نوع الضوء :
يختلف تأثير الضوء من حيث نوعية الضوء بالإضافة إلى مكوناته من الألوان المختلفة ويختلف النوع من حيث الموسم والموقع الجغرافي فيؤثر كل من الموسم والموقع على زاوية سقوط الضوء على سطح الأرض فزاوية السقوط تكون عمودية على خط الاستواء وتكون بزاوية أكبر كلما اتجهنا شمالاً (القطب الشمالي مثلاً).
أما نوعية الضوء فلقد ذكرنا أن الإشعاعات القصيرة تمتص بطقبة الأوزون والإشعاعات الطويلة تمتص من خلال السحب وبخار الماء. كما تؤثر الأتربة والدخان على باقي الموجات الضوئية كذلك ذكرنا أن الضوء ذو اللون الأزرق أو الأحمر أهم الألوان التي تمتصها البلاستيدات الخضراء في حين تعكس الألوان الأخرى ويلاحظ أن ألوان الضوء تؤثر على الأكسينات فاللون الأحـمر يزيد من إنبات بعض البذور مثل بذور الخس. كذلك نجد أن الأشعة فوق البنفسجية والزرقاء تساعد في تكوين اللون الأحمر في ثمار التفاح أما بالنسبة للنمو فالأشعة فوق البنفسجية تعتبر ضارة وتؤدي إلى تقزم النباتات ولها تأثير على النباتات النامية على قمم الجبال في حين أن الأشعة الحمراء تسرع من إنبات بعض البذور بينما الإشعاع الأحمر البعيد له تأثير سلبي على إنبات البذور. (تعرف على ألوان الطيف( الضوء المنظور) بالترتيب مع طول موجة كل منها).
ب- شدة الإضاءة :
وهي كمية الضوء الساقط على مساحة معينة خلال فترة زمنية معينة وتقاس بوحدات مختلفة أقدمها شمعة ضوئية وهي تعادل كمية الضوء الساقط على السطح من شمعة قياسية على بعد 1 قدم. وهناك وحدات أخرى أحدث مثل : اللكس Lux = كمية الضوء المنظور الساقط على مساحة 1م2 ويبعد 1م عن مصدر الضوء ، وهي تساوي (0.093 من شمعة 1 قدم) ويحتاج الإنسان للقراءة إلى حوالي 20 شمعة. وتختلف شدة الضوء باختلاف الموقع و علاقته بخطوط العرض على سطح الكرة الأرضية. فزاوية سقوط الاشعاع الشمسي رأسية على خط الأستوى و تميل كل ما أبتعدنا شمالاً أو جنوباً وبالتالي يتوزع الشعاع على مساحة أكبر من سطح الارض . كذلك توثر سماكة الغلاف الجوي على إمتصاص و تشتت الاشعة الضوئية، حيث تقل سماكة الغلاف فوق خط الإستوى وتزداد عند القطبين. لذا تكون مسافة الكتلة الهوائية التي تخترقها الأشعة عند القطبين أطول بكثير من المسافة التي تقطعاها الأشعة فوق المنطقة الاستوائية (45 مرة) مما يزيد الفقد.
وتحتاج النباتات على الأقل من 100 – 200 شمعة لكي تنمو ولهذا تزداد كمية المواد الكربوهيدراتية المتكونة في النباتات بزيادة شدة الضوء حتى تصل إلى حد أقصى. وتتراوح شدة الضوء ما بين 8.000 – 10.000 شمعة قدم في فصل الصيف.
ويعرف هذا الحد الأقصى بنقطة تشبع الضوء Light Saturation وهي كمية الضوء التي لا يحدث بعدها أي زيادة في كمية المواد الكربوهيدراتية ، وتختلف نقطة التشبع الضوئي من محصول إلى آخر وتتراوح ما بين 5.000 – 10.000 شمعة قدم.
وعلى هذا يمكن تقسيم النباتات من حيث إستجابتها إلى شدة الضوء إلى :
أ- نباتات محبة للضوء : وتحتاج على الأقل إلى 3.000 وحدة شمعية ضوئية ومعظم المحاصيل الإقتصادية تنتمي إلى هذه المجموعة.
ب- نباتات محبة للظل : وتحتاج إلى كمية ضوء أقل ومن أمثلتها نباتات الزينة.
وإذا قلت شدة الإضاءة عن 100 – 200 شمعة يؤدي هذا إلى تقليل التمثيل الضوئي بحيث تقل نواتج التمثيل الضوئي عن المستهلك بواسطة التنفس ويصبح النبات شاحباً Elilated فيستطيل النبات ويقل سمك الساق ويتحول لونه إلى اللون الأبيض والشكل المغزلي.
كذلك تؤثر شدة الإضاءة على الإنتحاء الضوئي فتحلل الأوكسينات المسببة للنمو وتتحرك نحو الجزء المظلم وبالتالي تؤدي إلى إستطالة الخلايا البعيدة عن الضوء مما يؤدي إلى إنتحاء النبات نحو الضوء. ويزيد الضوء من نسبة الإنبات في بعض المحاصيل مثل الخس Lactuca sativy وحشيشة Poa وكذلك يتأثر إنبات نبات الجزر في حين تزداد نسبة الإنبات في الظلام لنبات Liliaceae (الأبصال).
ج- مدة الإضاءة :
المقصود بها عدد ساعات الإضاءة في اليوم وتختلف من موقع إلى آخر ومن موسم إلى آخر.
فعند خط الاستواء فإن عدد ساعات النهار 12 ساعة طول العام أما عند خط عرض 25 ° مثلاً تتراوح عدد ساعات النهار من 10.5 ساعة شتاءاً إلى 13.75 ساعة صيفاً وعند خط عرض 45° تتراوح ما بين 8 ساعات شتاءاً إلى 16 ساعة صيفاً عند القطب الشمالي تتراوح ما بين صفر شتاءاً إلى 24 ساعة صيفاً.. ويطلق على ظاهرة اختلاف استجابة النباتات للطول النسبي لكل من الليل والنهار بظاهرة التأقت الضوئي Photoperiodism. ويؤثر إختلاف طول الفترة الضوئية بالنهار في النباتات عن طريق التأثير في العمليات الحيوية مثل نشوء البراعم و كمونها و النشوء الزهري. وتنقسم النباتات من حيث إستجابتها لمدة الإضاءة إلى تأثيرها على نشوء الأزهار ويمكن تقسيمها إلى نوعين :
1- نباتات محايدة Neutral: وهذه لا تتأثر بعدد ساعات النهار مثل : القطن – اللوبيا – القرعيات – دوار الشمس – الباميا.
2- نباتات النهار الطويل : وهذه تحتاج لنشوء الأزهار إلى عدد ساعات إضاءة تزيد عن حد معين من الساعات على الأقل وأن ساعات الإضاءة تتزايد في أثناء فترة نشوء التزهير مثل: القمح الشتوي ، الشعير ، الراي ، البرسيم الأحمر، الكتان ،البطاطس.
3- نباتات النهار القصير : وهذه تحتاج إلى ساعات إضاءة أقل من حد معين ويجب أن تتناقص ساعات النهار باستمرار مثل: الأرز ، الذرة الشامية ، الذرة الرفيعة ، فول الصويا.
فإذا نقلنا نبات نهار قصر من المنطقة الإستوائية إلى المنطقة المعتدلة يؤدي هذا إلى عدم إزهار النباتات وتستمر في النمو الخضري. والعكس عند زراعة محاصيل النهار الطويل في موسم نهار قصير يؤدي هذا إلى تقصير فترة النمو الخضري. وتختلف الأصناف المختلفة لمحصول ما في إستجابتها لساعات الإضاءة. قد نجح مربي النباتات إلى إنتخاب أصناف لا تتأثر بطول النهار. كذلك تؤثر الفترة الضوئية في تكوين الدرنات في البطاطس وتكوين السوق الجارية في الشليك وتكوين الأشطاء في النجيليات.
الضوء وعملية التمثيل الضوئي:
سبق أن أوضحنا أن الضوء لازم في عملية التمثيل الضوئي. ومن نواتج عملية التمثيل الضوئي الجلوكوز الذي يتحول إلى مركبات أخرى. ويستهلك جزء من الغذاء المتكون في عمليـة التنفس Respiration
والفرق بين عملية التمثيل الضوئي - التنفس = يعرف باسم صافي عملية الأيض
net assimilation Rate = Photosynthesis – Respiration
CO2 + H2O
الضوء
Glucose + O2
وبالتالي فإنه يمكن زيادة معدل عملية الأيض (البناء) بتقليل التنفس. والتنفس لازم لإنطلاق الطاقة التي يستعملها النبات في عملياته الحيوية. وكان هناك إعتقاد أن عملية التنفس تتم أثناء الليل فقط ، ولكن وجد أخيراً أن هناك نوعين من التنفس :
1- التنفس الضوئي Dark respiration 2- التنفس الظلامي Phto respiration
وعموماً وجد أن النباتات تنقسم إلى ثلاثة أنواع من حيث مسار دورة البناء الضوئي.
أ- نباتات ثلاثية الكربونC3 : في هذا النوع من النباتات نجد أن أحد النواتج الوسطية في تكوين سكر الجلوكوز في عملية التمثيل الضوئي هو حمض ثلاثي ذرات الكربون (حمض فوسفوجلسرات) Phosphoglyceric acid مثل نباتات القمح – الشعير– الأرز– فول صوليا – البرسيم – البنجر– البطاطس …
ب- نباتات رباعية الكربونC4 : والنباتات في هذا النوع تنتج أحماض وسطية رباعية الكربون مثل حمض الماليك والأسبايك (Malic, Aspartic) مثل الذرة الشامية و الذرة الرفيعة و قصب السكر.
ج- النباتات العصارية CAM: وهي نباتات تشابه في مسار CO2 نباتات C4 ولكن تختلف في وقت دخول CO2 للقيام بعملية البناء الضوئي، فيكون الدخول في الليل وتتم عملية البناء في النهار مثل الصبار والتين الشوكي و الأناناس.
ومقارنة كفاءة التمثيل الضوئي للإستهلاك المائي للنوعين C3 و C4 نجد أن كفاءة النوع رباعي الكربون يفوق نباتات ثلاثي الكربون ، وفيما يلي ملخص للفرق بين النوعين السابقين:
نباتات C3
نباتات C4
انتشار البلاستيدات الخضراء
في طبقة الميزوفيل في الورقة
في طبقة الميزوفيل في الورقة وفي الحزم الوعائية في غمد الورقة
نوعية البلاستيدات
يتواجد أنزيم ربسكو (Rubsco) Ribulose diphosphate carboxylase
أنزيم فسفوبيروفيت Phosphenol-
pyruvate carboxylase
المدى الحراري
15 – 525م
30 – 547م
درجة الحرارة المثلى للنمو
20 – 525م
30 – 535م
التشبع الضوئي
3000 شمعة قدم
6000 شمعة قدم
معدل التنفس الضوئي
يحدث بمعدل واضح 50 %
ضئيل وغير ملموس
الكفاءة التمثيلية عند ارتفاع درجة الحرارة
منخفضة
مرتفعة
نسبة النتح/الكربون الممثل
مرتفعة
منخفضة
كفاءة استعمال الماء بالنسبة لنباتات C3 و C4 – جم مادة جافة لكل 1000 جم من الماء (جم)
النبات
C4 جم
النبات
C3 جم
الرغل Atriplex (ذوات الفلقتين)
3.44
عرف الديك
1.59
الذرة الشامية (ذوات الفلقة الواحدة)
3.14
الدخن
1.49
كذلك الفقد في المادة الجافة نتيجة التنفس الضوئي في نباتات (C3) بمقدار 40 % في حين أنه في نباتات (C4) لا يتعدى 3 %. وعند إرتفاع درجة الحرارة في نباتات C3 يؤدي ذلك إلى زيادة في معدل التنفس الضوئي بسرعة أكثر من التمثيل الضوئي وبالتالي تؤدي إلى نقص في معدل الأيض الغذائي (NAR).
ونتيجة لأهمية محاصيل C4 فلقد أوضح بعض الباحثين إذا تم تحويل دورة التمثيل الضوئي من C3 ← C4 لبعض النباتات مثل القمح وفول الصويا فإنه من الممكن زيادة محصولها بمقدار 50 %. ولقد أوضح مقارنة محصول الذرة وبعض المحاصيل الأخرى لمتوسط أربع سنوات في كندا.
المحصول
كجم/هكتار
الذرة الشامية
5522
القمح الشتوي
3230
القمح الربيعي
1735
الشعير الربيعي
2685
فول الصويا
2108
كيفية تعديل شدة الإضاءة
في حالة زيادة شدة الضوء عن الحد اللازم يمكن تعديل شدة الإضاءة.
تعديل الإضاءة :
أ- إختيار المحصول المناسب (محاصيل المناطق الاستوائية تحتاج إلى شدة ضوء أعلى من محاصيل المناطق المعتدلة).
ب- تعديل كثافة النباتات. ج- تقليم أو خف النباتات.
د- تحميل المحاصيل. هـ- إستعمال الشباك والتظليل.
و- إنتاج أصناف من المحاصيل تتحمل شدة الإضاءة.
ويمكن تعديل شدة الإضاءة بزراعة المحاصيل في البيوت المحمية.والإعتماد على الإضاءة الصناعية جزئياً أو كلياً.
الإضاءة الإضافية : Supplemental Illumination
في البيوت المحمية يعتبر الإعتماد على الإضاءة الصناعية عملية غير إقتصادية ولكن تستعمل في حالة المحاصيل ذات العائد المرتفع كما في نباتات الخضر – والزينة المزروعة في غير موسمها الطبيعي.
ومصادر الإضاءة هي :
أ- المصابيح الكهربائية العادية ويطلق عليها Tungestens lamps
وهذه المصابيح غنية بالضوء الأحمر والأشعة دون الحمراءInfrared وهي فقير في الضوء الأزرق ولا ينصح بوضعها قريبة من النباتات حتى لا تؤدي إلى زيادة درجة الحرارة.
ب- مصابيح الفلورسنت Fluorescent
وتتميز بوفرة اللون البنفسجي وقلة الأشعة الحمراء ودون الحمراء وتمتاز بكفاءتها عن النوع الأول ويعاب عليها ضعف الإضاءة مع الإستعمال وكذلك إختلاف شدة الإضاءة على طول المصباح فيزداد في الوسط ويقل عند الطرفين ويوصى باستعمال النوعين الأول والثاني للحصول على نتائج أفضل نسبة 1 : 2 أو 1 : 5 وتستعمل أنواع السابقة في البيوت الزجاجية والصوب الزجاجية أو في غرف النمو ( وهي غرف صغيرة الحجم تستخدم في أجراء التجارب وتعتمد على الإضاءة الصناعية كلية ويمكن التحكم في ساعات الإضاءة ودرجة الحرارة والرطوبة النسبية عن طريق الحاسبات الإلكترونية) ، والأحجام الكبرى من هذه الغرف تعرف باسم Phyto trones .
ب- الحرارة Temperature
من أهم العوامل البيئية التي تؤثر على الكائنات الحية. وتلعب الحرارة دوراً رئيسياً في كثير من العمليات الطبيعية والكيمائية والتي تؤثر بدورها في التفاعلات الحيوية. فتؤثر الحرارة على عمليات إنتشار الغازات والسوائل وكذلك على عمليات إذابة الأملاح كما تؤثر على التفاعلات الإنزيمية في الخلايا.
تقاس درجات الحرارة بواسطة الترمومترات وثرموكوبل Thermocouples و Thermometers. وتقاس درجات الحرارة العظمى والمثلى يومياً وبحسب معدل درجة حرارة اليوم كمتوسط لدرجتي الحرارة. وتختلف درجات الحرارة من يوم إلى آخر حسب الموسم ومن مكان إلى آخر. وكذلك تختلف بالارتفاع فتقل درجة الحرارة بمقدار 51 لكل 200م تقريباً. (كيف تحول من درجة الحرارة الفهرنهاتية إلى المئوية والعكس).
الدرجات الحدية : Cardinal Temperature
وهي الدرجات التي تحدث عندها تغيرات حساسة في حيوية النباتات وفي نموه وفي طاقته الإنتاجية. وقد حدد لكل عملية حيوية ثلاث درجات حرارية مميزة هي القصوى (الحد الأعلى) الصغرى أو الدنيا (الحد الأدنى) وبينهما المثلى وهي أكفئ درجة حرارة لحدوث التفاعل.
وتختلف الدرجات الحدية من محصول إلى آخر ويمكن للنباتات عموماً أن تحيى بين درجة حرارة صفر مئوي إلى درجة حرارة 55° م ولكن عموماً لا تنمو النباتات إذا قلت درجة الحرارة عن 55م ويمكن تقسم النباتات من حيث إستجابتها للحرارة إلى :
- محاصيل المناطق المعتدلة Temperate : وهذه تنمو بين درجات حرارة 5 – 530م ، درجة الحرارة المثلى لها بين (15 – 525م) مثل القمح – الشعير – الراي – الشوفان – البطاطس – الفاكهة ذات النواة الحجرية.
- محاصيل المناطق الدافئة : وهذه تنمو ما بين درجة حرارة 10 – 540م والمثلى ما بين (30 – 538م) ولا تنمو إذا قلت درجة الحرارة عن 510م. وأهم هذه المحاصيل الذرة الشامية – الذرة الرفيعة – القطن الأرز – فول الصويا - الباميا الملوخية – الطماطم – والبرتقال – والموز – والمانجو – والنخيل – والأناناس.
الوحدات الحرارية التراكمية : (العلاقة بين دراجات الحرارة والنضج) “DD” Thermal unit Heat units
بالنسبة للمحاصيل المحايدة لطول النهار فإن العامل المحدد لتمام النضج هي درجات الحرارة التي يتعرض لها هذا المحصول. ولكل محصول حد أدنى من درجات الحرارة – إذا قلت عنه – لا ينمو هذا المحصول ويعرف بالحد الأدنى باسم صفر النمو grow zero وهي أقل درجة حرارة لازمة لنمو المحصول.
أما درجات الحرارة التراكمية ( المجمعة) فهي عبارة عن مجموع درجات الحرارة التي تزيد عن صفر النمو والتي يحتاجها المحصول من الزراعة حتى النضج accumulative heat units (الوحدات الحرارية) Degree days (DD) . وتساوي = متوسط درجة حرارة اليوم – صفر النمو للمحصول
Accumulative Heat = ( Ta - Tzero)
ويوضح الجدول الآتي صفر النمو لمجموعة من المحاصيل:
المحصول
صفر النمو
القمح
53م
العنب
510م
الذرة الشامية
513م
القطن
516م
النخيل
518م
مثال: إذا زرع نبات الذرة الشامية في أول شهر مارس وحصد في العاشر من يولية وكانت درجات الحرارة القصوى والصغرى كما يلي:
مارس
أبريل
مايو
يونية
يولية
عـدد الأيـام
31
30
31
30
10 أيام منه
درجة الحرارة القصوى
27
32
39
42
44
درجة الحرارة الدنيا
13
18
23
25
27
المتوسط
20
25
31
33.5
35.5
الحرارة التراكمية اليوم
20-13=7
12
18
20.5
22.5
الحرارة التراكمية للنمو = ( 7 × 31 ) + ( 12 × 30 ) +( 18× 31 ) + (20.5 × 30 ) + (10 × 22.5) = 2010 درجة متراكمة
وعلى هذا كلما أرتفعت درجة الحرارة كلما زادت عدد الوحدات الحرارية التراكمية ويقل موسم النضج أما إذا أرتفعت درجة الحرارة عن 535م في الذرة فنحسب على أنها الحد الأعلى. (الوحدات الحرارية).
ويفيد حساب عدد درجات الحرارة التراكمية في الآتي :
أ- تحديد أنواع الحاصلات التي يمكن زراعتها وكذلك الأصناف وتحديد موعد الزراعة المناسب.
ب- تحديد موسم النمو وبالتالي ميعاد النضج بدقة وسهولة وذلك لتجهيز الحصاد في الوقت المناسب وخصوصاً للمحاصيل الحقلية.
ج- تحديد مواعيد الزراعة إذا زرع في الحقل أكثر من صنف ويراد التلقيح بينهما (التوافق بينهما في مواعيد التلقيح) كما في حالة إنتاج الذرة الهجين.
وقد وضع تقسم لأصناف الفاكهة حسب الوحدات الحرارية التراكمية في العام:
أ- فاكهة احتياجاتها 6000 درجة حرارة النخيل – المانجو – الموز - الجريب فروت.
ب- فاكهة احتياجاتها 5000 - 6000 درجة البرتقال – الرمان.
ج- فاكهة احتياجاتها 3000 – 4000 درجة الزيتون – الخوخ – الكمثرى.
د- فاكهة احتياجاتها 2000 - 3000 درجة التفاح - وبعض أصناف الكمثرى – Cherry.
الأجواء المناخية :
هناك تقسيمات مختلفة للمناطق المناخية المختلفة حسب التغير في درجة الحرارة ولقد وضع Henry (1925) أبسط هذه التقسيمات والتي تتلخص في الآتي:
المنطقة
عدد الأشهر
المتوسط الحراري
أهم المحاصيل
المدارية Tropical
جميع أشهر السنة
أعلى من 520م
قصب السكر – اليام – كاكاو – بن - الموز – الأناناس – الموالح.
تحت المدارية Subtropical
(4-11) شهر حــار
أعلى من 520م
قصب السكر – الموز – الذرة الشامية – الذرة الرفيعة – القطن – الموالح – فول الصويا – الطماطم – البامية.
معتدلة Temperature
4- 12 معتدلة
(510 - 520)
القمح – الشعير – البطاطس – التفاح – الكمثرى – العنب – بعض أصناف الفواكه الحجرية.
بارد Cold
(1 – 4) أشهر معتدلة
درجات الحرارة أقل من 510في غير الشهور المعتدلة
الراي – ينجر السكر – الكتان – تفاح – كمثرى – برقوق – الكرز.
قطبية Polar
جميع الأشهر
بارد تحت 510م
خالة من النباتات سوى بعض الأعشاب
الأضرار الحرارية : Heat Stress
يؤدي اختلاف درجات الحرارة عن الحرارة المثلى إلى حدوث بعض الأضرار وهذه الأضرار تنشأ أما نتيجة ارتفاع درجة الحرارة عن الحرارة القصوى أو انخفاضها عن الحرارة الدنيا.
أضرار ارتفاع الحرارة : High Temperature Injury
1- قتل البروتوبلازم: يتلف البروتوبلازم إذا ارتفعت درجة الحرارة عن 554م ويبدأ فقد صفاته الطبيعية وهذا ما يعرف باسم الدنترةDenaturing ويقاوم النبات الوصول إلى هذه الدرجة عن طريق تكون Epiderm الواقي أو زيادة المساحة الورقية التي تعمل على تظليل النبات.
2- حدوث ضربة الشمس: Sun scold : وتنشأ عن موت الخلايا الإنشائية (الكمبيوم) المواجهة لجهة الشمس. وتحدث في الأشجار الحديثة حيث تكون خلايا القلف رقيقة فيموت نسيج الكمبيوم ويتلف الخشب.
3- التأثير المجفف: Disscating effect : تؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تزايد معدل النتح. وكذلك يقل نشاط الجذور ويقل امتصاصها للماء ويبدأ النبات في الذبول والذي ينتهي بالموت نتيجة للجفاف. وهذا ما يعرف بإسم التوازن المائي السالب. وتتأثر النموات الحديثة وكذلك الأزهار والثمار الصغيرة بدرجة أكبر من ارتفاع درجة الحرارة.
4- تعمل درجات الحرارة المرتفعة إلى تقليل التمثيل الضوئي وزيادة معدل التنفس ولذلك ينشأ إتزان أيضي سالب وتفقد النباتات مخزونها من الغذاء.
5- يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى تساقط الأزهار والثمار الصغيرة.
6- يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى قتل الجذور السطحية.
7- يؤثر ارتفاع الحرارة على حيوية حبوب اللقاح ويقلل من نسبة إنباتها ويقلل من نسبة الإخصاب (إذا إرتفعت عن 540م).
شكل ( ) العلاقة ما بين درجة الحرارة وكل من التمثيل الضوئي والتنفس
كيفية التغلب على أضرار الحرارة العالية:
1- تغطية النباتات الصغيرة والشتلات
2- طلاء جذوع الاشجار بمادة عاكسة لأشعة الشمس
3- تقليل المسافات بين النباتات ليضلل بعضها البعض
4- زراعة الأشجار الصغيرة تحت الأشجار الكبيرة (الموالح تحت أشجار النخيل)
5- تربية الشتلات والنباتات الصغيرة داخل المشاتل
6- أستخدام البيوت المحمية.
أضرار انخفاض الحرارة : Low Temperature Injury
يؤدي إنخفاض درجة الحرارة إلى إبطاء معدلات العمليات الحيوية التي تجري داخل النبات ويسبب إنخفاض درجة الحرارة أضرارً لأشجار الفاكهة الإستوائية والمعتدلة الحارة والمعتدلة ويتمثل هذا في تبقع الأوراق أما أشجار الفاكهة المتساقطة الأوراق فتكون أكثر مقاومة لإنخفاض درجة الحرارة خصوصاً عندما تكون مجردة من أوراقها.
وعموماً فإن الأشجار الكبيرة تتحمل أضرار إنخفاض الحرارة عن الأشجار الصغيرة كما أن الأزهار والنموات الحديثة تكون أكثر تأثراً من الثمار الصغيرة وتليها الثمار الكبيرة. كذلك فإن إنخفاض درجة الحرارة يمنع إنتشار حبوب اللقاح وحدوث الإخصاب بالنسبة للمحاصيل الحقلية تقسم النباتات من حيث تأثير بانخفاض درجات الحرارة إلى :
أ- نباتات تموت لتعرضها لدرجات الحرارة ما بين 50.5 م– 55م وتشمل (الأرز – الدخن – القرعيات – فول الصويا – اللوبيا).
ب- نباتات تتأثر لتعرضها لهذه الدرجات ثم تستعيد نموها بارتفاع درجة الحرارة مثل حشيشة السودان – الفول السوداني.
ج- نباتات لا تتأثر كثير بانخفاض درجة الحرارة مثل الذرة الشامية – القطن – الذرة الرفيعة – دوار الشمس.
د- نباتات لا تتأثر تماماً بانخفاض درجة الحرارة مثل القمح – والشعير والبطاطس.
أضرار تنشأ عن التجمد Freezing Injuries
يؤدي انخفاض درجة الحرارة عن الصفر المئوي إلى حدوث التجمد. ويؤدي هذا التجمد إلى حدوث الأضرار التالية:
1- تجمد البروتوبلازم ويؤدي إلى انهيار كيان البروتوبلازم فيترسب البروتين وتحدث الوفاة. (تجمد سربع)
2- الجفاف الخلوي وينشأ عند تجمد الماء الموجود بين الخلايا في حين أن الماء داخل الخلايا لم يتجمد بعد. لهذا يخرج الماء من داخل الخلايا إلى خارجها ويحدث الجفاف. (تجمد بطيء وتدريجي)
3- الصقيع (أضرار ميكانيكية نتيجة الصقيع): والمقصود بالصقيع هو تجمد الماء وتحوله إلى بلورات ثلجية وهناك نوعين من الصقيع.
أ - الصقيع الأسود وهو يحدث عندما تكون الرطوبة الجوية غير مرتفعة و نتيجتاً لتجمد الماء داخل الخلايا وتحوله إلى بلورات إبرية, ويحدث هذا الثلج أكبر الأضرار للنبات حيث يعمل على تمزق الخلايا وموتها وتحولها إلى اللون الأسود .
ب- الصقيع الأبيض المقصود به تجمد الندى الملامس لسطح النبات وتحوله إلى بلورات ثلجية. وتحدث هذه البلورات بعض الأضرار في الأنسجة الملامسة لها ويحدث عندما تكون الرطوبة الجوية عالية.
4- قتل حبوب اللقاح والبويضات وعدم تكون البذور ويعتبر الصقيع من الأخطار المدمرة للحاصلات الزراعية. وتتعرض المحاصيل المزروعة في فصل الشتاء في المنطقة الوسطى لأضرار الصقيع وخاصة خلال شهر ديسمبر ويناير. وتزداد أضرار الصقيع إذا حدث أثناء تزهير النباتات. فتفشل عملية الإخصاب وتكوين البذور والثمار.
طرق مكافحة الصقيع :
يكافح الصقيع في محاصيل الخضر والفاكهة لإرتفاع ثمن هذه المحاصيل بعدة طرق مثل :
1- تكوين الضباب الصناعي وذلك بإطلاق بخار الماء في الجو المحيط بالنباتات.
2- التدخين : وذلك بحرق الأعشاب حيث أن وجود ذرات الدخان يمنع تكوين الصقيع.
3- تغطية النباتات لمنع إشعاع الحرارة فيها مثل تغطيتها بالقش والبلاستيك وعمل أنفاق البلاستيك.
4- إستخدام المراوح لتحريك الهواء ونزول الهواء الساخن بجوار التربة.
5- الري بالرش لتسخين الهواء بجوار التربة ومنع الصقيع.
6- توزيع سخانات الغاز بين الأشجار مثل أشجار الموالح.
7- إستعمال المواقد الساخنة التي تسخن بالبخار والسخانات الكهربائية لتسخين التربة في حالة الشتلات الصغيرة.
التقسية من البرودة : Cold Hardiness
يقصد بها زيادة قابلية النباتات لتحمل البرودة وذلك بزيادة تركيز المواد الصلبة في البروتوبلازم ويمكن إحداث هذه التقسية بالوسائل التالية :
1- معاملة الشتلات بالبرودة المتدرجة وذلك بتعريضها لدرجات حرارة صغرى لعدة ساعات كل يوم قبل نقلها إلى الحقل حيث تزيد من درجة تحملها لانخفاض درجة الحرارة.
2- تعطيش النباتات بتباعد فترات الري يؤدي إلى تقليل الماء بالخلايا وزيادة تركيز المواد الصلبة في الفجوات العصارية في الخلية.
3- تنظيم التسميد وذلك بتقليل التسميد النيتروجيني لمنع تكوين النموات الحديثة وزيادة الفسفور والبوتاسيوم لزيادة تركيز العصارة الخلوية.
4- إيقاف النمو وذلك بتقليم النباتات تقليماً جائراً يساعد على نجاح زراعة الشتلات.
5- تقيل الحمل الزائد في الثمار عن طريق الخف.
6- إنتاج أصناف تتحمل البرودة المنخفضة كما هو الحال في أصناف البرسيم الحجازي التي تزرع في المناطق التي تتعرض لانخفاض درجات الحرارة وكذلك الأقماح الشتوية.
الحساسية للحرارة : Heat Sensitivity
تحتاج المحاصيل الحولية الشتوية وبعض المحاصيل المعمرة إلى فترة خاصة من إنخفاض الحرارة لكي تزهر. يطلق على عملية تعريض النباتات الموجودة في المناطق الباردة إلى درجات حرارة منخفضة لدفعها للإزهار بعملية الارتباع Vernilization (مثل الأقماح الشتوية ). وفي هذه الحالة تنقع البذور في الماء لفترة قصيرة ثم تعرض لدرجة حرارة منخفضة حوالي 55م لمدة (15 – 60يوم) قبل الزراعة وتؤدي زراعة هذه البذور في أول الربيع إلى سرعة إزهارها في فصل الصيف أما إذا لم تعرض البذور لدرجة حرارة منخفضة فإنها تستمر في النمو الخضري ولا تزهر في الربيع.
كما أن بعض النباتات ذا ت الحولين مثل البنجر تحتاج إلى موسم لنمو خضري وموسم آخر للنمو الزهري وتحتاج إلى تعرضها للبرد في الموسم الثاني لدفعها للإزهار. ولقد لوحظ أن زراعة نبات البنجر في Alaska يؤدي إلى دفع النباتات للإزهار في السنة الأولى.
كذلك فإن نبات الخس إذا تعرضت لدرجات الحرارة المرتفعة 16 – 525م فإنها تسرع في الأزهار.
كذلك تحتاج بعض أشجار الفاكهة المتساقطة لدرجات الحرارة المنخفضة حتى تدفع للإزهار وتعرف هذه الفترة باسم طور الراحة لذلك تحتاج أشجار فاكهة المناطق الباردة إلى التعرض للبرودة.
طور الراحة في أشجار الفاكة المتساقطة :
في حالة أشجار الفاكهة المتساقطة الأوراق يجب أن تعرض لدرجات الحرارة تقل عن 57م لمدة كافية قبل أن تستعيد نموها ويخرج من طور الراحة وتنضج البراعم الزهرية وتختلف مدة الراحة بإختلاف نوع المحصول.
وقد وجد من الدراسة طول فترة الراحة تقاس بعدد ساعات البرودة التي تقضيها البراعم لكي تستعيد نموها. وتنضج لتكون الأزهار.
(57م – الدرجة الدنيا) × 24
ونحسب عدد ساعات البرودة اليومية من المعادلة =
الدرجة القصوى – الدرجة الدنيا
وتجمع عدد الساعات الباردة ما بين (أول أكتوبر حتى آخر مارس) وتختلف عدد الساعات الباردة من محصول إلى آخر بل من صنف إلى آخر ويحتاج الخوخ إلى 100-1500 ، البرقوق الياباني 100 – 800 ، البرقوق الأوربي 800 – 1500 ، التفاح 200 – 1400 الكريز 800 – 1700.
وترجع أهمية تعرض النباتات للبرودة إلى ما يلي :
أ. تعتبر ضرورية للخروج من طور الراحة فعند إنقضاء طور الراحة تنشط البراعم لتكوين الفروع الخضرية والأزهار.
ب. يعتبر دخول الأشجار في طور الراحة وسيلة فعالة لمقاومة النبات للظروف القاسية خلال برد الشتاء.
ويمكن كسر طور الراحة أي تقليل فترة الراحة للنباتات بأحد الوسائل التالية :
1- إنتخاب الأصناف ذات طور الراحة القصير، ولكن هذه النباتات أو الأصناف يكون إنتاجها أقل وجودتها أقل.
2- الرش بالكيماويات، وهناك مركبات خاصة لكل صنف من أصناف الفاكهة وهذه المركبات تعمل على تنشط البراعم وتقصير طور الراحة.
3- تعطيش النباتات قبل طور الراحة يؤدي إلى دخول النباتات مبكراً في طور الراحة وبالتالي خروجها مبكراً من طور الراحة والتبكير في إنتاج الثمار. وعموماً فإن كسر طور الراحة مبكراً يقلل من المحصول.
التحكم الحراري : Temperature Control
يمكن تعديل الظروف الحرارية لتلائم محصول ما بعدة وسائل أهما :
أ. إختار الموقع : في المناطق الباردة اختيار المنحدرات المواجهة للشمس أفضل من المنحدرات البعيدة عن الشمس. كذلك يجب تجنب زراعة الأشجار في الأراضي المنخفضة حيث أنها تكون أكثر برودة وكذلك يفضل زراعة الأشجار في المناطق القريبة من المسطحات المائية حيث يعمل الماء على تلطيف الجو.
ب. تغطية التربة Soil mulch : سواء لتلطيف التربة أو لتدفئة الترب.
ج. يساعد الري على تدفئة النباتات.
د. زراعة المحاصيل في غير أوقاتها المناسبة تحت الظروف المحمية.
ه. تدفئة النباتات بتغطيتها بالبلاستيك أو عمل أنفاق البلاستيك Plastic tumps
المــــاء
يعتبر الماء عصب الحياة، ويمتص النبات الماء أكثر من أي مادة أخرى ويمكن تخليص فوائد الماء في النقاط التالية :
1- المكون الرئيسي للخلايا الحية ويكون الماء 95 % من وزن الأنسجة.
2- الماء هو المحلول الناقل للعناصر الغذائية للنبات.
3- الماء هو المحلول الرئيسي الذي تتم فيه معظم العمليات الكيميائية.
4- يعتبر الماء ضروري للحياة للعمليات الطبيعية في النبات مثل إستطالة الخلايا وإنتقال العناصر الغذائية بالضغط الأسموزي.
5- الماء ضروري في عملية التمثيل الضوئي.
6- الماء ضروري لتلطيف درجة حرارة النبات (النتح).
* يمتص النبات كمية من الماء تزيد عن إحتياجاته الفعلية وتخرج الكميات الزائدة في عملية النتح.
مصادر الماء :
ينتشر الماء على سطح الكرة الأرضية ويوجد 97 % من الماء في المحيطات والباقي يتوزع في الصور التالية: 75% في القطبين ، 24 % في الماء الأرضي الجوفي ونسبة ضئيلة منه في البحيرات 0.3 % ، ورطوبة أرضية 0.07 % ، ورطوبة جوية 0.04 % ، وأنهار 0.03%.
الخواص المميزة للماء :
أ. الحرارة النوعية: وهي كمية الحرارة (السعرات) اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من المادة درجة حرارة واحدة بدون حدوث تغير في حالة المادة. لذا يتميز الماء بارتفاع درجة الحرارة النوعية عن أي مادة أخرى وله القدرة على إمتصاص كمية أكبر من الحرارة مع قلة التغير في حرارته.
ب. ينكمش حجم الماء عندما ينخفض درجة حرارته إلى 54م ثم يزيد حجمه بسرعة مع الانخفاض المستمر للحرارة من 54م إلى صفر. لذلك يطفو الجليد فوق سطح الماء (الكثافة).
ج. ترتبط جزيئات الماء مع بعضها البعض بالروابط الهيدروجينية (روابط تساهمية) وبذلك تحقق تماسكاً بين الجزيئات وتكون قوة في تماسك المحاليل داخل الأوعية الخشبية للنبات.
د. قوة التلاصق بين جزيئات الماء والمواد الملامسة لها مرتفعة الأمر الذي يسهل إنتشارها.
هـ. الماء شفاف يسمح بإنتشار الضوء اللازم لعملية التمثيل الضوئي من خلاله.
و. الماء النقي عازل للكهرباء ، ولكن ذوبان الأملاح في الماء يجعله موصلاً جيداً للتيار الكهربائي.
ويمكن تقسيم موارد الماء إلى نوعين : الرطوبة الجوية والرطوبة الأرضية:
الرطوبة الجوية : و يستفيد النبات منها بطريقتين :
أ. يعمل بخار الماء الموجود في الجو على تخفيف حدة الجفاف ويقلل من عملية النتح.
ب. تعتبر الرطوبة الجوية مصدر الترسبات الجوية إلى الأرض فتوفر الرطوبة في التربة وتكون مصدر لإمداد النبات بإحتياجاته من الماء والأملاح والعناصر الغذائية الذائبة فيه.
صور الرطوبة الجوية :
أ. المطر: ويتكون من تكثيف بخار الماء في الجو على درجة حرارة أعلى من التجمد ويتوقف أهمية المطر على كميته ، موسم سقوطه وعلى توزيعه خلال الموسم ويقاس كمية المطر بارتفاع الأمطار الساقطة على وحدة المساحة بالملم.
ب. الثلج : ويتكون نتيجة لتكثف بخار الماء في الجو على درجة حرارة أقل من نقطة التجمد. ويستفيد النبات من الثلج عند ذوبان الجليد إما في صورة مياه الأنهار والبحيرات أو في صورة مخزونة على هيئة ماء أرضي.
ج. البَرَدْ: وينشأ نتيجة لحمل الهواء لقطرات الماء إلى أعلى خلال طبقة باردة تحت التجمد فيتراكم على هذه القطرات بكميات أكبر من الماء المتجمد وتتساقط بفعل الجاذبية الأرضية إلى أسفل. ويحدث سقوط البرد أضرارً ميكانيكية للنبات ويتوقف هذا الضرر حسب حجمه.
د. الندى : وهو ينشأ عن تكثف بخار الماء في الليل بجوار سطح التربة والنبات. ويمكن الإستفادة من هذا الندى في توفير بعض إحتياجات النبات من الماء.
هـ. السحاب : وهو بخار الماء المتكاثف في طبقات الجو العليا وهو مصدر معظم الترسيبات المائية من الجو إلى سطح الأرض. وقد بذلت محاولات لإسقاط الأمطار وذلك برش هذه السحب بمسحوق يوديد الفضة.
ويمكن تقسيم مناطق العالم من حيث كمية الهطول المطري إلى :-
1- المناطق الجافة : arid ويقل فيها معدل السقوط السنوي للأمطار عن 250مم.
2- المناطق شبه الجافة :semi-arid ويصل فيها معدل سقوط الأمطار ما بين 250 -500مم.
3- مناطق شبه رطبة : semi-humid ويصل فيها معدل سقوط الأمطار ما بين 500 – 1000مم.
4- مناطق رطبة : humid ويزيد فيها معدل سقوط الأمطار عن 1000مم.
صور الرطوبة الأرضية : Soil moisture
عند سقوط الماء على سطح فإن هذا الماء يخترق سطح التربة ويأخذ الصور التالية :-
1- ماء الجاذبية الأرضية : Gravitational water
عندما تسقط الأمطار على الأرض أو ري التربة فإن جزء من الماء يتخلل إلى أسفل التربة بفعل قوة الجاذبية الأرضية ، بينما تصبح التربة مشبعة بالماء عندما تمتلئ الفراغات البينية بين حبيبات التربة بالماء.
السعة الحقلية : Field capacity
عبارة عن المحتوى المائي للتربة بعد صرف الفائض من الماء بواسطة الجاذبية الأرضية ، ويحدث هذا بعد يوم أو يومين من الري أو الأمطار تبعاً للنوع التربة.
2- الماء الشعري : Capillary water
وهو عبارة عن الجزء المتبقي من الماء في الفراغات البينية لحبيبات التربة بفعل التوتر السطحي وقوى التلاصق بين الماء وحبيبات التربة وتزداد كمية هذا الماء بصغر حجم حبيبات التربة ومعظم هذا الماء يستطيع النبات إمتصاصه.
3- الماء المقيد (الهيجروسكوب): Hygroscopic water
وهو عبارة عن الماء الممسوك حول حبيبات التربة بقوى أكبر من قوة إمتصاص الجذور وبالتالي لا يستفيد به النبات.
يستفيد من الماء الشعري ما بين نسبة الرطوبة عند السعة الحقلية ونسبة الرطوبة عند نقطة الذبول وتعرف هذه باسم الماء المتاح (Available water).
الماء الذي تمتصه النباتات يستعمل في العمليات الحيوية ، ولكن الجزء الأكبر منه يفقد بواسطة عملية النتح (Transpiration) ويعرف النتح بأنه : خروج الماء على هيئة بخار من الأجزاء النباتية المعرضة للجو المحيط بالنبات.
أشكال النتح :
أ. النتح الثغري : Stomatal transpiration إن كان خروج الماء عن طريق الثغور يسمى بالنتح الثغري وهو أكثر صور النتح أهمية (50 – 97 %) من النتح الكلي ، وينخفض عند غلق الثغور.
ب. والنتح الأدمي (البشرة) : Cuticular transpiration وفيه يتسرب بخار الماء خلال الجدر الخارجية لخلايا البشرة ونسبته 3 – 10 % من النتح الكلي ، ويكون مرتفعاً في الأعضاء الحديثة التكوين وذلك لأن طبقة الأدمة رقيقة ، وعند الجفاف تزاد سُمكاً.
ج. النتح العديسي : Lanticular transpiration وفيه يتم خروج بخار الماء عن طريق العديسات الموجودة في قلف الأشجار ونسبته 0.1% من النتح الكلي.
د. النتح القلفي bark transpiration : ورغم أنه قليل نسبياً إلا أنه يعادل خمسة أضعاف النتح العديسي.
تقسم النباتات من حيث الوسط المائي التي تعيش فيه الجذور إلى :
أ. نباتات مائية : Hydrophytes وهي تعيش في الماء أو تربة مشبعة بالماء ويساعد التركيب التشريحي لهذه النباتات على مواءمتها للبيئة.
أ. نباتات وسطية : Mesophytes وهي النباتات التي تعيش في وسط متزن من الماء والأكسجين.
ج. نباتات الجفافية : Xerophytes وهي تعيش في البيئة الصحراوية حيث ندرة الماء. وتتميز بأن إمتصاصها من الرطوبة الأرضية كبير وفقدها من الماء في عملية النتح قليل وهذه النباتات موائمة تشريحياً وفسيولوجياً لهذه الظروف الصعبة.
قياس الاحتياجات المائية للنباتاتMeasurement of Water Requirements
تختلف الاحتياجات المائية من محصول إلى آخر ومن صنف إلى آخر وحسب طور النمو والبيئة المزروع فيها. بالنسبة للرطوبة في النباتات نجد أنها تخضع لحالة من التوازن المائي يعرف التوازن المائي هو الفرق ما بين ما يمتصه النبات من الأرض والماء المفقود في عمليتي البخر والنتح والمعروف باسم البخر-نتح Evapo-Transpiration إذا زاد الفقد في الرطوبة عن الامتصاص يصبح الاتزان سالبا أما إذا زاد الامتصاص عن الفقد يصبح الاتزان موجباً.
تقاس الاحتياجات المائية للمحاصيل المختلفة بقياس الماء المفقود في عمليتي البخر-نتح Evapo-Transpiration وتمثل كمية الماء المفقود من النبات والتربة من البيئة التي ينمو فيها النبات.
ويقدر البخر-نتح بعدة طرق منها:
1- طريقة البخر: وهي تقدر كمية البخر باستعمال الإناء الموزون ثم تحسب البخر-نتح عن طريق معادلات رياضية تعرف باسم معادلات تعرف باسم (Penman).
2- طريقة البخر-نتح : وذلك بتقدير الماء المفقود من سطح مزروع بنمو قصير وتقاس الرطوبة المفقودة من السطح باستعمال طريقة الوزن. أو أجهزة الشد الرطوبي Tensiometer أو أجهزة تتشتت النيرونينات Neutron probe أو التوصيل الكهربائي.
وتوجد العلاقة بين كمية البخر-نتح واحتياجات المحصول الفعلية والتي يعبر عنها بمعامل المحصول K
W requirement : Ea = KW ETP
ويختلف هذا المعامل من محصول إلى آخر ومن مرحلة نمو إلى أخرى ويعبرعن إحتياج المحصول بارتفاع الماء اللازم لري نمو المحصول ويمثل مجموع إرتفاع الريات. فيقال أن محصول القمح يحتاج إلى 750مم وهكذا. ويمكن تحويل ذلك إلى حجم الماء بالهكتار = 10000م2 × 0.75 = 7500م3ماء
فيختلف معدل البخرنتح من 4مم إلى 14مم يومياً أما معامل المحصول فيختلف من 0.3-0.9
الإحتياج المائي النسبي Transpiration ratio
يعرف الإحتياج المائي النسبي عدد الوحدات بالوزن من الماء اللازمة لإنتاج وحدة واحدة من المادة الجافة من النبات.
ويتوقف الإحتياج المائي النسبي على العوامل التالية:
1- خصوبة التربة : فكلما زادت خصوبة التربة كلما قل الإحتياج المائي.
2- كمية الرطوبة الأرضية : يزداد الإحتياج المائي إذا زادت أو قلت الرطوبة الأرضية عن كمية الرطوبة المثلى.
3- عمر النبات : فقد وجد أن الإحتياج المائي يقل كلما زادت النبات في العمر. فالنبات الصغير إحتياجه المائي أكبر من النباتات الكبير في العمر.
4- الرطوبة الجوية : يزداد الإحتياج المائي كلما قلت الرطوبة الجوية وإرتفاع نسبة الرطوبة ويقلل من الإحتياج المائي.
5- نوع المحصول : يختلف الإحتياج المائي للمحصول من محصول إلى آخر. ويوضح الجدول التالي الإحتياج المائي النسبي لبعض المحاصيل:
دخن
ذرة رفيعة
ذرة شامية
شعير
قمح
بقول برسيم حجازي
280
305
350
517
517
875
6- حالة المحصول : النباتات المصابة بالأمراض إلى كمية تحتاج أكبر من الماء عن النباتات السلمية.
7- نباتات C4 عموماً ذات إحتياج مائي نسبي أقل من نباتات C3 .
تأثير عدم الاتزان المائي :
يؤدي زيادة كمية الماء عن إحتياجات النبات وكذلك قلة كمية الماء عن الحد اللازم إلى حدوث أضرار للنبات وفيما يلي تأثير كل من الجفاف والماء الزائد عن المحصول :
الجفاف : Drought
يعرف الجفاف بأنه الحالة التي تكون فيها الرطوبة الأرضية هي العامل المحد لنمو النبات ويتخلف النباتات في قدرتها على تحمل الجفاف
فهناك نباتات تتحمل الجفاف مثل النباتات الصحراوية.
وفي ما يلي أهم مواصفات النباتات الصحراوية المقاومة للجفاف :
1- يقلل النتح عن طريق زيادة سمك الأديم أو غلق الثغور أو وضعها داخل تجاويف أو تغطية سطح الأوراق بشعيرات أو أن الثغور تفتح ليلاً أو أن مساحة الأوراق صغيرة (تصغير المساحة الخضراء) وذات أوراق أبرية وتتحور باقي الأوراق إلى شويكات لتقليل النتح.
2- زيادة كمية الماء الممتص بزيادة حجم الجذور سواء الجذور الوتدية كالبقول أو العرضية في النباتات النجيلية. نباتات الجوجوبا شجيرات مقاومة للجفاف يصل جذورها إلى حوالي 40م خلال التربة. (Jojoba)
تأثير نقص الماء على النبات :
1- الذبول المؤقت أو الدائم
2- بطء العمليات الحيوية خاصة البناء الضوئي
3- التبكير في النضج مما يؤدي نقص في الانتاج
4- نقص في جودة المنتج
أهم الوسائل المتبعة لمقاومة انخفاض الرطوبة :
1- تقليل كثافة النباتات لكي يزداد نصيب النبات الواحد من الرطوبة الأرضية وذلك في حالة الأمطار. أما في حالة الزراعة الإروائية تقلل المسافة من النباتات فتزداد عدد النباتات في المساحة وتضلل بعضها بعض ويقل البخرنتح.
2- زيادة مصدات الرياح لتقيل سرعة مرور الرياح وبالتالي تقليل البخر.
3- زراعة محصول غطائي بين الأشجار لرفع نسبة الرطوبة الجوية وتقليل البخر.
4- إتباع وسائل حفظ الرطوبة – مثل تقليل الحرارة وإتباع دورات زراعية مناسبة .
5- إختيار المحاصيل المناسبة مثل الدخن الشعير والذرة الرفيعة والشعير في الحبوب والتي تتحمل الجفاف والنخيل والزيتون والتين.
تأثير زيادة نسبة الرطوبة عن الحد اللازم :
1- يؤدي زيادة الماء اللازم عن الحد إلى شغل الفراغات البينية بين الحبيبات وبالتالي تقيل الأكسجين في التربة. كما يزداد نسبة ثاني أكسيد الكربون الناتج من التنفس وتؤدي إلى تنشيط التحلل اللاهوائي وينتج عنه غاز الميثان السام وبالتالي موت النباتات.
2- يؤدي زيادة الماء إلى حدوث نقص في نفاذية الأغشية البلازمية داخل خلايا الشعيرات الجذرية فيقلل الامتصاص ويحدث الذبول الذي يعرف باسم الذبول الفسيولوجي.
3- بطء العمليات الحيوية في النبات
4- تؤدي زيادة الرطوبة إلى ضرورة صرف هذه المياه الزائدة وزيادة تكاليف الإنتاج ورفع مستوى الماء الأرضي.
5- زيادة نسبة الإصابة بالأمراض.
6- تحول النترات إلى نتريت.
7- تتسبب في صرف الاملاح والمواد الغذائية من التربة.
تختلف النباتات في تحملها للرطوبة الزائدة ومن المحاصيل الحساسة القمح – الشعير – فول الصويا ومن المحاصيل التي تتحمل الرطوبة الزائدة: الأرز – الذرة الرفيعة – النخيل.
نوعية مياه الري :
مصادر مياه الري هي الأنهار أو البحيرات أو المياه الجوفية ويتوقف مدى صلاحية المياه على الري على محتواها من الأملاح الذائبة. ويعبر عن الأملاح الذائبة في المياه بمقايس عدة منها درجة التوصيل الكهربائي mm hos/cm (dsimas) أو تركيز الأملاح ppm كمية الأملاح مجم لكل لتر.
mmhos 1 = 640 جزء في المليون ppm
وعموماً تقسم المياه من حيث صلاحيتها إلى
التوصيل الكهربائي(ds)
Ppm
مياه جيدة
صفر – 1
صفر – 50
مياه حدية
1 – 3
500 – 1500
مياه الأنهار
0.2
3000
مياه المحيط
46
35000
وتختلف المحاصيل في مقدار تحملها للأملاح. وتقسم المحاصيل لدرجة تحملها للأملاح على النحو التالي :
محاصيل تتحمل الملوحة
محاصيل متوسط الملوحة
متوسط الحساسية
محاصيل حساسة
الشعير، بنجر السكر، القطن ، النخيل، حشيشة النجيل (النجم)، القمح
الذرة الرفيعة، القرطم، فول الصويا، الزيتون، الجوافة، الذرة الشامية
الدخن ، الأرز ، الفول البلدي ، الفول السوداني، الخيار ، الخس
معظم محاصيل الفاكهة ، الطماطم ، النارنج ، البسلة ، السمسم ، الجذر
15 – 20(ds)
10 – 15(ds)
5 – 10(ds)
أقل من 5(ds)
9600-13000ppm
6000-9000ppm
3000- 6000ppm
(صفر – 3000) ppm
وتختلف الأصناف في داخل النوع الواحد لقدرة تحملها الملوحة.
الرطوبة الجوية : Relative Humidity
يعبر عن الرطوبة الجوية بمقاسين الرطوبة المطلقة والرطوبة النسبية وتعرف الرطوبة المطلقة بأنها كمية بخار الماء الموجود في وحدة الحجم من الهواء. أما الرطوبة النسبية فهي كمية بخار الماء الموجود في الهواء بالنسبة إلى كمية بخار الماء اللازمة للوصول إلى درجة التشبع. وعادة تقاس الرطوبة الجوية في صورة رطوبة نسبية بواسطة الثرموثرين الجاف –رطب.
وتؤثر الرطوبة الجوية على المحاصيل الزراعية على النحو التالي :
أ. تجود أصناف النخيل الطرية في المناطق الرطبة.
ب. تنجح زراعة نخيل الجوز الهند في المناطق الاستوائية الرطبة.
ج. تتغير طبيعة النمو في أشجار الفاكهة فتكون الأشجار مفتوحة في المناطق الرطبة منضغطة في المناطق الجافة.
د. تغير شكل الثمار بتغير نسبة الرطوبة الجوية فتكون ثمار التين مستطيلة في المناطق الرطبة وتصبح ندرة في المناطق الجافة. وفي الذرة الرفيعة نختار الأصناف ذات النورة المفتوحة في المناطق الرطبة والنورة المندمجة في المناطق الجافة.
هـ. تؤثر الرطوبة الجوية في تأثر النباتات بالحرارة. ففي المناطق الرطبة تتأثر النباتات بدرجة أقل بارتفاع درجة الحرارة.
ز. تزداد نسبة الإصابة بالأمراض في المناطق الرطبة عن المناطق الجافة.
و. تؤدي ارتفاع الرطوبة النسبية إلى تقليل احتياجات النبات من الماء.
الرياح Wind
تعرف الرياح بأنها كمية الهواء المتحرك طبيعياً ولها تأثيرات بيئية واسعة فهي تنقل بخار الماء من البحيرات والمحيطات إلى اليابسة مما يؤدي إلى هطول المطر كما تعمل الرياح على فقد الرطوبة عن طريق زيادة التبخير من سطح التربة. وتعتبر الرياح من العوامل التي تؤثر على إنتاج الحاصلات الزراعية وتلعب دوراً هاماً في نقل حبوب اللقاح من نبات لآخر في بعض المحاصيل. كما تؤثر الرياح على بعض العمليات الحيوية مثل النتح.
التأثيرات الفسيولوجية للرياح
للرياح تأثير واضح على عملية تبادل الغازات ما بين الغلاف الجوي وورقة النبات عبر الثغور. كما أن فقد الماء من الورقة يكون بتأثير الرياح فهي تعمل على تقليل سمك طبقة الهواء الرطبة المحيطة بالورقة أو إزالتها مما يسرع من انتشار بخار الماء خارج الورقة عبر الثغور فيما يعرف بالنتح مما يزيد من الاحتياجات المائية للنبات. كما تعمل الرياح على تغيير درجة حرارة الورقة مباشرة عن طريق نقل كتلة الهواء لتلامس الورقة مما يجعل درجة حرارة الورقة مقاربة لدرجة حرارة الهواء. يتأثر شكل الورقة بالرياح فالأوراق التي تتعرض للرياح تصبح أقل مساحة وأكثر سمكا ونسبة فقد الماء فيها منخفضة نسبة لوحدة المساحة. وتؤثر الرياح على شكل النبات فالنبات الذي يتعرض إلى رياح جافة بصفة متكررة يكون أقل حجما (متقزم) مقارنة بنبات من نفس النوع ينمو في منطقة لا تهب فيها الرياح. يعود سبب التقزم إلى أن الخلايا ليس بها ماء كاف لتتمدد إلى حجمها الكامل كما أن نقص الرطوبة يعيق انقسام الخلايا.
التأثيرات الميكانيكية للرياح
يؤدي حدوث الرياح إلى رقاد النباتات و كسر الفروع و سقوط الثمار وأحياناً لإقتلاع الأشجار وبالتالي تقليل المساحة الخضراء. وقد يعزى التأثير الضار للرياح على النبات إلى المواد التي تحملها الرياح فعلى سبيل المثال الرياح التي تهب في المناطق الساحلية من البحر تحمل الملح والرمل والتي يمكنها قتل البراعم والأوراق، كما أن حبيبات الرمل المحمولة في الرياح تزيل اللحاء من الأشجار مما يؤدي لموتها.
تعرية التربة (Soil erosion)
تعمل الرياح على إزالة الطبقة السطحية للتربة والغنية بالمواد العضوية فيما يعرف بعملية التعرية ونقلها إلى أماكن أخرى مما يفقد هذه الأراضي خصوبتها مع الوقت وتدهور إنتاجيتها. كذلك تؤدي الرياح إلى تحريك الكثبان الرملية و تغطية النباتات. وتعتبر مشكلة أساسية على المنحدرات و الأراضي المتموجة حيث ينقل سنوياً ملايين الأطنان من الترسبات من هذه المنحدرات و تتجمع في الوديان و خزانات المياه و الأراضي الزراعية. ومن آثرها:
1- جرف التربة الغنية بالعناصر الغذائية من الأراضي الزراعية والمراعي الطبيعية.
2- نقل ترب غير مرغوبة إلى تربة صالحة وغنية متتجمع فوقها فتصبح غير صالحة.
3- تغطية الطرق و الأسيجة والمزارع مما يؤدي إلى خسائر مادية كبيرة.
4- زيادة غطاء التربة للبذور المغمورة مما يعيق إنباتها.
للوقاية من التأثيرات الضارة للرياح هناك العديد من الوسائل المستخدمة مثل :
1- زراعة مصدات الرياح وهي أشجار سريعة النمو تزرع في خطوط حول الحقول في صفوف مفردة أو مزدوجة في الجهات التي تهب منها الرياح وعادة ما تستخدم أشجار الكازورينا Causarina spp و الكافور Euclyptus والأثل (شكل )
شكل ( ): زراعة مصدات الرياح في صفوف متتالية.
2- زراعة أشجار الفاكهة في صفوف متقاربة لتحمي بعضها كما تعمل على تخفيض سرعة الرياح عند مرورها.
3- زراعة محاصيل تغطية أو ترك بقايا المحصول السابق وذلك لحماية التربة من الانجراف بتأثير الرياح أو المطر.
4- تقليل عمليات الحراثة و منع عمليات إثارة التربة.
5- أستخدام الحواجز (barriers) الصناعية مثل الشباك السلكية المتعددة الأطوال (1-6م) والتي تخفض سرعة الرياح بنسبة 30-50 % (شكل ) كما يمكنها حماية المحاصيل من تأثيرات الرياح التي تهب من البحر والمحملة بالاملاح.
شكل ( ): استخدامالشباك السلكية لمقاومة التأثيرات الضارة للرياح على المحاصيل المزروعة.
العوامل الأرضية Soil factor
تعرف التربة الزراعية بأنها الطبقة الرفيعة من سطح الأرض والتي تنمو فيها جذور النباتات وتأخذ منها الماء والعناصر الغذائية وللتربة ثلاث خصائص رئيسية تعلب دوراً هاماً في نمو وإنتاج المحاصيل هي :-
أ- الخصائص الطبيعية :
وتشتمل عدة عوامل للتربة أهمها: القوام – البناء – الحرارة – الماء – الغازات
تركيب (قوام) التربة(Soil texture)
قوام التربة هو اصطلاح يعبر عن درجة نعومة أو خشونة حبيبات التربة باستخدام النسب المئوية لمجاميع حبيباتها الرئيسية وهي حبيبات كل من الرمل (Sand) والغرين (Silt) والطين (Clay) الموجودة في حجم من التربة. يتراوح قطر حبيبة الطين إلى أقل من 0.002 مم بينما يكون قطر حبيبة السلت متوسطا ويتراوح ما بين 0.002 - 0.05 مم أما حبيبة الرمل فتعتبر الأكبر حجما حيث يتراوح قطرها ما بين 0.05 - 2 مم. وهناك عدة مقاييس لتقييم حجم الحبيبات وتعريفها ، منها النظام الدولي (International system) والذي يعتمد علي تحديد قطر الحبيبات كما يلي :
المجموعة
Fraction
قطر الحبيبات ( مم )
Diameter of particles( mm )
الحــصي Gravel
اكبر من 2
الرمل الخشن Coarse sand
2 – 0.2
الرمل الناعم Fine sand
0.2 – 0.02
السـلت Silt
0.02 – 0.002
الطين Clay
أقل من 0.002
الترب التي تتكون في معظمها من الطين تدعى تربا طينية أما تلك التي يسود تركيبها جزء كبير من الجزيئات الكبيرة فتعرف بالترب الحصوية. إن تركيب التربة يؤثر على العديد من خواص التربة الأخرى مثل بناء التربة، كيمياء التربة وكذلك الفراغات البينية في التربة. يمكن تصنيف الترب بعد معرفة نسبة المكونات (السلت، الرمل، الطين) . ويتم تعيين قوام التربة بواسطة التحليل الميكانيكي ، وهي عملية تهدف إلى فصل عينة التربة إلي مجاميع حبيباتها الرئيسية الثلاث حسب حجمها ثم يستخدم مثلث التربة لتحديد نوعية التربة كما في الشكل ( ) . ولقوام التربة تأثير بالغ علي معظم خواص التربة الفيزيائية والكيميائية والحيوية. إذاً تقسم الأراضي حسب قوامها إلى أراضي طينية – سلتية – رملية وفيما بين هذه الأقسام الرئيسية توجد أقسام فرعية . والأراضي الرملية لا تحتفظ بكثير من الرطوبة ولكنها تدخل الماء والهواء خلالها بسهولة بينما الأراضي المحتوية على نسبة عالية من السلت تعتبر ذات فعالية لإنتاج المحاصيل لأنها وسط بين الأراضي الرملية والطينية وتحتفظ بالرطوبة بدرجة جيدة كذلك فإنها جيدة التهوية.
شكل ( ) مثلث التربة المستخدم في تحديد قوام التربة بعد معرفة نسبة المكونات لبعضها
بناء التربة (Soil structure)
يعرف بناء التربة على أنه الهيئة (الشكل) التي تتجمع فيها حبيبات التربة مع بعضها. هناك العديد من الأشكال التي تتكتل فيها حبيبات التربة معا مثل الشكل الحبيبي (Granular)، الشكل الطبقي المتراكم (Platy)، الشكل(Blocky) والشكل الموشوري(Prismatic) كما في الشكل ( )
شكل ( ) أشكال تجمع حبيبات الطين مع بعضها
تجمع حبيبات التربة وشكل تكون الكتل يؤثر على مسامية التربة وبالتالي التأثير على تهوية التربة وعلى قابليتها للاحتفاظ بالرطوبة. إن المواد العضوية التي تفرز بواسطة جذور النباتات أو بواسطة الميكروبات أثناء عملية تحلل البقايا النباتية تعمل على تجميع حبيبات التربة مع بعضها. ويؤثر بناء التربة على نفاذيتها للماء ففي الترب التي يكون بنائها حبيبيا (Granular) سريع النفاذية، بينما التربة ذات التجمعات المتناثرة Blocky والموشورية(Prismatic) متوسطتا النفاذية للماء بينما نجد التربة ذات التركيب الطبقي المتراكم (Platy) بطيئة النفاذية حيث يبقى الماء على سطح التربة لفترة طويلة.
لون التربة Soil color
يعتبر لون التربة من الخصائص الفيزيائية للتربة والذي يمكن عن طريقه التمييز بين الترب. وغالبا ما يكون سطح الترب المعدنية ذو لون غامق مما يدل على وجود المادة العضوية. في الأقاليم المعتدلة فإن اللون الأسود البني واللون البني الغامق خاصة في القطاع A يدل على المادة العضوية. وعلى العموم فلون التربة الغامق لا يشير إلى وجود المادة العضوية فالترب البركانية ذات لون أسود بسبب أصلها الذي يعود للصخور البازلتية. أما الترب الحمراء والصفراء فتستمدان هذا اللون من وجود أكاسيد الحديد، والألوان الفاتحة تشير إلى جودة الصرف والتهوية. تتزايد الألوان الحمراء والصفراء في الترب من الأقاليم الباردة باتجاه خط الاستواء.
ب- الخصائص الكيميائية للتربة :
ويقصد بها العناصر الغذائية الموجودة في التربة وتفاعلاتها ومدى سهولة إمتصاصها بالنباتات المختلفة. ويتأثر نمو وإنتاج المحاصيل المختلفة أو عدمها. تشمل الخصائص الكيميائية للتربة ما يلي :
1- حامضية وقاعدية التربة (pH)
يعبر عن حموضة التربة بالرقم الهيدروجيني (pH ) ويعرف الـ pH للتربة بأنه اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدروجين النشطة في محلول التربة . معظم الترب لها pH يتراوح من4-8 وقد يكون أعلى من ذلك أو أقل في بعض الترب. على سبيل المثال فالترب الملحية لها pH يتراوح من 7.3- 9.5 وبعض الترب الحامضية لها pH منخفض جدا يتراوح من 2.8-3.9. الترب الزراعية لها pH منخفض نتيجة لعمليات إضافة الأسمدة باستمرار مثل نترات الامونيوم والأسمدة المحتوية على الكبريت. في الأسمدة النيتروجينية تقوم كائنات التربة بإطلاق آيونات الهيدروجين (H+) مما يؤدي إلى زيادة حامضية التربة والحلول محل كاتيونات التربة .لتعديل pH التربة الحامضية يتم إضافة كربونات الكالسيوم أما في الترب القاعدية فتتم إضافة الكبريت . التأثير المباشر لـpH التربة على نمو النبات محدود جدا لكن التأثير الغير مباشر أعلى حيث أن المعادن السامة في التربة كالألمنيوم والمنجنيز تتأثر بحموضة التربة وقاعديتها. يؤثر pH التربة على توفر العناصر الغذائية للنبات شكل ( ) وكذلك على نشاط كائنات التربة. العناصر المغذية كالنيتروجين والفسفور والكبريت تتأثر بالـ pH. عند الـ pH المتعادل والذي يتراوح من 6.5-7.5 تكون معظم العناصر الغذائية متاحة للنبات.
يؤثر أيون الهيدروجين( pH ) بالتربة تأثيرات كيميائية هامة مثل تأثيرها علي مدي تيسر العناصر والتبادل الكاتيوني بالتربة وكذلك تحلل المواد العضوية والنشاط الحيوي بها. وتختلف التربة في حموضتها ويرجع سبب الاختلاف بنسبة كبيرة إلي اختلاف محتواها من الأملاح المختلفة و كاتيوناتها المتبادلة والذائبة في محلول التربة ( ففي حالة زيادة الصوديوم المتبادل في محلول التربة يرتفع الرقم الهيدروجيني ويصبح تفاعل التربة قاعديا وخاصة في المناطق الجافة ولكن عند زيادة أيونات الهيدروجين أو الألومنيوم المتبادلين ينخفض الرقم الهيدروجيني ويصبح تفاعل التربة حامضيا ) وكذلك التغير في المحتوي المائي للتربة .
ويختلف رقم حموضة التربة ( pH ) في المناطق المختلفة ففي ترب المناطق الرطبة وشبه الرطبة يكون الرقم الهيدروجيني منخفضاً و تكون التربة حامضية بخلاف ترب أراضي المناطق الجافة ذات الرقم الهيدروجيني المرتفع .
شكل ( ) العلاقة ما بين pH التربة وتوفر العناصر الغذائية للنبات في التربة
2- التوصيل الكهربائي (Electric Conductivity) (EC)
يعتبر تقدير الأملاح الكلية الذائبة في مستخلص التربة من التقديرات الرئيسية الهامة للحكم علي درجة ملوحة التربة. وتقدر الأملاح في محلول التربة بواسطة قياس التوصيل الكهربائي. كما أن تأثير الأملاح لا يتوقف علي كميتها في التربة فقط بل علي نوعية تلك الأملاح. وتختلف كمية الأملاح الذائبة والموجودة بالتربة من تربة لأخرى ويرجع ذلك إلي ظروف تكوين التربة ونوعها. كما يؤدي الغسيل المستمر في الترب بواسطة ماء الري إلي غسيل الأملاح وإحلال الهيدروجين محل جزء من الكاتيونات المدمصة علي أسطح حبيباتها .
ومن التأثيرات السلبية للتركيزات المرتفعة والعالية من الأملاح في محلول التربة :
1. زيادة الضغط الأسموزي وهذا يقلل من قدرة النبات علي امتصاص الماء والأملاح من التربة .
2. حدوث السمية ببعض الأملاح للنباتات النامية بالتربة .
3. تقليل معدل التبادل الكاتيوني في محلول التربة
4. يؤدي ارتفاع نسبة الصوديوم المدمص إلي سوء خواص التربة .
بنيت فكرة هذه الطريقة علي أن التوصيل الكهربائي للمحلول المائي يزداد بزيادة أيونات الأملاح الذائبة فيه ، أي بزيادة تركيزها ويستعمل جهاز قياس التوصيل الكهربائي Electric Conductivity Meter لتحديد ذلك . الوحدات المستخدمة لقياس التوصيل الكهربي للمحلول المائي عبارة عن mhos / cm) ) موز / سم ) وهي تساوي 1000 ملليموز / سم ( 10 3 mmhos / cm ) وتساوي أيضا مليون ميكروموز / سم ( 106 µmhos / cm ) .
للتحويل إلي تركيز الأملاح بالمحلول بالملليمكافئ / لتر = التوصيل الكهربي بالملليموز / سم × 10 .
للتحويل إلي تركيز الأملاح بالمحلول كجزء في المليونppm (ملليجرام/لتر)= التوصيل بالملليموز / سم × 640
وللتحويل إلي تركيز الأملاح بالمحلول بالضغط الأسموزي = التوصيل الكهربي بالملليموز / سم × 0.36.
3- السعة التبادلية الكاتيونية (Cation Exchange Capacity)(CEC)
تكون الأجزاء الصلبة ما يزيد عن 50% من حجم التربة أما الحجم المتبقي فيملأ بالماء والهواء. تعرف السعة التبادلية الكاتيونة انها الدرجة التي تستطيع عندها التربة امتصاص وتبادل الكاتيونات والتي تحمل شحنة موجبة مثل NH4+, K+, Ca2+, Fe2+, أما الانيونات فهي التي تحمل شحنة سالبة مثل .NO3-, PO42-, SO42 (شكل ). تتميز حبيبات الطين والمادة العضوية (Organic matter) بوجود شحنات سالبة على سطوحها . الكاتيونات المعدنية يمكن أن تدمص إلى الشحنات السالبة وعند ذلك فليس من السهولة فقدها في الماء بعملية الترشيح (Leached) وكذلك تكون متاحة للامتصاص بواسطة جذور النبات. أن هذه المواد المعدنية الموجودة على سطح حبيبة الطين يمكن استبدالها بكاتيونات أخرى اعتمادا على نوع الشحنه.
ِشكل ( ): السعة التبادلية الكاتونية واهميتها في تبادل العناصر بين التربة وجذور النبات
ج- الخصائص العضوية للتربة :
والمقصود به نسبة المادة العضوية وما تحتويه التربة من الكائنات الحية الدقيقة.
المادة العضوية في التربة Organic matter
تحتوي جميع أنواع الترب علي مواد عضوية بنسب مختلفة والمادة العضوية بالتربة هي كل مادة ذات منشأ نباتي أو حيواني كبقايا النباتات و الحيوانات والتي لم تتحلل أو التي تحللت جزئيا. وللمادة العضوية دور هام في تحسين الخواص الفيزيائية والكيميائية للتربة فهي تشكل مصدرا هاما للعناصر الغذائية اللازمة لنمو النبات عند تحللها ولها دور منظم في حموضة التربة pH وتعمل علي زيادة السعة التبادلية للكاتيونات كما ترفع قدرة التربة علي حفظ الماء وتحسين بنائها .
وهي تمثل العوامل البيئية على المدى الطويل : أي تأثير المناخ مثل الشتاء البارد ، الصيف الحار بحيث تحدد المحاصيل الممكن نجاحها في منطقة معينة أو فشلها ، عوامل البيئة على المدى القصير وتعرف بإسم عوامل الطقس Weather factors. وعموماً تؤثر العوامل البيئية على الإنتاج أو النمو بإختلاف شدتها وفترة مكثها في الحقل أو موسم النمو.
وأهم العوامل البيئية التي تؤثر على الإنتاج الزراعي هي : الضوء ، الحرارة ، الرطوبة ، الرياح.
أ- الضوء Light:
تعتبر الشمس المصدر الرئيسي للطاقة إلى الأرض ويخترق الإشعاع الشمسي الكون الخارجي في شكل موجات كهرومغناطيسية وتقوم طبقة الأوزون المغلفة للكرة الأرضية بامتصاص الإشعاعات الضارة للنبات والإنسان وتمتص السحب جزءاً من الإشعاعات ليصل الباقي إلى النبات الذي يستفيد بحوالي 1 – 2 % فقط من الطاقة الشمسية للقيام بعملياته الحيوية التي تحتاج إلى ضوء (ومن مجموع الطاقة الشمسية الممتصة ما بين 75 – 80 % يستعمل لتبخير الماء و 5 – 10 % طاقة تخزن في التربة).
والضوء الذي يمتصه النبات هو الضوء المنظور وهو الجزء من الإشعاع الشمسي الذي تدركه الأبصار وتحول النباتات هذه الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية في عملية التمثيل الضوئي ويمتص كلوروفيل النبات (أ و ب) الألوان – الزرقاء (بواسطة كلوروفيل ب) والحمراء (بواسطة كلوروفيل أ) وتعكس باقي الألوان ولا يستفيد النبات إلا بجزء ضئيل من هذه الألوان. والضوء له تأثيرات عديدة على النبات توجزها فيما يلي :
1- تكوين المادة الخضراء وإكتمال تكوين البلاستيدات الخضراء.
2- يدخل في عملية التمثيل الضوئي كمصدر للطاقة.
3- يتزايد نمو النباتات نتيجة للضوء الأزرق والأحمر.
4- تؤثر الموجات الضوئية في توزيع الأوكسينات وبالتالي يؤثر ذلك في عملية النمو والانتحاءات وتكوين هرمونات الأزهار.
5- يؤثر الضوء في فتح وغلق الثغور (عملية النتح).
6- يتأثر التركيب التشريحي للنبات باختلاف شدة الضوء. فالنباتات المحبة للشمس تتميز بوجود طبقات من النسيج العمادي وأديم أكثر سماكة (Epiderm) مع تواجد شعيرات أو زغب على السطح الخارجي عن النباتات المحبة للظل.
ويختلف تأثير الضوء من حيث النوع Quality ، الكمية Quantity وشدة الإضاءة Light Intensity ومدة الإضاءة Duration.
أ- نوع الضوء :
يختلف تأثير الضوء من حيث نوعية الضوء بالإضافة إلى مكوناته من الألوان المختلفة ويختلف النوع من حيث الموسم والموقع الجغرافي فيؤثر كل من الموسم والموقع على زاوية سقوط الضوء على سطح الأرض فزاوية السقوط تكون عمودية على خط الاستواء وتكون بزاوية أكبر كلما اتجهنا شمالاً (القطب الشمالي مثلاً).
أما نوعية الضوء فلقد ذكرنا أن الإشعاعات القصيرة تمتص بطقبة الأوزون والإشعاعات الطويلة تمتص من خلال السحب وبخار الماء. كما تؤثر الأتربة والدخان على باقي الموجات الضوئية كذلك ذكرنا أن الضوء ذو اللون الأزرق أو الأحمر أهم الألوان التي تمتصها البلاستيدات الخضراء في حين تعكس الألوان الأخرى ويلاحظ أن ألوان الضوء تؤثر على الأكسينات فاللون الأحـمر يزيد من إنبات بعض البذور مثل بذور الخس. كذلك نجد أن الأشعة فوق البنفسجية والزرقاء تساعد في تكوين اللون الأحمر في ثمار التفاح أما بالنسبة للنمو فالأشعة فوق البنفسجية تعتبر ضارة وتؤدي إلى تقزم النباتات ولها تأثير على النباتات النامية على قمم الجبال في حين أن الأشعة الحمراء تسرع من إنبات بعض البذور بينما الإشعاع الأحمر البعيد له تأثير سلبي على إنبات البذور. (تعرف على ألوان الطيف( الضوء المنظور) بالترتيب مع طول موجة كل منها).
ب- شدة الإضاءة :
وهي كمية الضوء الساقط على مساحة معينة خلال فترة زمنية معينة وتقاس بوحدات مختلفة أقدمها شمعة ضوئية وهي تعادل كمية الضوء الساقط على السطح من شمعة قياسية على بعد 1 قدم. وهناك وحدات أخرى أحدث مثل : اللكس Lux = كمية الضوء المنظور الساقط على مساحة 1م2 ويبعد 1م عن مصدر الضوء ، وهي تساوي (0.093 من شمعة 1 قدم) ويحتاج الإنسان للقراءة إلى حوالي 20 شمعة. وتختلف شدة الضوء باختلاف الموقع و علاقته بخطوط العرض على سطح الكرة الأرضية. فزاوية سقوط الاشعاع الشمسي رأسية على خط الأستوى و تميل كل ما أبتعدنا شمالاً أو جنوباً وبالتالي يتوزع الشعاع على مساحة أكبر من سطح الارض . كذلك توثر سماكة الغلاف الجوي على إمتصاص و تشتت الاشعة الضوئية، حيث تقل سماكة الغلاف فوق خط الإستوى وتزداد عند القطبين. لذا تكون مسافة الكتلة الهوائية التي تخترقها الأشعة عند القطبين أطول بكثير من المسافة التي تقطعاها الأشعة فوق المنطقة الاستوائية (45 مرة) مما يزيد الفقد.
وتحتاج النباتات على الأقل من 100 – 200 شمعة لكي تنمو ولهذا تزداد كمية المواد الكربوهيدراتية المتكونة في النباتات بزيادة شدة الضوء حتى تصل إلى حد أقصى. وتتراوح شدة الضوء ما بين 8.000 – 10.000 شمعة قدم في فصل الصيف.
ويعرف هذا الحد الأقصى بنقطة تشبع الضوء Light Saturation وهي كمية الضوء التي لا يحدث بعدها أي زيادة في كمية المواد الكربوهيدراتية ، وتختلف نقطة التشبع الضوئي من محصول إلى آخر وتتراوح ما بين 5.000 – 10.000 شمعة قدم.
وعلى هذا يمكن تقسيم النباتات من حيث إستجابتها إلى شدة الضوء إلى :
أ- نباتات محبة للضوء : وتحتاج على الأقل إلى 3.000 وحدة شمعية ضوئية ومعظم المحاصيل الإقتصادية تنتمي إلى هذه المجموعة.
ب- نباتات محبة للظل : وتحتاج إلى كمية ضوء أقل ومن أمثلتها نباتات الزينة.
وإذا قلت شدة الإضاءة عن 100 – 200 شمعة يؤدي هذا إلى تقليل التمثيل الضوئي بحيث تقل نواتج التمثيل الضوئي عن المستهلك بواسطة التنفس ويصبح النبات شاحباً Elilated فيستطيل النبات ويقل سمك الساق ويتحول لونه إلى اللون الأبيض والشكل المغزلي.
كذلك تؤثر شدة الإضاءة على الإنتحاء الضوئي فتحلل الأوكسينات المسببة للنمو وتتحرك نحو الجزء المظلم وبالتالي تؤدي إلى إستطالة الخلايا البعيدة عن الضوء مما يؤدي إلى إنتحاء النبات نحو الضوء. ويزيد الضوء من نسبة الإنبات في بعض المحاصيل مثل الخس Lactuca sativy وحشيشة Poa وكذلك يتأثر إنبات نبات الجزر في حين تزداد نسبة الإنبات في الظلام لنبات Liliaceae (الأبصال).
ج- مدة الإضاءة :
المقصود بها عدد ساعات الإضاءة في اليوم وتختلف من موقع إلى آخر ومن موسم إلى آخر.
فعند خط الاستواء فإن عدد ساعات النهار 12 ساعة طول العام أما عند خط عرض 25 ° مثلاً تتراوح عدد ساعات النهار من 10.5 ساعة شتاءاً إلى 13.75 ساعة صيفاً وعند خط عرض 45° تتراوح ما بين 8 ساعات شتاءاً إلى 16 ساعة صيفاً عند القطب الشمالي تتراوح ما بين صفر شتاءاً إلى 24 ساعة صيفاً.. ويطلق على ظاهرة اختلاف استجابة النباتات للطول النسبي لكل من الليل والنهار بظاهرة التأقت الضوئي Photoperiodism. ويؤثر إختلاف طول الفترة الضوئية بالنهار في النباتات عن طريق التأثير في العمليات الحيوية مثل نشوء البراعم و كمونها و النشوء الزهري. وتنقسم النباتات من حيث إستجابتها لمدة الإضاءة إلى تأثيرها على نشوء الأزهار ويمكن تقسيمها إلى نوعين :
1- نباتات محايدة Neutral: وهذه لا تتأثر بعدد ساعات النهار مثل : القطن – اللوبيا – القرعيات – دوار الشمس – الباميا.
2- نباتات النهار الطويل : وهذه تحتاج لنشوء الأزهار إلى عدد ساعات إضاءة تزيد عن حد معين من الساعات على الأقل وأن ساعات الإضاءة تتزايد في أثناء فترة نشوء التزهير مثل: القمح الشتوي ، الشعير ، الراي ، البرسيم الأحمر، الكتان ،البطاطس.
3- نباتات النهار القصير : وهذه تحتاج إلى ساعات إضاءة أقل من حد معين ويجب أن تتناقص ساعات النهار باستمرار مثل: الأرز ، الذرة الشامية ، الذرة الرفيعة ، فول الصويا.
فإذا نقلنا نبات نهار قصر من المنطقة الإستوائية إلى المنطقة المعتدلة يؤدي هذا إلى عدم إزهار النباتات وتستمر في النمو الخضري. والعكس عند زراعة محاصيل النهار الطويل في موسم نهار قصير يؤدي هذا إلى تقصير فترة النمو الخضري. وتختلف الأصناف المختلفة لمحصول ما في إستجابتها لساعات الإضاءة. قد نجح مربي النباتات إلى إنتخاب أصناف لا تتأثر بطول النهار. كذلك تؤثر الفترة الضوئية في تكوين الدرنات في البطاطس وتكوين السوق الجارية في الشليك وتكوين الأشطاء في النجيليات.
الضوء وعملية التمثيل الضوئي:
سبق أن أوضحنا أن الضوء لازم في عملية التمثيل الضوئي. ومن نواتج عملية التمثيل الضوئي الجلوكوز الذي يتحول إلى مركبات أخرى. ويستهلك جزء من الغذاء المتكون في عمليـة التنفس Respiration
والفرق بين عملية التمثيل الضوئي - التنفس = يعرف باسم صافي عملية الأيض
net assimilation Rate = Photosynthesis – Respiration
CO2 + H2O
الضوء
Glucose + O2
وبالتالي فإنه يمكن زيادة معدل عملية الأيض (البناء) بتقليل التنفس. والتنفس لازم لإنطلاق الطاقة التي يستعملها النبات في عملياته الحيوية. وكان هناك إعتقاد أن عملية التنفس تتم أثناء الليل فقط ، ولكن وجد أخيراً أن هناك نوعين من التنفس :
1- التنفس الضوئي Dark respiration 2- التنفس الظلامي Phto respiration
وعموماً وجد أن النباتات تنقسم إلى ثلاثة أنواع من حيث مسار دورة البناء الضوئي.
أ- نباتات ثلاثية الكربونC3 : في هذا النوع من النباتات نجد أن أحد النواتج الوسطية في تكوين سكر الجلوكوز في عملية التمثيل الضوئي هو حمض ثلاثي ذرات الكربون (حمض فوسفوجلسرات) Phosphoglyceric acid مثل نباتات القمح – الشعير– الأرز– فول صوليا – البرسيم – البنجر– البطاطس …
ب- نباتات رباعية الكربونC4 : والنباتات في هذا النوع تنتج أحماض وسطية رباعية الكربون مثل حمض الماليك والأسبايك (Malic, Aspartic) مثل الذرة الشامية و الذرة الرفيعة و قصب السكر.
ج- النباتات العصارية CAM: وهي نباتات تشابه في مسار CO2 نباتات C4 ولكن تختلف في وقت دخول CO2 للقيام بعملية البناء الضوئي، فيكون الدخول في الليل وتتم عملية البناء في النهار مثل الصبار والتين الشوكي و الأناناس.
ومقارنة كفاءة التمثيل الضوئي للإستهلاك المائي للنوعين C3 و C4 نجد أن كفاءة النوع رباعي الكربون يفوق نباتات ثلاثي الكربون ، وفيما يلي ملخص للفرق بين النوعين السابقين:
نباتات C3
نباتات C4
انتشار البلاستيدات الخضراء
في طبقة الميزوفيل في الورقة
في طبقة الميزوفيل في الورقة وفي الحزم الوعائية في غمد الورقة
نوعية البلاستيدات
يتواجد أنزيم ربسكو (Rubsco) Ribulose diphosphate carboxylase
أنزيم فسفوبيروفيت Phosphenol-
pyruvate carboxylase
المدى الحراري
15 – 525م
30 – 547م
درجة الحرارة المثلى للنمو
20 – 525م
30 – 535م
التشبع الضوئي
3000 شمعة قدم
6000 شمعة قدم
معدل التنفس الضوئي
يحدث بمعدل واضح 50 %
ضئيل وغير ملموس
الكفاءة التمثيلية عند ارتفاع درجة الحرارة
منخفضة
مرتفعة
نسبة النتح/الكربون الممثل
مرتفعة
منخفضة
كفاءة استعمال الماء بالنسبة لنباتات C3 و C4 – جم مادة جافة لكل 1000 جم من الماء (جم)
النبات
C4 جم
النبات
C3 جم
الرغل Atriplex (ذوات الفلقتين)
3.44
عرف الديك
1.59
الذرة الشامية (ذوات الفلقة الواحدة)
3.14
الدخن
1.49
كذلك الفقد في المادة الجافة نتيجة التنفس الضوئي في نباتات (C3) بمقدار 40 % في حين أنه في نباتات (C4) لا يتعدى 3 %. وعند إرتفاع درجة الحرارة في نباتات C3 يؤدي ذلك إلى زيادة في معدل التنفس الضوئي بسرعة أكثر من التمثيل الضوئي وبالتالي تؤدي إلى نقص في معدل الأيض الغذائي (NAR).
ونتيجة لأهمية محاصيل C4 فلقد أوضح بعض الباحثين إذا تم تحويل دورة التمثيل الضوئي من C3 ← C4 لبعض النباتات مثل القمح وفول الصويا فإنه من الممكن زيادة محصولها بمقدار 50 %. ولقد أوضح مقارنة محصول الذرة وبعض المحاصيل الأخرى لمتوسط أربع سنوات في كندا.
المحصول
كجم/هكتار
الذرة الشامية
5522
القمح الشتوي
3230
القمح الربيعي
1735
الشعير الربيعي
2685
فول الصويا
2108
كيفية تعديل شدة الإضاءة
في حالة زيادة شدة الضوء عن الحد اللازم يمكن تعديل شدة الإضاءة.
تعديل الإضاءة :
أ- إختيار المحصول المناسب (محاصيل المناطق الاستوائية تحتاج إلى شدة ضوء أعلى من محاصيل المناطق المعتدلة).
ب- تعديل كثافة النباتات. ج- تقليم أو خف النباتات.
د- تحميل المحاصيل. هـ- إستعمال الشباك والتظليل.
و- إنتاج أصناف من المحاصيل تتحمل شدة الإضاءة.
ويمكن تعديل شدة الإضاءة بزراعة المحاصيل في البيوت المحمية.والإعتماد على الإضاءة الصناعية جزئياً أو كلياً.
الإضاءة الإضافية : Supplemental Illumination
في البيوت المحمية يعتبر الإعتماد على الإضاءة الصناعية عملية غير إقتصادية ولكن تستعمل في حالة المحاصيل ذات العائد المرتفع كما في نباتات الخضر – والزينة المزروعة في غير موسمها الطبيعي.
ومصادر الإضاءة هي :
أ- المصابيح الكهربائية العادية ويطلق عليها Tungestens lamps
وهذه المصابيح غنية بالضوء الأحمر والأشعة دون الحمراءInfrared وهي فقير في الضوء الأزرق ولا ينصح بوضعها قريبة من النباتات حتى لا تؤدي إلى زيادة درجة الحرارة.
ب- مصابيح الفلورسنت Fluorescent
وتتميز بوفرة اللون البنفسجي وقلة الأشعة الحمراء ودون الحمراء وتمتاز بكفاءتها عن النوع الأول ويعاب عليها ضعف الإضاءة مع الإستعمال وكذلك إختلاف شدة الإضاءة على طول المصباح فيزداد في الوسط ويقل عند الطرفين ويوصى باستعمال النوعين الأول والثاني للحصول على نتائج أفضل نسبة 1 : 2 أو 1 : 5 وتستعمل أنواع السابقة في البيوت الزجاجية والصوب الزجاجية أو في غرف النمو ( وهي غرف صغيرة الحجم تستخدم في أجراء التجارب وتعتمد على الإضاءة الصناعية كلية ويمكن التحكم في ساعات الإضاءة ودرجة الحرارة والرطوبة النسبية عن طريق الحاسبات الإلكترونية) ، والأحجام الكبرى من هذه الغرف تعرف باسم Phyto trones .
ب- الحرارة Temperature
من أهم العوامل البيئية التي تؤثر على الكائنات الحية. وتلعب الحرارة دوراً رئيسياً في كثير من العمليات الطبيعية والكيمائية والتي تؤثر بدورها في التفاعلات الحيوية. فتؤثر الحرارة على عمليات إنتشار الغازات والسوائل وكذلك على عمليات إذابة الأملاح كما تؤثر على التفاعلات الإنزيمية في الخلايا.
تقاس درجات الحرارة بواسطة الترمومترات وثرموكوبل Thermocouples و Thermometers. وتقاس درجات الحرارة العظمى والمثلى يومياً وبحسب معدل درجة حرارة اليوم كمتوسط لدرجتي الحرارة. وتختلف درجات الحرارة من يوم إلى آخر حسب الموسم ومن مكان إلى آخر. وكذلك تختلف بالارتفاع فتقل درجة الحرارة بمقدار 51 لكل 200م تقريباً. (كيف تحول من درجة الحرارة الفهرنهاتية إلى المئوية والعكس).
الدرجات الحدية : Cardinal Temperature
وهي الدرجات التي تحدث عندها تغيرات حساسة في حيوية النباتات وفي نموه وفي طاقته الإنتاجية. وقد حدد لكل عملية حيوية ثلاث درجات حرارية مميزة هي القصوى (الحد الأعلى) الصغرى أو الدنيا (الحد الأدنى) وبينهما المثلى وهي أكفئ درجة حرارة لحدوث التفاعل.
وتختلف الدرجات الحدية من محصول إلى آخر ويمكن للنباتات عموماً أن تحيى بين درجة حرارة صفر مئوي إلى درجة حرارة 55° م ولكن عموماً لا تنمو النباتات إذا قلت درجة الحرارة عن 55م ويمكن تقسم النباتات من حيث إستجابتها للحرارة إلى :
- محاصيل المناطق المعتدلة Temperate : وهذه تنمو بين درجات حرارة 5 – 530م ، درجة الحرارة المثلى لها بين (15 – 525م) مثل القمح – الشعير – الراي – الشوفان – البطاطس – الفاكهة ذات النواة الحجرية.
- محاصيل المناطق الدافئة : وهذه تنمو ما بين درجة حرارة 10 – 540م والمثلى ما بين (30 – 538م) ولا تنمو إذا قلت درجة الحرارة عن 510م. وأهم هذه المحاصيل الذرة الشامية – الذرة الرفيعة – القطن الأرز – فول الصويا - الباميا الملوخية – الطماطم – والبرتقال – والموز – والمانجو – والنخيل – والأناناس.
الوحدات الحرارية التراكمية : (العلاقة بين دراجات الحرارة والنضج) “DD” Thermal unit Heat units
بالنسبة للمحاصيل المحايدة لطول النهار فإن العامل المحدد لتمام النضج هي درجات الحرارة التي يتعرض لها هذا المحصول. ولكل محصول حد أدنى من درجات الحرارة – إذا قلت عنه – لا ينمو هذا المحصول ويعرف بالحد الأدنى باسم صفر النمو grow zero وهي أقل درجة حرارة لازمة لنمو المحصول.
أما درجات الحرارة التراكمية ( المجمعة) فهي عبارة عن مجموع درجات الحرارة التي تزيد عن صفر النمو والتي يحتاجها المحصول من الزراعة حتى النضج accumulative heat units (الوحدات الحرارية) Degree days (DD) . وتساوي = متوسط درجة حرارة اليوم – صفر النمو للمحصول
Accumulative Heat = ( Ta - Tzero)
ويوضح الجدول الآتي صفر النمو لمجموعة من المحاصيل:
المحصول
صفر النمو
القمح
53م
العنب
510م
الذرة الشامية
513م
القطن
516م
النخيل
518م
مثال: إذا زرع نبات الذرة الشامية في أول شهر مارس وحصد في العاشر من يولية وكانت درجات الحرارة القصوى والصغرى كما يلي:
مارس
أبريل
مايو
يونية
يولية
عـدد الأيـام
31
30
31
30
10 أيام منه
درجة الحرارة القصوى
27
32
39
42
44
درجة الحرارة الدنيا
13
18
23
25
27
المتوسط
20
25
31
33.5
35.5
الحرارة التراكمية اليوم
20-13=7
12
18
20.5
22.5
الحرارة التراكمية للنمو = ( 7 × 31 ) + ( 12 × 30 ) +( 18× 31 ) + (20.5 × 30 ) + (10 × 22.5) = 2010 درجة متراكمة
وعلى هذا كلما أرتفعت درجة الحرارة كلما زادت عدد الوحدات الحرارية التراكمية ويقل موسم النضج أما إذا أرتفعت درجة الحرارة عن 535م في الذرة فنحسب على أنها الحد الأعلى. (الوحدات الحرارية).
ويفيد حساب عدد درجات الحرارة التراكمية في الآتي :
أ- تحديد أنواع الحاصلات التي يمكن زراعتها وكذلك الأصناف وتحديد موعد الزراعة المناسب.
ب- تحديد موسم النمو وبالتالي ميعاد النضج بدقة وسهولة وذلك لتجهيز الحصاد في الوقت المناسب وخصوصاً للمحاصيل الحقلية.
ج- تحديد مواعيد الزراعة إذا زرع في الحقل أكثر من صنف ويراد التلقيح بينهما (التوافق بينهما في مواعيد التلقيح) كما في حالة إنتاج الذرة الهجين.
وقد وضع تقسم لأصناف الفاكهة حسب الوحدات الحرارية التراكمية في العام:
أ- فاكهة احتياجاتها 6000 درجة حرارة النخيل – المانجو – الموز - الجريب فروت.
ب- فاكهة احتياجاتها 5000 - 6000 درجة البرتقال – الرمان.
ج- فاكهة احتياجاتها 3000 – 4000 درجة الزيتون – الخوخ – الكمثرى.
د- فاكهة احتياجاتها 2000 - 3000 درجة التفاح - وبعض أصناف الكمثرى – Cherry.
الأجواء المناخية :
هناك تقسيمات مختلفة للمناطق المناخية المختلفة حسب التغير في درجة الحرارة ولقد وضع Henry (1925) أبسط هذه التقسيمات والتي تتلخص في الآتي:
المنطقة
عدد الأشهر
المتوسط الحراري
أهم المحاصيل
المدارية Tropical
جميع أشهر السنة
أعلى من 520م
قصب السكر – اليام – كاكاو – بن - الموز – الأناناس – الموالح.
تحت المدارية Subtropical
(4-11) شهر حــار
أعلى من 520م
قصب السكر – الموز – الذرة الشامية – الذرة الرفيعة – القطن – الموالح – فول الصويا – الطماطم – البامية.
معتدلة Temperature
4- 12 معتدلة
(510 - 520)
القمح – الشعير – البطاطس – التفاح – الكمثرى – العنب – بعض أصناف الفواكه الحجرية.
بارد Cold
(1 – 4) أشهر معتدلة
درجات الحرارة أقل من 510في غير الشهور المعتدلة
الراي – ينجر السكر – الكتان – تفاح – كمثرى – برقوق – الكرز.
قطبية Polar
جميع الأشهر
بارد تحت 510م
خالة من النباتات سوى بعض الأعشاب
الأضرار الحرارية : Heat Stress
يؤدي اختلاف درجات الحرارة عن الحرارة المثلى إلى حدوث بعض الأضرار وهذه الأضرار تنشأ أما نتيجة ارتفاع درجة الحرارة عن الحرارة القصوى أو انخفاضها عن الحرارة الدنيا.
أضرار ارتفاع الحرارة : High Temperature Injury
1- قتل البروتوبلازم: يتلف البروتوبلازم إذا ارتفعت درجة الحرارة عن 554م ويبدأ فقد صفاته الطبيعية وهذا ما يعرف باسم الدنترةDenaturing ويقاوم النبات الوصول إلى هذه الدرجة عن طريق تكون Epiderm الواقي أو زيادة المساحة الورقية التي تعمل على تظليل النبات.
2- حدوث ضربة الشمس: Sun scold : وتنشأ عن موت الخلايا الإنشائية (الكمبيوم) المواجهة لجهة الشمس. وتحدث في الأشجار الحديثة حيث تكون خلايا القلف رقيقة فيموت نسيج الكمبيوم ويتلف الخشب.
3- التأثير المجفف: Disscating effect : تؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تزايد معدل النتح. وكذلك يقل نشاط الجذور ويقل امتصاصها للماء ويبدأ النبات في الذبول والذي ينتهي بالموت نتيجة للجفاف. وهذا ما يعرف بإسم التوازن المائي السالب. وتتأثر النموات الحديثة وكذلك الأزهار والثمار الصغيرة بدرجة أكبر من ارتفاع درجة الحرارة.
4- تعمل درجات الحرارة المرتفعة إلى تقليل التمثيل الضوئي وزيادة معدل التنفس ولذلك ينشأ إتزان أيضي سالب وتفقد النباتات مخزونها من الغذاء.
5- يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى تساقط الأزهار والثمار الصغيرة.
6- يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى قتل الجذور السطحية.
7- يؤثر ارتفاع الحرارة على حيوية حبوب اللقاح ويقلل من نسبة إنباتها ويقلل من نسبة الإخصاب (إذا إرتفعت عن 540م).
شكل ( ) العلاقة ما بين درجة الحرارة وكل من التمثيل الضوئي والتنفس
كيفية التغلب على أضرار الحرارة العالية:
1- تغطية النباتات الصغيرة والشتلات
2- طلاء جذوع الاشجار بمادة عاكسة لأشعة الشمس
3- تقليل المسافات بين النباتات ليضلل بعضها البعض
4- زراعة الأشجار الصغيرة تحت الأشجار الكبيرة (الموالح تحت أشجار النخيل)
5- تربية الشتلات والنباتات الصغيرة داخل المشاتل
6- أستخدام البيوت المحمية.
أضرار انخفاض الحرارة : Low Temperature Injury
يؤدي إنخفاض درجة الحرارة إلى إبطاء معدلات العمليات الحيوية التي تجري داخل النبات ويسبب إنخفاض درجة الحرارة أضرارً لأشجار الفاكهة الإستوائية والمعتدلة الحارة والمعتدلة ويتمثل هذا في تبقع الأوراق أما أشجار الفاكهة المتساقطة الأوراق فتكون أكثر مقاومة لإنخفاض درجة الحرارة خصوصاً عندما تكون مجردة من أوراقها.
وعموماً فإن الأشجار الكبيرة تتحمل أضرار إنخفاض الحرارة عن الأشجار الصغيرة كما أن الأزهار والنموات الحديثة تكون أكثر تأثراً من الثمار الصغيرة وتليها الثمار الكبيرة. كذلك فإن إنخفاض درجة الحرارة يمنع إنتشار حبوب اللقاح وحدوث الإخصاب بالنسبة للمحاصيل الحقلية تقسم النباتات من حيث تأثير بانخفاض درجات الحرارة إلى :
أ- نباتات تموت لتعرضها لدرجات الحرارة ما بين 50.5 م– 55م وتشمل (الأرز – الدخن – القرعيات – فول الصويا – اللوبيا).
ب- نباتات تتأثر لتعرضها لهذه الدرجات ثم تستعيد نموها بارتفاع درجة الحرارة مثل حشيشة السودان – الفول السوداني.
ج- نباتات لا تتأثر كثير بانخفاض درجة الحرارة مثل الذرة الشامية – القطن – الذرة الرفيعة – دوار الشمس.
د- نباتات لا تتأثر تماماً بانخفاض درجة الحرارة مثل القمح – والشعير والبطاطس.
أضرار تنشأ عن التجمد Freezing Injuries
يؤدي انخفاض درجة الحرارة عن الصفر المئوي إلى حدوث التجمد. ويؤدي هذا التجمد إلى حدوث الأضرار التالية:
1- تجمد البروتوبلازم ويؤدي إلى انهيار كيان البروتوبلازم فيترسب البروتين وتحدث الوفاة. (تجمد سربع)
2- الجفاف الخلوي وينشأ عند تجمد الماء الموجود بين الخلايا في حين أن الماء داخل الخلايا لم يتجمد بعد. لهذا يخرج الماء من داخل الخلايا إلى خارجها ويحدث الجفاف. (تجمد بطيء وتدريجي)
3- الصقيع (أضرار ميكانيكية نتيجة الصقيع): والمقصود بالصقيع هو تجمد الماء وتحوله إلى بلورات ثلجية وهناك نوعين من الصقيع.
أ - الصقيع الأسود وهو يحدث عندما تكون الرطوبة الجوية غير مرتفعة و نتيجتاً لتجمد الماء داخل الخلايا وتحوله إلى بلورات إبرية, ويحدث هذا الثلج أكبر الأضرار للنبات حيث يعمل على تمزق الخلايا وموتها وتحولها إلى اللون الأسود .
ب- الصقيع الأبيض المقصود به تجمد الندى الملامس لسطح النبات وتحوله إلى بلورات ثلجية. وتحدث هذه البلورات بعض الأضرار في الأنسجة الملامسة لها ويحدث عندما تكون الرطوبة الجوية عالية.
4- قتل حبوب اللقاح والبويضات وعدم تكون البذور ويعتبر الصقيع من الأخطار المدمرة للحاصلات الزراعية. وتتعرض المحاصيل المزروعة في فصل الشتاء في المنطقة الوسطى لأضرار الصقيع وخاصة خلال شهر ديسمبر ويناير. وتزداد أضرار الصقيع إذا حدث أثناء تزهير النباتات. فتفشل عملية الإخصاب وتكوين البذور والثمار.
طرق مكافحة الصقيع :
يكافح الصقيع في محاصيل الخضر والفاكهة لإرتفاع ثمن هذه المحاصيل بعدة طرق مثل :
1- تكوين الضباب الصناعي وذلك بإطلاق بخار الماء في الجو المحيط بالنباتات.
2- التدخين : وذلك بحرق الأعشاب حيث أن وجود ذرات الدخان يمنع تكوين الصقيع.
3- تغطية النباتات لمنع إشعاع الحرارة فيها مثل تغطيتها بالقش والبلاستيك وعمل أنفاق البلاستيك.
4- إستخدام المراوح لتحريك الهواء ونزول الهواء الساخن بجوار التربة.
5- الري بالرش لتسخين الهواء بجوار التربة ومنع الصقيع.
6- توزيع سخانات الغاز بين الأشجار مثل أشجار الموالح.
7- إستعمال المواقد الساخنة التي تسخن بالبخار والسخانات الكهربائية لتسخين التربة في حالة الشتلات الصغيرة.
التقسية من البرودة : Cold Hardiness
يقصد بها زيادة قابلية النباتات لتحمل البرودة وذلك بزيادة تركيز المواد الصلبة في البروتوبلازم ويمكن إحداث هذه التقسية بالوسائل التالية :
1- معاملة الشتلات بالبرودة المتدرجة وذلك بتعريضها لدرجات حرارة صغرى لعدة ساعات كل يوم قبل نقلها إلى الحقل حيث تزيد من درجة تحملها لانخفاض درجة الحرارة.
2- تعطيش النباتات بتباعد فترات الري يؤدي إلى تقليل الماء بالخلايا وزيادة تركيز المواد الصلبة في الفجوات العصارية في الخلية.
3- تنظيم التسميد وذلك بتقليل التسميد النيتروجيني لمنع تكوين النموات الحديثة وزيادة الفسفور والبوتاسيوم لزيادة تركيز العصارة الخلوية.
4- إيقاف النمو وذلك بتقليم النباتات تقليماً جائراً يساعد على نجاح زراعة الشتلات.
5- تقيل الحمل الزائد في الثمار عن طريق الخف.
6- إنتاج أصناف تتحمل البرودة المنخفضة كما هو الحال في أصناف البرسيم الحجازي التي تزرع في المناطق التي تتعرض لانخفاض درجات الحرارة وكذلك الأقماح الشتوية.
الحساسية للحرارة : Heat Sensitivity
تحتاج المحاصيل الحولية الشتوية وبعض المحاصيل المعمرة إلى فترة خاصة من إنخفاض الحرارة لكي تزهر. يطلق على عملية تعريض النباتات الموجودة في المناطق الباردة إلى درجات حرارة منخفضة لدفعها للإزهار بعملية الارتباع Vernilization (مثل الأقماح الشتوية ). وفي هذه الحالة تنقع البذور في الماء لفترة قصيرة ثم تعرض لدرجة حرارة منخفضة حوالي 55م لمدة (15 – 60يوم) قبل الزراعة وتؤدي زراعة هذه البذور في أول الربيع إلى سرعة إزهارها في فصل الصيف أما إذا لم تعرض البذور لدرجة حرارة منخفضة فإنها تستمر في النمو الخضري ولا تزهر في الربيع.
كما أن بعض النباتات ذا ت الحولين مثل البنجر تحتاج إلى موسم لنمو خضري وموسم آخر للنمو الزهري وتحتاج إلى تعرضها للبرد في الموسم الثاني لدفعها للإزهار. ولقد لوحظ أن زراعة نبات البنجر في Alaska يؤدي إلى دفع النباتات للإزهار في السنة الأولى.
كذلك فإن نبات الخس إذا تعرضت لدرجات الحرارة المرتفعة 16 – 525م فإنها تسرع في الأزهار.
كذلك تحتاج بعض أشجار الفاكهة المتساقطة لدرجات الحرارة المنخفضة حتى تدفع للإزهار وتعرف هذه الفترة باسم طور الراحة لذلك تحتاج أشجار فاكهة المناطق الباردة إلى التعرض للبرودة.
طور الراحة في أشجار الفاكة المتساقطة :
في حالة أشجار الفاكهة المتساقطة الأوراق يجب أن تعرض لدرجات الحرارة تقل عن 57م لمدة كافية قبل أن تستعيد نموها ويخرج من طور الراحة وتنضج البراعم الزهرية وتختلف مدة الراحة بإختلاف نوع المحصول.
وقد وجد من الدراسة طول فترة الراحة تقاس بعدد ساعات البرودة التي تقضيها البراعم لكي تستعيد نموها. وتنضج لتكون الأزهار.
(57م – الدرجة الدنيا) × 24
ونحسب عدد ساعات البرودة اليومية من المعادلة =
الدرجة القصوى – الدرجة الدنيا
وتجمع عدد الساعات الباردة ما بين (أول أكتوبر حتى آخر مارس) وتختلف عدد الساعات الباردة من محصول إلى آخر بل من صنف إلى آخر ويحتاج الخوخ إلى 100-1500 ، البرقوق الياباني 100 – 800 ، البرقوق الأوربي 800 – 1500 ، التفاح 200 – 1400 الكريز 800 – 1700.
وترجع أهمية تعرض النباتات للبرودة إلى ما يلي :
أ. تعتبر ضرورية للخروج من طور الراحة فعند إنقضاء طور الراحة تنشط البراعم لتكوين الفروع الخضرية والأزهار.
ب. يعتبر دخول الأشجار في طور الراحة وسيلة فعالة لمقاومة النبات للظروف القاسية خلال برد الشتاء.
ويمكن كسر طور الراحة أي تقليل فترة الراحة للنباتات بأحد الوسائل التالية :
1- إنتخاب الأصناف ذات طور الراحة القصير، ولكن هذه النباتات أو الأصناف يكون إنتاجها أقل وجودتها أقل.
2- الرش بالكيماويات، وهناك مركبات خاصة لكل صنف من أصناف الفاكهة وهذه المركبات تعمل على تنشط البراعم وتقصير طور الراحة.
3- تعطيش النباتات قبل طور الراحة يؤدي إلى دخول النباتات مبكراً في طور الراحة وبالتالي خروجها مبكراً من طور الراحة والتبكير في إنتاج الثمار. وعموماً فإن كسر طور الراحة مبكراً يقلل من المحصول.
التحكم الحراري : Temperature Control
يمكن تعديل الظروف الحرارية لتلائم محصول ما بعدة وسائل أهما :
أ. إختار الموقع : في المناطق الباردة اختيار المنحدرات المواجهة للشمس أفضل من المنحدرات البعيدة عن الشمس. كذلك يجب تجنب زراعة الأشجار في الأراضي المنخفضة حيث أنها تكون أكثر برودة وكذلك يفضل زراعة الأشجار في المناطق القريبة من المسطحات المائية حيث يعمل الماء على تلطيف الجو.
ب. تغطية التربة Soil mulch : سواء لتلطيف التربة أو لتدفئة الترب.
ج. يساعد الري على تدفئة النباتات.
د. زراعة المحاصيل في غير أوقاتها المناسبة تحت الظروف المحمية.
ه. تدفئة النباتات بتغطيتها بالبلاستيك أو عمل أنفاق البلاستيك Plastic tumps
المــــاء
يعتبر الماء عصب الحياة، ويمتص النبات الماء أكثر من أي مادة أخرى ويمكن تخليص فوائد الماء في النقاط التالية :
1- المكون الرئيسي للخلايا الحية ويكون الماء 95 % من وزن الأنسجة.
2- الماء هو المحلول الناقل للعناصر الغذائية للنبات.
3- الماء هو المحلول الرئيسي الذي تتم فيه معظم العمليات الكيميائية.
4- يعتبر الماء ضروري للحياة للعمليات الطبيعية في النبات مثل إستطالة الخلايا وإنتقال العناصر الغذائية بالضغط الأسموزي.
5- الماء ضروري في عملية التمثيل الضوئي.
6- الماء ضروري لتلطيف درجة حرارة النبات (النتح).
* يمتص النبات كمية من الماء تزيد عن إحتياجاته الفعلية وتخرج الكميات الزائدة في عملية النتح.
مصادر الماء :
ينتشر الماء على سطح الكرة الأرضية ويوجد 97 % من الماء في المحيطات والباقي يتوزع في الصور التالية: 75% في القطبين ، 24 % في الماء الأرضي الجوفي ونسبة ضئيلة منه في البحيرات 0.3 % ، ورطوبة أرضية 0.07 % ، ورطوبة جوية 0.04 % ، وأنهار 0.03%.
الخواص المميزة للماء :
أ. الحرارة النوعية: وهي كمية الحرارة (السعرات) اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من المادة درجة حرارة واحدة بدون حدوث تغير في حالة المادة. لذا يتميز الماء بارتفاع درجة الحرارة النوعية عن أي مادة أخرى وله القدرة على إمتصاص كمية أكبر من الحرارة مع قلة التغير في حرارته.
ب. ينكمش حجم الماء عندما ينخفض درجة حرارته إلى 54م ثم يزيد حجمه بسرعة مع الانخفاض المستمر للحرارة من 54م إلى صفر. لذلك يطفو الجليد فوق سطح الماء (الكثافة).
ج. ترتبط جزيئات الماء مع بعضها البعض بالروابط الهيدروجينية (روابط تساهمية) وبذلك تحقق تماسكاً بين الجزيئات وتكون قوة في تماسك المحاليل داخل الأوعية الخشبية للنبات.
د. قوة التلاصق بين جزيئات الماء والمواد الملامسة لها مرتفعة الأمر الذي يسهل إنتشارها.
هـ. الماء شفاف يسمح بإنتشار الضوء اللازم لعملية التمثيل الضوئي من خلاله.
و. الماء النقي عازل للكهرباء ، ولكن ذوبان الأملاح في الماء يجعله موصلاً جيداً للتيار الكهربائي.
ويمكن تقسيم موارد الماء إلى نوعين : الرطوبة الجوية والرطوبة الأرضية:
الرطوبة الجوية : و يستفيد النبات منها بطريقتين :
أ. يعمل بخار الماء الموجود في الجو على تخفيف حدة الجفاف ويقلل من عملية النتح.
ب. تعتبر الرطوبة الجوية مصدر الترسبات الجوية إلى الأرض فتوفر الرطوبة في التربة وتكون مصدر لإمداد النبات بإحتياجاته من الماء والأملاح والعناصر الغذائية الذائبة فيه.
صور الرطوبة الجوية :
أ. المطر: ويتكون من تكثيف بخار الماء في الجو على درجة حرارة أعلى من التجمد ويتوقف أهمية المطر على كميته ، موسم سقوطه وعلى توزيعه خلال الموسم ويقاس كمية المطر بارتفاع الأمطار الساقطة على وحدة المساحة بالملم.
ب. الثلج : ويتكون نتيجة لتكثف بخار الماء في الجو على درجة حرارة أقل من نقطة التجمد. ويستفيد النبات من الثلج عند ذوبان الجليد إما في صورة مياه الأنهار والبحيرات أو في صورة مخزونة على هيئة ماء أرضي.
ج. البَرَدْ: وينشأ نتيجة لحمل الهواء لقطرات الماء إلى أعلى خلال طبقة باردة تحت التجمد فيتراكم على هذه القطرات بكميات أكبر من الماء المتجمد وتتساقط بفعل الجاذبية الأرضية إلى أسفل. ويحدث سقوط البرد أضرارً ميكانيكية للنبات ويتوقف هذا الضرر حسب حجمه.
د. الندى : وهو ينشأ عن تكثف بخار الماء في الليل بجوار سطح التربة والنبات. ويمكن الإستفادة من هذا الندى في توفير بعض إحتياجات النبات من الماء.
هـ. السحاب : وهو بخار الماء المتكاثف في طبقات الجو العليا وهو مصدر معظم الترسيبات المائية من الجو إلى سطح الأرض. وقد بذلت محاولات لإسقاط الأمطار وذلك برش هذه السحب بمسحوق يوديد الفضة.
ويمكن تقسيم مناطق العالم من حيث كمية الهطول المطري إلى :-
1- المناطق الجافة : arid ويقل فيها معدل السقوط السنوي للأمطار عن 250مم.
2- المناطق شبه الجافة :semi-arid ويصل فيها معدل سقوط الأمطار ما بين 250 -500مم.
3- مناطق شبه رطبة : semi-humid ويصل فيها معدل سقوط الأمطار ما بين 500 – 1000مم.
4- مناطق رطبة : humid ويزيد فيها معدل سقوط الأمطار عن 1000مم.
صور الرطوبة الأرضية : Soil moisture
عند سقوط الماء على سطح فإن هذا الماء يخترق سطح التربة ويأخذ الصور التالية :-
1- ماء الجاذبية الأرضية : Gravitational water
عندما تسقط الأمطار على الأرض أو ري التربة فإن جزء من الماء يتخلل إلى أسفل التربة بفعل قوة الجاذبية الأرضية ، بينما تصبح التربة مشبعة بالماء عندما تمتلئ الفراغات البينية بين حبيبات التربة بالماء.
السعة الحقلية : Field capacity
عبارة عن المحتوى المائي للتربة بعد صرف الفائض من الماء بواسطة الجاذبية الأرضية ، ويحدث هذا بعد يوم أو يومين من الري أو الأمطار تبعاً للنوع التربة.
2- الماء الشعري : Capillary water
وهو عبارة عن الجزء المتبقي من الماء في الفراغات البينية لحبيبات التربة بفعل التوتر السطحي وقوى التلاصق بين الماء وحبيبات التربة وتزداد كمية هذا الماء بصغر حجم حبيبات التربة ومعظم هذا الماء يستطيع النبات إمتصاصه.
3- الماء المقيد (الهيجروسكوب): Hygroscopic water
وهو عبارة عن الماء الممسوك حول حبيبات التربة بقوى أكبر من قوة إمتصاص الجذور وبالتالي لا يستفيد به النبات.
يستفيد من الماء الشعري ما بين نسبة الرطوبة عند السعة الحقلية ونسبة الرطوبة عند نقطة الذبول وتعرف هذه باسم الماء المتاح (Available water).
الماء الذي تمتصه النباتات يستعمل في العمليات الحيوية ، ولكن الجزء الأكبر منه يفقد بواسطة عملية النتح (Transpiration) ويعرف النتح بأنه : خروج الماء على هيئة بخار من الأجزاء النباتية المعرضة للجو المحيط بالنبات.
أشكال النتح :
أ. النتح الثغري : Stomatal transpiration إن كان خروج الماء عن طريق الثغور يسمى بالنتح الثغري وهو أكثر صور النتح أهمية (50 – 97 %) من النتح الكلي ، وينخفض عند غلق الثغور.
ب. والنتح الأدمي (البشرة) : Cuticular transpiration وفيه يتسرب بخار الماء خلال الجدر الخارجية لخلايا البشرة ونسبته 3 – 10 % من النتح الكلي ، ويكون مرتفعاً في الأعضاء الحديثة التكوين وذلك لأن طبقة الأدمة رقيقة ، وعند الجفاف تزاد سُمكاً.
ج. النتح العديسي : Lanticular transpiration وفيه يتم خروج بخار الماء عن طريق العديسات الموجودة في قلف الأشجار ونسبته 0.1% من النتح الكلي.
د. النتح القلفي bark transpiration : ورغم أنه قليل نسبياً إلا أنه يعادل خمسة أضعاف النتح العديسي.
تقسم النباتات من حيث الوسط المائي التي تعيش فيه الجذور إلى :
أ. نباتات مائية : Hydrophytes وهي تعيش في الماء أو تربة مشبعة بالماء ويساعد التركيب التشريحي لهذه النباتات على مواءمتها للبيئة.
أ. نباتات وسطية : Mesophytes وهي النباتات التي تعيش في وسط متزن من الماء والأكسجين.
ج. نباتات الجفافية : Xerophytes وهي تعيش في البيئة الصحراوية حيث ندرة الماء. وتتميز بأن إمتصاصها من الرطوبة الأرضية كبير وفقدها من الماء في عملية النتح قليل وهذه النباتات موائمة تشريحياً وفسيولوجياً لهذه الظروف الصعبة.
قياس الاحتياجات المائية للنباتاتMeasurement of Water Requirements
تختلف الاحتياجات المائية من محصول إلى آخر ومن صنف إلى آخر وحسب طور النمو والبيئة المزروع فيها. بالنسبة للرطوبة في النباتات نجد أنها تخضع لحالة من التوازن المائي يعرف التوازن المائي هو الفرق ما بين ما يمتصه النبات من الأرض والماء المفقود في عمليتي البخر والنتح والمعروف باسم البخر-نتح Evapo-Transpiration إذا زاد الفقد في الرطوبة عن الامتصاص يصبح الاتزان سالبا أما إذا زاد الامتصاص عن الفقد يصبح الاتزان موجباً.
تقاس الاحتياجات المائية للمحاصيل المختلفة بقياس الماء المفقود في عمليتي البخر-نتح Evapo-Transpiration وتمثل كمية الماء المفقود من النبات والتربة من البيئة التي ينمو فيها النبات.
ويقدر البخر-نتح بعدة طرق منها:
1- طريقة البخر: وهي تقدر كمية البخر باستعمال الإناء الموزون ثم تحسب البخر-نتح عن طريق معادلات رياضية تعرف باسم معادلات تعرف باسم (Penman).
2- طريقة البخر-نتح : وذلك بتقدير الماء المفقود من سطح مزروع بنمو قصير وتقاس الرطوبة المفقودة من السطح باستعمال طريقة الوزن. أو أجهزة الشد الرطوبي Tensiometer أو أجهزة تتشتت النيرونينات Neutron probe أو التوصيل الكهربائي.
وتوجد العلاقة بين كمية البخر-نتح واحتياجات المحصول الفعلية والتي يعبر عنها بمعامل المحصول K
W requirement : Ea = KW ETP
ويختلف هذا المعامل من محصول إلى آخر ومن مرحلة نمو إلى أخرى ويعبرعن إحتياج المحصول بارتفاع الماء اللازم لري نمو المحصول ويمثل مجموع إرتفاع الريات. فيقال أن محصول القمح يحتاج إلى 750مم وهكذا. ويمكن تحويل ذلك إلى حجم الماء بالهكتار = 10000م2 × 0.75 = 7500م3ماء
فيختلف معدل البخرنتح من 4مم إلى 14مم يومياً أما معامل المحصول فيختلف من 0.3-0.9
الإحتياج المائي النسبي Transpiration ratio
يعرف الإحتياج المائي النسبي عدد الوحدات بالوزن من الماء اللازمة لإنتاج وحدة واحدة من المادة الجافة من النبات.
ويتوقف الإحتياج المائي النسبي على العوامل التالية:
1- خصوبة التربة : فكلما زادت خصوبة التربة كلما قل الإحتياج المائي.
2- كمية الرطوبة الأرضية : يزداد الإحتياج المائي إذا زادت أو قلت الرطوبة الأرضية عن كمية الرطوبة المثلى.
3- عمر النبات : فقد وجد أن الإحتياج المائي يقل كلما زادت النبات في العمر. فالنبات الصغير إحتياجه المائي أكبر من النباتات الكبير في العمر.
4- الرطوبة الجوية : يزداد الإحتياج المائي كلما قلت الرطوبة الجوية وإرتفاع نسبة الرطوبة ويقلل من الإحتياج المائي.
5- نوع المحصول : يختلف الإحتياج المائي للمحصول من محصول إلى آخر. ويوضح الجدول التالي الإحتياج المائي النسبي لبعض المحاصيل:
دخن
ذرة رفيعة
ذرة شامية
شعير
قمح
بقول برسيم حجازي
280
305
350
517
517
875
6- حالة المحصول : النباتات المصابة بالأمراض إلى كمية تحتاج أكبر من الماء عن النباتات السلمية.
7- نباتات C4 عموماً ذات إحتياج مائي نسبي أقل من نباتات C3 .
تأثير عدم الاتزان المائي :
يؤدي زيادة كمية الماء عن إحتياجات النبات وكذلك قلة كمية الماء عن الحد اللازم إلى حدوث أضرار للنبات وفيما يلي تأثير كل من الجفاف والماء الزائد عن المحصول :
الجفاف : Drought
يعرف الجفاف بأنه الحالة التي تكون فيها الرطوبة الأرضية هي العامل المحد لنمو النبات ويتخلف النباتات في قدرتها على تحمل الجفاف
فهناك نباتات تتحمل الجفاف مثل النباتات الصحراوية.
وفي ما يلي أهم مواصفات النباتات الصحراوية المقاومة للجفاف :
1- يقلل النتح عن طريق زيادة سمك الأديم أو غلق الثغور أو وضعها داخل تجاويف أو تغطية سطح الأوراق بشعيرات أو أن الثغور تفتح ليلاً أو أن مساحة الأوراق صغيرة (تصغير المساحة الخضراء) وذات أوراق أبرية وتتحور باقي الأوراق إلى شويكات لتقليل النتح.
2- زيادة كمية الماء الممتص بزيادة حجم الجذور سواء الجذور الوتدية كالبقول أو العرضية في النباتات النجيلية. نباتات الجوجوبا شجيرات مقاومة للجفاف يصل جذورها إلى حوالي 40م خلال التربة. (Jojoba)
تأثير نقص الماء على النبات :
1- الذبول المؤقت أو الدائم
2- بطء العمليات الحيوية خاصة البناء الضوئي
3- التبكير في النضج مما يؤدي نقص في الانتاج
4- نقص في جودة المنتج
أهم الوسائل المتبعة لمقاومة انخفاض الرطوبة :
1- تقليل كثافة النباتات لكي يزداد نصيب النبات الواحد من الرطوبة الأرضية وذلك في حالة الأمطار. أما في حالة الزراعة الإروائية تقلل المسافة من النباتات فتزداد عدد النباتات في المساحة وتضلل بعضها بعض ويقل البخرنتح.
2- زيادة مصدات الرياح لتقيل سرعة مرور الرياح وبالتالي تقليل البخر.
3- زراعة محصول غطائي بين الأشجار لرفع نسبة الرطوبة الجوية وتقليل البخر.
4- إتباع وسائل حفظ الرطوبة – مثل تقليل الحرارة وإتباع دورات زراعية مناسبة .
5- إختيار المحاصيل المناسبة مثل الدخن الشعير والذرة الرفيعة والشعير في الحبوب والتي تتحمل الجفاف والنخيل والزيتون والتين.
تأثير زيادة نسبة الرطوبة عن الحد اللازم :
1- يؤدي زيادة الماء اللازم عن الحد إلى شغل الفراغات البينية بين الحبيبات وبالتالي تقيل الأكسجين في التربة. كما يزداد نسبة ثاني أكسيد الكربون الناتج من التنفس وتؤدي إلى تنشيط التحلل اللاهوائي وينتج عنه غاز الميثان السام وبالتالي موت النباتات.
2- يؤدي زيادة الماء إلى حدوث نقص في نفاذية الأغشية البلازمية داخل خلايا الشعيرات الجذرية فيقلل الامتصاص ويحدث الذبول الذي يعرف باسم الذبول الفسيولوجي.
3- بطء العمليات الحيوية في النبات
4- تؤدي زيادة الرطوبة إلى ضرورة صرف هذه المياه الزائدة وزيادة تكاليف الإنتاج ورفع مستوى الماء الأرضي.
5- زيادة نسبة الإصابة بالأمراض.
6- تحول النترات إلى نتريت.
7- تتسبب في صرف الاملاح والمواد الغذائية من التربة.
تختلف النباتات في تحملها للرطوبة الزائدة ومن المحاصيل الحساسة القمح – الشعير – فول الصويا ومن المحاصيل التي تتحمل الرطوبة الزائدة: الأرز – الذرة الرفيعة – النخيل.
نوعية مياه الري :
مصادر مياه الري هي الأنهار أو البحيرات أو المياه الجوفية ويتوقف مدى صلاحية المياه على الري على محتواها من الأملاح الذائبة. ويعبر عن الأملاح الذائبة في المياه بمقايس عدة منها درجة التوصيل الكهربائي mm hos/cm (dsimas) أو تركيز الأملاح ppm كمية الأملاح مجم لكل لتر.
mmhos 1 = 640 جزء في المليون ppm
وعموماً تقسم المياه من حيث صلاحيتها إلى
التوصيل الكهربائي(ds)
Ppm
مياه جيدة
صفر – 1
صفر – 50
مياه حدية
1 – 3
500 – 1500
مياه الأنهار
0.2
3000
مياه المحيط
46
35000
وتختلف المحاصيل في مقدار تحملها للأملاح. وتقسم المحاصيل لدرجة تحملها للأملاح على النحو التالي :
محاصيل تتحمل الملوحة
محاصيل متوسط الملوحة
متوسط الحساسية
محاصيل حساسة
الشعير، بنجر السكر، القطن ، النخيل، حشيشة النجيل (النجم)، القمح
الذرة الرفيعة، القرطم، فول الصويا، الزيتون، الجوافة، الذرة الشامية
الدخن ، الأرز ، الفول البلدي ، الفول السوداني، الخيار ، الخس
معظم محاصيل الفاكهة ، الطماطم ، النارنج ، البسلة ، السمسم ، الجذر
15 – 20(ds)
10 – 15(ds)
5 – 10(ds)
أقل من 5(ds)
9600-13000ppm
6000-9000ppm
3000- 6000ppm
(صفر – 3000) ppm
وتختلف الأصناف في داخل النوع الواحد لقدرة تحملها الملوحة.
الرطوبة الجوية : Relative Humidity
يعبر عن الرطوبة الجوية بمقاسين الرطوبة المطلقة والرطوبة النسبية وتعرف الرطوبة المطلقة بأنها كمية بخار الماء الموجود في وحدة الحجم من الهواء. أما الرطوبة النسبية فهي كمية بخار الماء الموجود في الهواء بالنسبة إلى كمية بخار الماء اللازمة للوصول إلى درجة التشبع. وعادة تقاس الرطوبة الجوية في صورة رطوبة نسبية بواسطة الثرموثرين الجاف –رطب.
وتؤثر الرطوبة الجوية على المحاصيل الزراعية على النحو التالي :
أ. تجود أصناف النخيل الطرية في المناطق الرطبة.
ب. تنجح زراعة نخيل الجوز الهند في المناطق الاستوائية الرطبة.
ج. تتغير طبيعة النمو في أشجار الفاكهة فتكون الأشجار مفتوحة في المناطق الرطبة منضغطة في المناطق الجافة.
د. تغير شكل الثمار بتغير نسبة الرطوبة الجوية فتكون ثمار التين مستطيلة في المناطق الرطبة وتصبح ندرة في المناطق الجافة. وفي الذرة الرفيعة نختار الأصناف ذات النورة المفتوحة في المناطق الرطبة والنورة المندمجة في المناطق الجافة.
هـ. تؤثر الرطوبة الجوية في تأثر النباتات بالحرارة. ففي المناطق الرطبة تتأثر النباتات بدرجة أقل بارتفاع درجة الحرارة.
ز. تزداد نسبة الإصابة بالأمراض في المناطق الرطبة عن المناطق الجافة.
و. تؤدي ارتفاع الرطوبة النسبية إلى تقليل احتياجات النبات من الماء.
الرياح Wind
تعرف الرياح بأنها كمية الهواء المتحرك طبيعياً ولها تأثيرات بيئية واسعة فهي تنقل بخار الماء من البحيرات والمحيطات إلى اليابسة مما يؤدي إلى هطول المطر كما تعمل الرياح على فقد الرطوبة عن طريق زيادة التبخير من سطح التربة. وتعتبر الرياح من العوامل التي تؤثر على إنتاج الحاصلات الزراعية وتلعب دوراً هاماً في نقل حبوب اللقاح من نبات لآخر في بعض المحاصيل. كما تؤثر الرياح على بعض العمليات الحيوية مثل النتح.
التأثيرات الفسيولوجية للرياح
للرياح تأثير واضح على عملية تبادل الغازات ما بين الغلاف الجوي وورقة النبات عبر الثغور. كما أن فقد الماء من الورقة يكون بتأثير الرياح فهي تعمل على تقليل سمك طبقة الهواء الرطبة المحيطة بالورقة أو إزالتها مما يسرع من انتشار بخار الماء خارج الورقة عبر الثغور فيما يعرف بالنتح مما يزيد من الاحتياجات المائية للنبات. كما تعمل الرياح على تغيير درجة حرارة الورقة مباشرة عن طريق نقل كتلة الهواء لتلامس الورقة مما يجعل درجة حرارة الورقة مقاربة لدرجة حرارة الهواء. يتأثر شكل الورقة بالرياح فالأوراق التي تتعرض للرياح تصبح أقل مساحة وأكثر سمكا ونسبة فقد الماء فيها منخفضة نسبة لوحدة المساحة. وتؤثر الرياح على شكل النبات فالنبات الذي يتعرض إلى رياح جافة بصفة متكررة يكون أقل حجما (متقزم) مقارنة بنبات من نفس النوع ينمو في منطقة لا تهب فيها الرياح. يعود سبب التقزم إلى أن الخلايا ليس بها ماء كاف لتتمدد إلى حجمها الكامل كما أن نقص الرطوبة يعيق انقسام الخلايا.
التأثيرات الميكانيكية للرياح
يؤدي حدوث الرياح إلى رقاد النباتات و كسر الفروع و سقوط الثمار وأحياناً لإقتلاع الأشجار وبالتالي تقليل المساحة الخضراء. وقد يعزى التأثير الضار للرياح على النبات إلى المواد التي تحملها الرياح فعلى سبيل المثال الرياح التي تهب في المناطق الساحلية من البحر تحمل الملح والرمل والتي يمكنها قتل البراعم والأوراق، كما أن حبيبات الرمل المحمولة في الرياح تزيل اللحاء من الأشجار مما يؤدي لموتها.
تعرية التربة (Soil erosion)
تعمل الرياح على إزالة الطبقة السطحية للتربة والغنية بالمواد العضوية فيما يعرف بعملية التعرية ونقلها إلى أماكن أخرى مما يفقد هذه الأراضي خصوبتها مع الوقت وتدهور إنتاجيتها. كذلك تؤدي الرياح إلى تحريك الكثبان الرملية و تغطية النباتات. وتعتبر مشكلة أساسية على المنحدرات و الأراضي المتموجة حيث ينقل سنوياً ملايين الأطنان من الترسبات من هذه المنحدرات و تتجمع في الوديان و خزانات المياه و الأراضي الزراعية. ومن آثرها:
1- جرف التربة الغنية بالعناصر الغذائية من الأراضي الزراعية والمراعي الطبيعية.
2- نقل ترب غير مرغوبة إلى تربة صالحة وغنية متتجمع فوقها فتصبح غير صالحة.
3- تغطية الطرق و الأسيجة والمزارع مما يؤدي إلى خسائر مادية كبيرة.
4- زيادة غطاء التربة للبذور المغمورة مما يعيق إنباتها.
للوقاية من التأثيرات الضارة للرياح هناك العديد من الوسائل المستخدمة مثل :
1- زراعة مصدات الرياح وهي أشجار سريعة النمو تزرع في خطوط حول الحقول في صفوف مفردة أو مزدوجة في الجهات التي تهب منها الرياح وعادة ما تستخدم أشجار الكازورينا Causarina spp و الكافور Euclyptus والأثل (شكل )
شكل ( ): زراعة مصدات الرياح في صفوف متتالية.
2- زراعة أشجار الفاكهة في صفوف متقاربة لتحمي بعضها كما تعمل على تخفيض سرعة الرياح عند مرورها.
3- زراعة محاصيل تغطية أو ترك بقايا المحصول السابق وذلك لحماية التربة من الانجراف بتأثير الرياح أو المطر.
4- تقليل عمليات الحراثة و منع عمليات إثارة التربة.
5- أستخدام الحواجز (barriers) الصناعية مثل الشباك السلكية المتعددة الأطوال (1-6م) والتي تخفض سرعة الرياح بنسبة 30-50 % (شكل ) كما يمكنها حماية المحاصيل من تأثيرات الرياح التي تهب من البحر والمحملة بالاملاح.
شكل ( ): استخدامالشباك السلكية لمقاومة التأثيرات الضارة للرياح على المحاصيل المزروعة.
العوامل الأرضية Soil factor
تعرف التربة الزراعية بأنها الطبقة الرفيعة من سطح الأرض والتي تنمو فيها جذور النباتات وتأخذ منها الماء والعناصر الغذائية وللتربة ثلاث خصائص رئيسية تعلب دوراً هاماً في نمو وإنتاج المحاصيل هي :-
أ- الخصائص الطبيعية :
وتشتمل عدة عوامل للتربة أهمها: القوام – البناء – الحرارة – الماء – الغازات
تركيب (قوام) التربة(Soil texture)
قوام التربة هو اصطلاح يعبر عن درجة نعومة أو خشونة حبيبات التربة باستخدام النسب المئوية لمجاميع حبيباتها الرئيسية وهي حبيبات كل من الرمل (Sand) والغرين (Silt) والطين (Clay) الموجودة في حجم من التربة. يتراوح قطر حبيبة الطين إلى أقل من 0.002 مم بينما يكون قطر حبيبة السلت متوسطا ويتراوح ما بين 0.002 - 0.05 مم أما حبيبة الرمل فتعتبر الأكبر حجما حيث يتراوح قطرها ما بين 0.05 - 2 مم. وهناك عدة مقاييس لتقييم حجم الحبيبات وتعريفها ، منها النظام الدولي (International system) والذي يعتمد علي تحديد قطر الحبيبات كما يلي :
المجموعة
Fraction
قطر الحبيبات ( مم )
Diameter of particles( mm )
الحــصي Gravel
اكبر من 2
الرمل الخشن Coarse sand
2 – 0.2
الرمل الناعم Fine sand
0.2 – 0.02
السـلت Silt
0.02 – 0.002
الطين Clay
أقل من 0.002
الترب التي تتكون في معظمها من الطين تدعى تربا طينية أما تلك التي يسود تركيبها جزء كبير من الجزيئات الكبيرة فتعرف بالترب الحصوية. إن تركيب التربة يؤثر على العديد من خواص التربة الأخرى مثل بناء التربة، كيمياء التربة وكذلك الفراغات البينية في التربة. يمكن تصنيف الترب بعد معرفة نسبة المكونات (السلت، الرمل، الطين) . ويتم تعيين قوام التربة بواسطة التحليل الميكانيكي ، وهي عملية تهدف إلى فصل عينة التربة إلي مجاميع حبيباتها الرئيسية الثلاث حسب حجمها ثم يستخدم مثلث التربة لتحديد نوعية التربة كما في الشكل ( ) . ولقوام التربة تأثير بالغ علي معظم خواص التربة الفيزيائية والكيميائية والحيوية. إذاً تقسم الأراضي حسب قوامها إلى أراضي طينية – سلتية – رملية وفيما بين هذه الأقسام الرئيسية توجد أقسام فرعية . والأراضي الرملية لا تحتفظ بكثير من الرطوبة ولكنها تدخل الماء والهواء خلالها بسهولة بينما الأراضي المحتوية على نسبة عالية من السلت تعتبر ذات فعالية لإنتاج المحاصيل لأنها وسط بين الأراضي الرملية والطينية وتحتفظ بالرطوبة بدرجة جيدة كذلك فإنها جيدة التهوية.
شكل ( ) مثلث التربة المستخدم في تحديد قوام التربة بعد معرفة نسبة المكونات لبعضها
بناء التربة (Soil structure)
يعرف بناء التربة على أنه الهيئة (الشكل) التي تتجمع فيها حبيبات التربة مع بعضها. هناك العديد من الأشكال التي تتكتل فيها حبيبات التربة معا مثل الشكل الحبيبي (Granular)، الشكل الطبقي المتراكم (Platy)، الشكل(Blocky) والشكل الموشوري(Prismatic) كما في الشكل ( )
شكل ( ) أشكال تجمع حبيبات الطين مع بعضها
تجمع حبيبات التربة وشكل تكون الكتل يؤثر على مسامية التربة وبالتالي التأثير على تهوية التربة وعلى قابليتها للاحتفاظ بالرطوبة. إن المواد العضوية التي تفرز بواسطة جذور النباتات أو بواسطة الميكروبات أثناء عملية تحلل البقايا النباتية تعمل على تجميع حبيبات التربة مع بعضها. ويؤثر بناء التربة على نفاذيتها للماء ففي الترب التي يكون بنائها حبيبيا (Granular) سريع النفاذية، بينما التربة ذات التجمعات المتناثرة Blocky والموشورية(Prismatic) متوسطتا النفاذية للماء بينما نجد التربة ذات التركيب الطبقي المتراكم (Platy) بطيئة النفاذية حيث يبقى الماء على سطح التربة لفترة طويلة.
لون التربة Soil color
يعتبر لون التربة من الخصائص الفيزيائية للتربة والذي يمكن عن طريقه التمييز بين الترب. وغالبا ما يكون سطح الترب المعدنية ذو لون غامق مما يدل على وجود المادة العضوية. في الأقاليم المعتدلة فإن اللون الأسود البني واللون البني الغامق خاصة في القطاع A يدل على المادة العضوية. وعلى العموم فلون التربة الغامق لا يشير إلى وجود المادة العضوية فالترب البركانية ذات لون أسود بسبب أصلها الذي يعود للصخور البازلتية. أما الترب الحمراء والصفراء فتستمدان هذا اللون من وجود أكاسيد الحديد، والألوان الفاتحة تشير إلى جودة الصرف والتهوية. تتزايد الألوان الحمراء والصفراء في الترب من الأقاليم الباردة باتجاه خط الاستواء.
ب- الخصائص الكيميائية للتربة :
ويقصد بها العناصر الغذائية الموجودة في التربة وتفاعلاتها ومدى سهولة إمتصاصها بالنباتات المختلفة. ويتأثر نمو وإنتاج المحاصيل المختلفة أو عدمها. تشمل الخصائص الكيميائية للتربة ما يلي :
1- حامضية وقاعدية التربة (pH)
يعبر عن حموضة التربة بالرقم الهيدروجيني (pH ) ويعرف الـ pH للتربة بأنه اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدروجين النشطة في محلول التربة . معظم الترب لها pH يتراوح من4-8 وقد يكون أعلى من ذلك أو أقل في بعض الترب. على سبيل المثال فالترب الملحية لها pH يتراوح من 7.3- 9.5 وبعض الترب الحامضية لها pH منخفض جدا يتراوح من 2.8-3.9. الترب الزراعية لها pH منخفض نتيجة لعمليات إضافة الأسمدة باستمرار مثل نترات الامونيوم والأسمدة المحتوية على الكبريت. في الأسمدة النيتروجينية تقوم كائنات التربة بإطلاق آيونات الهيدروجين (H+) مما يؤدي إلى زيادة حامضية التربة والحلول محل كاتيونات التربة .لتعديل pH التربة الحامضية يتم إضافة كربونات الكالسيوم أما في الترب القاعدية فتتم إضافة الكبريت . التأثير المباشر لـpH التربة على نمو النبات محدود جدا لكن التأثير الغير مباشر أعلى حيث أن المعادن السامة في التربة كالألمنيوم والمنجنيز تتأثر بحموضة التربة وقاعديتها. يؤثر pH التربة على توفر العناصر الغذائية للنبات شكل ( ) وكذلك على نشاط كائنات التربة. العناصر المغذية كالنيتروجين والفسفور والكبريت تتأثر بالـ pH. عند الـ pH المتعادل والذي يتراوح من 6.5-7.5 تكون معظم العناصر الغذائية متاحة للنبات.
يؤثر أيون الهيدروجين( pH ) بالتربة تأثيرات كيميائية هامة مثل تأثيرها علي مدي تيسر العناصر والتبادل الكاتيوني بالتربة وكذلك تحلل المواد العضوية والنشاط الحيوي بها. وتختلف التربة في حموضتها ويرجع سبب الاختلاف بنسبة كبيرة إلي اختلاف محتواها من الأملاح المختلفة و كاتيوناتها المتبادلة والذائبة في محلول التربة ( ففي حالة زيادة الصوديوم المتبادل في محلول التربة يرتفع الرقم الهيدروجيني ويصبح تفاعل التربة قاعديا وخاصة في المناطق الجافة ولكن عند زيادة أيونات الهيدروجين أو الألومنيوم المتبادلين ينخفض الرقم الهيدروجيني ويصبح تفاعل التربة حامضيا ) وكذلك التغير في المحتوي المائي للتربة .
ويختلف رقم حموضة التربة ( pH ) في المناطق المختلفة ففي ترب المناطق الرطبة وشبه الرطبة يكون الرقم الهيدروجيني منخفضاً و تكون التربة حامضية بخلاف ترب أراضي المناطق الجافة ذات الرقم الهيدروجيني المرتفع .
شكل ( ) العلاقة ما بين pH التربة وتوفر العناصر الغذائية للنبات في التربة
2- التوصيل الكهربائي (Electric Conductivity) (EC)
يعتبر تقدير الأملاح الكلية الذائبة في مستخلص التربة من التقديرات الرئيسية الهامة للحكم علي درجة ملوحة التربة. وتقدر الأملاح في محلول التربة بواسطة قياس التوصيل الكهربائي. كما أن تأثير الأملاح لا يتوقف علي كميتها في التربة فقط بل علي نوعية تلك الأملاح. وتختلف كمية الأملاح الذائبة والموجودة بالتربة من تربة لأخرى ويرجع ذلك إلي ظروف تكوين التربة ونوعها. كما يؤدي الغسيل المستمر في الترب بواسطة ماء الري إلي غسيل الأملاح وإحلال الهيدروجين محل جزء من الكاتيونات المدمصة علي أسطح حبيباتها .
ومن التأثيرات السلبية للتركيزات المرتفعة والعالية من الأملاح في محلول التربة :
1. زيادة الضغط الأسموزي وهذا يقلل من قدرة النبات علي امتصاص الماء والأملاح من التربة .
2. حدوث السمية ببعض الأملاح للنباتات النامية بالتربة .
3. تقليل معدل التبادل الكاتيوني في محلول التربة
4. يؤدي ارتفاع نسبة الصوديوم المدمص إلي سوء خواص التربة .
بنيت فكرة هذه الطريقة علي أن التوصيل الكهربائي للمحلول المائي يزداد بزيادة أيونات الأملاح الذائبة فيه ، أي بزيادة تركيزها ويستعمل جهاز قياس التوصيل الكهربائي Electric Conductivity Meter لتحديد ذلك . الوحدات المستخدمة لقياس التوصيل الكهربي للمحلول المائي عبارة عن mhos / cm) ) موز / سم ) وهي تساوي 1000 ملليموز / سم ( 10 3 mmhos / cm ) وتساوي أيضا مليون ميكروموز / سم ( 106 µmhos / cm ) .
للتحويل إلي تركيز الأملاح بالمحلول بالملليمكافئ / لتر = التوصيل الكهربي بالملليموز / سم × 10 .
للتحويل إلي تركيز الأملاح بالمحلول كجزء في المليونppm (ملليجرام/لتر)= التوصيل بالملليموز / سم × 640
وللتحويل إلي تركيز الأملاح بالمحلول بالضغط الأسموزي = التوصيل الكهربي بالملليموز / سم × 0.36.
3- السعة التبادلية الكاتيونية (Cation Exchange Capacity)(CEC)
تكون الأجزاء الصلبة ما يزيد عن 50% من حجم التربة أما الحجم المتبقي فيملأ بالماء والهواء. تعرف السعة التبادلية الكاتيونة انها الدرجة التي تستطيع عندها التربة امتصاص وتبادل الكاتيونات والتي تحمل شحنة موجبة مثل NH4+, K+, Ca2+, Fe2+, أما الانيونات فهي التي تحمل شحنة سالبة مثل .NO3-, PO42-, SO42 (شكل ). تتميز حبيبات الطين والمادة العضوية (Organic matter) بوجود شحنات سالبة على سطوحها . الكاتيونات المعدنية يمكن أن تدمص إلى الشحنات السالبة وعند ذلك فليس من السهولة فقدها في الماء بعملية الترشيح (Leached) وكذلك تكون متاحة للامتصاص بواسطة جذور النبات. أن هذه المواد المعدنية الموجودة على سطح حبيبة الطين يمكن استبدالها بكاتيونات أخرى اعتمادا على نوع الشحنه.
ِشكل ( ): السعة التبادلية الكاتونية واهميتها في تبادل العناصر بين التربة وجذور النبات
ج- الخصائص العضوية للتربة :
والمقصود به نسبة المادة العضوية وما تحتويه التربة من الكائنات الحية الدقيقة.
المادة العضوية في التربة Organic matter
تحتوي جميع أنواع الترب علي مواد عضوية بنسب مختلفة والمادة العضوية بالتربة هي كل مادة ذات منشأ نباتي أو حيواني كبقايا النباتات و الحيوانات والتي لم تتحلل أو التي تحللت جزئيا. وللمادة العضوية دور هام في تحسين الخواص الفيزيائية والكيميائية للتربة فهي تشكل مصدرا هاما للعناصر الغذائية اللازمة لنمو النبات عند تحللها ولها دور منظم في حموضة التربة pH وتعمل علي زيادة السعة التبادلية للكاتيونات كما ترفع قدرة التربة علي حفظ الماء وتحسين بنائها .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق