علاقة العوامل البيئية بنمو المحاصيل الحقلية ـ المــاء ـ

يعتبر توفر الماء من المطر أو الري من أهم العوامل التي يرتكز عليها قيام زراعة المحاصيل الحقلية في العالم، فالمناطق التي يتوفر فيها الماء تمتاز بتنوع المحاصيل بينما المناطق الشحيحة المياه لا تنجح فيها الا أنواع محدودة من المحاصيل ذات انتاجية منخفضة ويتعذر انتاج المحاصيل الاقتصادية في المناطق القاحلة، والماء هو الوسط الذي تحدث فيه جميع التفاعلات الحيوية والكيمياوية بالنبات كما يؤثر الماء على صفات التربة الطبيعية والحيوية والكيمياوية. ويمكن تلخيص اهمية الماء في حياة النبات بأربعة نقاط رئيسية.

1- الماء هو أحد مكونات البروتوبلازم الرئيسة حيث يشكل 85-95 ٪ من الانسجة النامية للنبات.

2- الماء عامل ضروري في عملية التركيب الضوئي والهضم لتحويل النشأ الى سكر.

3- الماء مذيب للأملاح والغازات والمواد الاخرى التي يمتصها النبات وتنتقل خلال خلاياه.

4- الماء ضروري لحفظ خلايا النبات في حالة انتفاخ وجعل الاوراق تحتفظ بشكلها وفتح وغلق الثغور مما يساعد على انتشار غاز ثاني اوكسيد الكاربون للمساهمة في عملية التركيب الضوئي، كذلك فان انتفاخ الخلايا الحارسة يساعد على فقدان الماء بالنتح والتبخر. ولمعرفة اهمية الماء لحياة المحاصيل الحقلية لا بد من التعرف على الصور التي يوجد عليها الماء في الجو وكذلك الحالات التي يوجد عليها في التربة.

الرطوبة الجوية - يقصد بالرطوبة الجوية بخار الماء الذى يحمله هواء الجو وتنشأ الرطوبة الجوية من انطلاق جزيئات الماء من الاسطح المعرضة للجو بواسطة التبخر ومن النباتات بواطة النتح والتبخر ويعبر عن الرطوبة الجوية بتعبيرات مختلفة مثل الرطوبة المطلقة، الرطوبة النسبية، ونقص ضغط بخار الماء. فالرطوبة المطلقة هي كمية بخار الماء الموجودة في حجم معين من الهواء وتقاس بعدد الغرامات من الماء الموجودة في متر مكعب من الهواء.

أما الرطوبة النسبية فهي كمية بخار الماء الموجودة في الجو مقدرة كنسبة مئوية من كمية بخار الماء الكلية التي يمكن ان يحملها الجو في درجة التشبع تحت درجة حرارة وضغط معينين. والجو المشبع بالرطوبة تكون رطوبته النسبية ۱۰۰٪ ولا يمكن ان يتحمل اي كمية اخري من بخار الماء. وكلما انخفضت الرطوبة النسبية في درجة حرارة وضغط معلومين كلما زادت قابلية الهواء لاستيعاب كمية اكبر من بخار الماء ويصبح عدد جزيئات بخار الماء المفقودة من سطح مائي عند درجة التشبع مماثلا لعدد جزيئات الماء التي تعود الى السائل.

وحيث ان الرطوبة النسبية تتأثر بدرجة الحرارة لذلك فأنها تختلف خلال اليوم وخلال الفصول الاربعة فالرطوبة النسبية شتاء هي أكثر منها صيفاً. وأحيانا رغم تماثل الرطوبة النسبية فقد تكون الظروف غير متماثلة الا اذا كانت درجات الحرارة واحدة. لذلك يستخدم اصطلاح نقص ضغط البخار ويقصد به الاختلاف بين الضغط الحقيقي لبخار الماء في الهواء الجوي وضغط بخار الماء عند تشبع هذا الحيز ببخار الماء بنفس درجة الحرارة.

وتؤثر على الرطوبة الجوية عدة عوامل مثل درجة الحرارة ، الرياح ، الغطاء النباتي فالحرارة المرتفعة والرياح الجافة تقلل من الرطوبة النسبية، بينما تزداد الرطوبة النسبية في الجو المحيط بالنباتات بزيادة الغطاء النباتي حيث يفقد الماء من النباتات عن طريق النتح وكل ذلك له تأثير على نمو المحاصيل وانتاجها.

اما الرطوبة الجوية فهي الاخرى تؤثر على نمو المحاصيل فيزداد النتح من النباتات بقلة الرطوبة النسبية في الجو وقد يحصل تساقط الأزهار بعض المحاصيل او عدم اخصاب لبعضها الأخر وبالتالي انخفاض في الحاصل خاصة اذا رافق انخفاض الرطوبة الجوية جفاف التربة.

ومن الناحية الاخرى فان زيادة الرطوبة الجوية قد تكون عاملاً لانتشار بعض الامراض مثل أصداء الحنطة وتأخير النضج. اما الامطار الغزيرة فقد تسبب تلفا للمحاصيل الحلقية.

الاشكال التي يكون عليها بخار الماء الجوي:

ان بخار الماء الموجود في الجو يتكثف على أشكال مختلفة هي السحاب ، المطر البرد ، الثلج ، الندى ، الضباب ، فالندى هو عبارة عن قطرات الماء التي تتكاثف على الاسطح الباردة. اما الضباب فهو عبارة عن بخار الماء المنتشر في الجو والذي يتكاثف قريباً من سطح الارض. ويحصل الندى عادة اذا كان الجو صاحيا والهواء ساكنا فاذا انخفضت درجة حرارة الهواء الملامس لسطح الارض الى ما فوق الصفر المئوي بقليل تكون الندى ، اما اذا اصبحت دون الصفر يتكون الصقيع ويمكن ان يستفيد النبات من الندي من ناحيتين الاولي انه يمكن ان يمتصه النبات ويرطب الاوراق والثانية انه يخفض درجة حرارة الجو ويقلل من التبخر والنتح.

كمية الامطار وتوزيعها:

ليس المهم فقط أن تكون كمية الامطار كافية خلال الموسم حسب احتياجات المنطقة وتوزيعها خلال فصول السنة. ويظهر تأثير كمية الامطار بوضوح في المناطق التي يتعادل متوسطها مع الكمية الضرورية لإنتاج المحصول كما هو الحال في المناطق نصف الجافة. ففي هذه الحالة يقل المحصول كثيرا اذا كانت الامطار في احدى السنوات اقل من المعدل. ويكون الضرر اكبر اذا رافق سنوات الجفاف ارتفاع درجات الحرارة مما يساعد على فقد الرطوبة من التربة فيزداد الضرر على المحاصيل.

ويختلف معدل سقوط المطر السنوي في مناطق العالم من ۰٫۰۲ انج (0.51 ملم) في بعض المناطق الصحراوية في شيلي الي 905 انج سنويا (۲۲۹۸۷ ملم) في بعض اقسام الهند. وقد قسم العالم بالنسبة لكمية سقوط الامطار الى ثمانية مناطق كما هي في الجدول التالي.

جدول يبين تقسيم العالم الى مناطق حسب كمية الامطار السنوية

ويتضح من الجدول اعلامه انه نحو 55 ٪ من مساحة الاراضي في العالم تعتبر جافة ونصف جافة تستلم اقلي من 500 ملم مطر سنويا و 14 ٪ رطبة ذات مطر سنوي 1500 ملم فأكثر.

وقد لوحظ في بعض مناطق زراعة الحنطة في الولايات المتحدة الاميركية ان فشل المحصول يتوقف على كمية الامطار الساقطة خلال الموسم، وفي دراسة اجراها العالمان (1938) Mathews and Brown على انتاج الحنطة في 43 محطة في السهول العظمي في الولايات المتحدة وجدا ان محصول الحنطة يفشل اربعة سنوات من كل خمس سنوات اذا كان معدل ما يسقط من الامطار في الموسم ۳۳۰ ملم. اي احتمال فشل المحصول 80٪ ويمكن عرض المعلومات التي أمكن التوصل اليها بالجدول التالي.

جدول يبين معدل سقوط المطر السنوي وفشل محصول الحنطة.

يظهر من الجدول اعلاه انه عندما تكون كمية الامطار الساقطة خلال الموسم 330-378 ملم تكون مؤثرة على كمية الحاصل وان احتمال الفشل هو نحو 75٪ اما اذا كانت الامطار 381 - 404 ملم فان الفشل يكون نحو 50٪ وعندما تكون كمية الامطار السنوية 483 ملم يكون احتمال الفشل هو 25٪. ومع هذا فان هذا التقدير يختلف من منطقة لأخرى حسب درجة الحرارة والتبخر وتوزيع المطر خلال الموسم.

وقد درس Mathews and Brown العلاقة بين كمية محصول الحنطة وكمية الماء التي يستخدمها النبات من الامطار ومن التربة خلال موسم النمو من الزراعة حتى الحصاد وتوصلا الى المعادلة التالية في حساب محصول الحنطة.

الحصول (بالبوشل) = (الماء المستعمل بالانج – 7.13) ÷ (0.35)

علماً بان بوشل الحنطة يعادل 59.6 كغم، وقد وجد من استخدام هذه المعادلة بان 10 انجات (254 ملم) من الماء (من الامطار ومن التربة) لا تعطي محصولا يذكر

حيث يجب ان يتوفر 14 انج علي الاقل (345 ملم) لكي يعطي الايكر ۲۰ بوشل (1345 كغم / هكتار) و ۱۷ انج ( 432 ملم) تعطي ۳۰ بوشل ( 2216 كغم / هكتار).

أما العالم Cole فقد درس العلاقة بين حاصل الحنطة الربيعية في السهول العظمى الشمالية من الولايات المتحدة وكمية الامطار السنوية مستخدماً المعادلة التالية:

كمية المحصول = (كمية الامطار بالانجات – 8.02 ) × 2.19.

أي ان ٨ انج (203 ملم) من المطر خلال السنة لا تعطي محصولاً وكل انج واحد من المطر (25.4 ملم) فوق ذلك يعطي 2.19 بوشل (59.6 كغم) من الحنطة.

ويتضح مما سبق ان المناطق التي تتوفر فيها الامطار يمكن ان يزرع فيها المحصول سنويا أما المناطق القليلة الامطار فلا بد من ترك الارض بدون زراعة لغرض توفير وخزن الماء بالأرض فقد تترك الأرض سنة أو سنتين بدون زراعة (بور) ويعتمد ذلك على نوع التربة ومناخ المنطقة ومعدلات سقوط الامطار فيها وتوزيعها مع الاخذ بنظر الاعتبار اتباع الدورات الزراعية المناسبة وقلب بقايا المحصول السابق وغيرها للمحافظة على رطوبة التربة .

تقسيم النباتات حسب حاجتها للماء:

تقسم النباتات من حيث علاقتها بالماء الى ثلاثة اقسام رئيسية هي:

1- نباتات مائية Hydrophytes

وهذه نباتات تعيش في وسط مائي دائم او المستنقعات وتعرف عندئذ باسم Aquatic plants او انها تعيش في ترب غدقة لا يمكن للنباتات الأخرى العادية ان تنمو فيها ويطلق على هذه المجموعة Bog plants.

وتكون النباتات المائية على عدة مجاميع حسب طبيعة حياتها فأما ان تكون مغمورة بالماء وتسمى بالمغمورة Submerged plants او طافية على سطح الماء وتسمى بالنباتات الطافية Floating Plants او انها تعيش في وسط مائي غير عميق جذورها في التربة واقسامها الحضرية خارج الماء وتسمى Emergent hydrophytes Anchored ومن الامثلة على النباتات المائية البردى Typha angusteta والقصب Phragmites communis والرز Oryzae spp. وبصورة عامة تتصف النباتات المائية بان خلاياها كبيرة رقيقة الجدران. الثغور عديدة موجودة بصورة رئيسة على السطح العلوي من الورقة. والمجموع الجذري لها صغير.

٢- نباتات عادية (أو متوسطة الجفاف Mesophytes).

وتشمل اهم النباتات الموجودة فوق سطح الارض من الناحية الاقتصادية وتدخل بضمنها المحاصيل الحقلية وبعض اصناف الرز. ولكي تنمو هذه النباتات وتعطي حاصلا اقتصادياً تحتاج الى رطوبة معتدلة وتهوية جيدة حول الجذور. وتمتاز بان المجموع الجذري لها كبير ومنتشر يساوي او يزيد علي المجموع الخضري ويمكن تمييزها عن مجموعة النباتات التي تليها (الصحراوية) بانها تصل درجة الذبول المستديم عندما تفقد ٢٥٪ من محتوياتها من الملاء.

3- نباتات صحراوية Xerophytes.

وهذه النباتات تستطيع ان تتحمل فترة جفاف لمدة طويلة دون ان يؤثر ذلك تأثيرا بالغا على نموها وتتميز بان الذبول المستديم لها يحصل عندما تفقد 50 -75 ٪ من محتوياتها من الماء وتستطيع ان تعيش في ظروف جفاف التربة لعمق 25 خلال موسم النمو.

وتتكيف النباتات الصحراوية لكي تتحمل ظروف البيئة القاسية من شدة الحرارة، والجفاف واكثر اعضاء النبات تحورا هي الورقة حيث يكون السطح مختزلاً والشكل ابرياً لتقليل النتح مع نقص في عدد الثغور وتغطية اجزاء النبات الخضرية بشعيرات لتقليل التبخر والبشرة مغطاة بطبقة سميكة من الكيوتكيل مع زيادة في الانتشار الرأسي والافقي للمجموع الجذري.

وبعض النباتات الصحراوية مهمة من الناحية الزراعية حيث انها تصلح للرعي ومن امثلتها  Phalaris spp. Stipa spp. Agropyron spp.

تقسم النباتات الصحراوية الى قسمين رئيسيين هما:

1- الحوليات قصيرة العمر Ephemeral annuals: وهذه نباتات حولية تنمو خلال الشتاء وعند سقوط المطر فتنبت البذور وتنمو وتنضج ثم تجف وتنثر بذورها عند حلول فصل الصيف.

2- النباتات الغضة Succulent plants: وهذه نباتات صحراوية معمرة تستطيع ان تخزن الماء في اوراقها وسيقانها السميكة فتتحمل الجفاف الطويل في المناطق الصحراوية والجافة ومن امثلتها الصبير.

ماء التربة ومدى استفادة المحاصيل منه:

يوجد الماء في التربة على عدة صور هي:

1- الماء الهايكروسكوبي Hygroscopic water:

وهو عبارة عن كمية الماء التي تبقى ملتصقة بحبيبات التربة بعد تجفيفها بالهواء. وهى غير قابلة للامتصاص بواسطة جذور النبات الا بنسبة ضئيلة لأن جزيئات الماء ترتبط بحبيبات التربة بقوة اكبر من قوة امتصاص الجذور لها ويمكن ان يفقد هذا الماء من التربة في حالات الجفاف الشديدة.

2- الماء الشعري Capillary Water:

وهو عبارة عن الماء الذي يغلف حبيبات التربة بما فيها الماء الهايكروسكوبي وتحتفظ به حبيبات التربة حولها ضد خاصية الجذب الارضي. ويتحرك الى أعلى بفعل الخاصية الشعرية. ويعتبر هذا الماء متيسرا Aviaileile للنباتات حيث يمكن للنبات ان يحصل عليه، ويعتبر من الناحية العملية المصدر لجميع الماء الذي يمتصه النبات من التربة

3- ماء الجذب الارضي Gravitational Water:

وهو الماء الموجود في المسافات البينية بين حبيبات التربة على حالة حرة متحركة حيث لا يمكن لحبيبات التربة ان تحتفظ به وهذا الماء يتجه في حركته الى الاسفل بفعل الجاذبية الارضية ويتجمع في باطن الارض ويعمل على رفع مستوى الماء الارضي، ولا يستفيد منه النبات الا في حالة تعاقب سقوط الامطار الخفيفة بفترات متعاقبة.

4- بخار الماء Water vapor:

ويوجد في المسافات البينية غير المشغولة باي ماء آخر وهو أحد مكونات الهواء الأرضي وتكون استفادة النبات منه محدودة وبصورة غير مباشرة، وطالما وجد الماء الشعرى في التربة فان جو التربة يكون مشبعاً ببخار الماء.

رطوبة التربة:

للتعرف على رطوبة التربة لا بد من توضيح بعض الاصطلاحات وهي:

السعة الحقلية: Field Cappacity:

وهى اكبر كمية من الماء يمكن ان تحتفظ بها التربة ضد الجاذبية الارضية بعد تسرب الماء الزائد من التربة الى اسفل بفعل الجاذبية. وتصل التربة هذه الحالة بعد 2-3 يوم من الري او بعد مطرة غزيرة. والسعة الحقلية تختلف باختلاف نسجة التربة. وتتراوح بين 5-40 ٪ لمعظم الترب. وتستطيع النباتات ان تمتص الماء من التربة في حالة عدم اضافة الماء اليها الى ان تصل مرحلة الذبول ويظهر الذبول اولا في الوقت الحار من النهار ثم يصبح الذبول دائميا بحيث ان النباتات الذابلة لا تعود الى حالتها الطبيعية بإعادة توفر الرطوبة في التربة وتسمى هذه الحالة نقطة الذبول المستديم Permenant wilting Point ويمكن تعريف نقطة الذبول بانها ادني مرحلة يمكن للنبات امتصاص الماء عندها، وتظهر على النباتات في هذه النقطة علامات الذبول ولا يعود النبات الى حالته الطبيعية ويتوقف نموه رغم أضافة الماء الى التربة.

النسبة المئوية للذبول المستديم Permenant wilting percentage ويقصد بها النسبة المئوية للماء المتبقي في التربة عندما يحصل الذبول المستديم وتختلف نسبته من 1-15 ٪ حسب نسجة التربة.

الماء المتيسر Available water:

وهو الماء الذي تمثل السعة الحقلية حده الاعلى ويمثل الذبول المستديم حده الادنى. او هو الفرق بين الماء الموجود في التربة عند السعة الحقلية والماء الموجود عند نقطة الذبول وهو الماء الذي يجب العمل على توفره بمنطقة الجذور خلال عمليات ري المحاصيل.

توازن الماء الداخلي Internal Water balance:

يتحدد نمو النبات بدرجة كبيرة بالتوازن المائي الداخلي حيث ان جميع العمليات الفسلجية تتوقف عليه وهو التوازن بين امتصاص الماء وفقده من النبات.

ويحصل نقص للماء الداخلي في النبات عندما يفقد الماء عن طريق النتح بكمية اكبر مما يمتصه النبات عن طريق الجذور.

ويعتمد النتح على عدة عوامل تشمل مساحة الورقة تركيب الورقة سمك طبقة الكيوتين الفترة التي تبقى فيها الثغور مفتوحة، وكذلك على العوامل المناخية من درجة الحرارة والرياح وغيرها.

أما امتصاص الجذور للماء فانه يعتمد على حجم المجموع الجذري، سرعة النتح، رطوبة التربة، تركيز محلول التربة، قوة الشد لرطوبة التربة Soil moisture tension وتميل سرعة امتصاص النبات للماء من التربة للانخفاض عندما تصبح اقل من سرعة النتح من النبات نظرا لمقاومة الماء للحركة الى الجذور ، ففي الايام الحارة المشمسة يحصل نقص في الماء للنبات Water dificit يعوض بالامتصاص الذى يحصل خلال الليل. ولكن عندما تستمر رطوبة التربة بالانخفاض يصبح امتصاص الماء بطيئا حتي يتعذر بعد ذلك تعويض نقص الماء الداخلي للنبات ويتوقف عندئذ نمو النبات وتتعقد الحالة عندما يصاحبها زيادة في النتح خلال الجو الحار المصحوب بهبوب الرياح حتى ولو كانت رطوبة التربة متوفرة. لذلك فان التوازن المائي الداخلي هو اهم عامل بالنسبة لنمو النبات وقد وجد من الدراسة على قصب السكر ان كمية الرطوبة في اغماد الاوراق الحديثة التكوين دليل حي علي التوازن المائي الداخلي وعلى حالة النبات العامة.

الاستهلاك المائي او الاحتياج المائي الحقيقي (التبخر - نتح الفعلي)

 (Consumptive use or real water- requirement (Acual Evapotranspiration

يتحدد الاستهلاك المائي للمحصول بعوامل ثلاث هي:-

1- اقصي تبخر - انتح.

2- النظام الرطوبي للتربة.

3- طبيعة المحصول وتفاعلاته الوظيفية ( الفسلجية ) تجاه نقص الرطوبة Moisture stress . ان العلاقة بين التبخر - نتح الفعلي ونظام رطوبة التربة تتأثر بتركيب التربة Soil structure وقوة احتفاظ التربة للماء Water holding Capacity  وطبيعة المحصول، وبسرعة جهد التبخر نتح evapotranspiration Potential. فعندما تكون كمية الماء المجهز للنبات في الحالة المثلى، تحاول ثغور الورقة ان تبقى مفتوحة خلال النهار ويصبح فقدان الماء عندئذ مساوياً تقريباً للتبخر من سطح مائي مفتوح. وعندما يزداد الشد الرطوبي للتربة تنغلق الثغور نسبيا فيقل النتح ويصبح التبخر - نتح الفعلي Actual evapotranspiration اقل من التبخر – نتح Potential evapotranspiration وعليه فان غلق الثغور يعتبر عملية مؤثرة في الاحتفاظ بالماء وذو اهمية كبيرة في المناطق الجافة.

كفاءة استعمال الماء في المحاصيل Water use efficincy:

ويقصد به كمية الحاصل المنتج لكل وحدة من الماء تستعمل في التبخر - نتح ويمكن ان يمثل بالمعادلة التالية:

كفاءة استعمال الماء = الحاصل ÷ تبخر – نتح

وكل من بسط ومقام المعادلة اعلاه يتأثر بعمليات خدمة المحصول وكذلك بالعوامل البيئية فكمية المحصول او انتاج المحصول يتأثر بعمليات خدمة المحصول. بينما يتأثر المقام ( التبخر - نتح ) بصورة رئيسية بالعوامل المناخية ورطوبة التربة.

ان التسميد وعمليات خدمة المحصول تزيد من كفاءة استعمال الماء ويعطي افضل حاصل. وكقاعدة عامة يمكن القول انه يمكن الحصول على زيادة ملحوظة في انتاج المحصول بتحسين عمليات خدمة المحصول بدون زيادة في التبخر - نتح وعادة فان التسميد الملائم للمحصول مع توفير مياه ري كافية تزيد من كمية الحاصل بصورة واضحة ويصاحب ذلك بطبيعة الحال زيادة قليلة نسبيا في مقدار التبخر - نتح ، ولذلك فان التسميد يزيد من كفاءة استعمال الماء بشكل واضح . اما في ظروف قلة توفر الماء فان التسميد بكميات مناسبة تتفق مع مقدار الرطوبة المتوفرة في التربة سوف يزيد من كفاءة الحصول في استعمال الماء. ولكن اذا ادي التسميد إلى زيادة في استهلاك الماء في المراحل المبكرة من نمو المحصول فانه سوف يؤدي إلى نقص في رطوبة التربة في المراحل الحرجة من حياة المحصول وبالتالي سوف يعطي نتائج عكسية تقلل من كمية الحاصل.

العوامل المؤثرة على كفاءة استعمال المحصول للمياء:

1- تؤثر على كفاءة استعمال الماء عدة عوامل اهمها:

1– طبيعة المحصول: توجد اختلافات واضحة في كمية الماء التي تستعملها المحاصيل المختلفة لإنتاج وحدة واحدة من المادة الجافة فعند مقارنة محصولين مثلا الجت والذرة الصفراء اللذين يزرعان لغرض انتاج العلف. يلاحظ بان المحصول الاول يحتاج الى ما يعادل 4 - ٦ مرات من الماء مما يحتاجه محصول الذرة الصفراء لإنتاج كيلوغرام واحد من المادة الجافة. كما تختلف الاصناف لنفس المحصول فيما بينها في استهلاك الماء . ومن المحاصيل التي تعتبر اقتصادية في استعمالها للماء هي الذرة الصفراء والذرة البيضاء والبنجر العلفي ، بينما يعتبر الشعير والشوفان والحنطة والحمص متوسطة الاستعمال للماء. اما الجت فانه ذو كفاءة واطئة في الاستهلاك المائي.

2- العوامل المناخية: يؤثر الطقس على كل من البسط والمقام لمعادلة كفاءة الاستهلاك المائي التي سبق ذكرها. ان مقدار الاشعاع الشمسي يؤثر على سرعة التركيب الضوئي وبالتالي على الحد الاقصى من الانتاج Potential Yield بينما تؤثر العوامل المناخية الاخرى مثل درجة الحرارة وطول النهار والامطار على العمليات الفسلجية الحيوية وبالتالي فأنها تحدد من كمية الانتاج الحقيقي للمحصول ومع هذا فان التبخر - نتح يتأثر بدرجة أكبر من العمليات الفسلجية وعادة يزداد التبخر - نتح طرديا مع زيادة الاشعاع الشمسي.

3- الرطوبة النسبية : كلما انخفضت الرطوبة النسبية للهواء كلما ادى الى زيادة في التبخر - نتح ، فمثلاً من دراسة جرت على محصول الجت وجد ان هناك علاقة عكسية بين الاستهلاك المائي وسرعة التبخر حيث وجد انه عندما كان معدل التبخر اليومي ۳٫۹۸ ملم كان الاستهلال المائي ضعف ما هو عليه عندما كان معدل التبخر اليومي 7.65 ملم.

4- درجة الحرارة : تؤثر درجة الحرارة على الاستهلاك المائي تأثيرا ملحوظا ففي محاصيل المناخ البارد مثل الشعير والحنطة والشوفان فان الاستهلاك المائي يقل بزيادة درجة الحرارة بينا يكون العكس في محاصيل المناخ الحار مثل الذرة الصفراء والذرة البيضاء والقطن حيث ان الامتصاص يقل في درجات الحرارة المنخفضة. وتعتبر درجة ٢٠ مئوي هي الدرجة التي يصبح عندها امتصاص الماء محدودا في محاصيل المناخ الحار.

وباختصار فان العوامل المناخية مثل الرطوبة النسبية المنخفضة التي تسبب زيادة في النتح بدون زيادة في انتاج المادة الجافة للنبات سوف تقلل من الاستهلاك المائي. بينما العوامل المناخية مثل الضوء ودرجة الحرارة والتي تؤثران عادة على كل من النتح والمادة الجافة فإنها اما أن تزيد أو تقلل من الاستهلاك المائي اعتمادا علي اي من التأثيرين يكون متغلباً.

5- المحتوى الرطوبي للتربة: بصورة عامة يزداد انتاج معظم المحاصيل عندما يكون مستوى الرطوبة للتربة مقاربا للسعة الحقلية., وعلى العموم فان الكفاءة في استعمال الماء عادة تتحسن في المستويات المنخفضة من رطوبة التربة. فقد وجد انه عند توفر التسميد بمستويات عالية فان كفاءة استعمال الماء تزداد بزيادة توفر الماء للمحصول. وعلى العكس من ذلك في المستويات المنخفضة من التسميد فان كفاءة استعمال الماء تقل بزيادة توفر الماء.

تأثير نقص الرطوبة في التربة على المحاصيل:

ان تأثيرات نقص رطوبة التربة على نمو المحصول تتوقف على عوامل عدة متعددة تتعلق بنوع المحصول او التربة او الطقس.

1- فمن الخواص النباتية هي استطالة اعضاء النبات وزيادة وزن المادة الجافة للمحصول والتي تعتبر حساسة لنقص رطوبة التربة، بينما التركيب الضوئي والتنفس يعتبران غير حساسين نسبياً، ونسبة السكر في كل من قصب السكر وفي البنجر السكري تزداد بقلة رطوبة التربة اما في التبغ فان نقص الرطوبة يقلل من كمية السكر في النبات لكنه يزيد من كمية النتروجين والنيكوتين، واذا حصل نقص في الرطوبة خلال النضج فانه يؤثر كثيراً على نوعية التبغ وقيمته التجارية.

2- المرحلة التي يتعرض لها المحصول لنقص الرطوبة في التربة:

تكون الذرة الصفراء حساسة لنقص رطوبة التربة اذا وقع ذلك وقت نثر حبوب اللقاح فقد وجد انه اذا حصل انخفاض شديد في رطوبة التربة قبيل ظهور الحريرة للعرانيس فان حاصل الحبوب ينخفض بمقدار 25٪ واذا حصل وقت ظهور الحريرة فان حاصل الحبوب ينخفض 50% اما اذا صادف انخفاض الرطوبة بعد ثلاثين يوما من ظهور الحريرة اي وقت تكوين العرانيس فان الحاصل يقل بمقدار 21%.

3- طبيعة المجموع الجذري:

يعتبر حجم المجموع الجذري من حيث السعة السطحية ومن حيث تعمقه في التربة عامل مهم يؤثر على العلاقة بين رطوبة التربة ونمو المحصول. ففي الظروف الملائمة من رطوبة التربة فان المحاصيل المعمرة تميل الى تكوين جذور جيدة التفريع تنتشر في التربة بصورة جيدة، اما تعمق الجذور فيعتمد بصورة رئيسية على نوع المحصول.

أما المحاصيل الحولية فان البعض منها لها مجموع جذري جيد التفريع يتخلل التربة بصورة كاملة، كما ان جذور هذه المحاصيل تستطيع في حالة ترطيب التربة الى السعة الحقلية ان تصل الى مصادر من الماء في التربة لتعوض عن النقص الناتج بسبب النتح. أما المحاصيل ذات الجذور المتباعدة القليلة الكثافة فأنها بحاجة الى ماء الري عندما تنخفض رطوبة التربة.

وعليه فانه كلما كانت جذور المحاصيل غير كثيفة فان نموها يتأثر ويتأخر بتأخير فترات الري. اما المحاصيل كثيفة الجذور كبيرة المجموع الجذري فأنها تستطيع ان تقاوم نقص رطوبة التربة وتتحمل تأخر الري لأنها تستطيع ان تحصل على الماء من مجال اكبر من التربة بسبب انتشار جذورها في مساحة اوسع. والجدول التالي يوضح اختلاف المجموع الجذري باختلاف المحاصيل.

جدول يبين اختلاف الصفات الجذرية لثلاثة محاصيل.

ومن الجدول السابق يتضح ان حشيش كنتاكي الازرق هو الافضل في قدرته على الحصول على الماء لأنه يتحمل نقص رطوبة التربة بسبب سعة وكثافة مجموعه الجذري بينما يلاحظ أن الشوفان هو أقل المحاصيل الثلاثة تحملا لقلة الرطوبة في التربة. وقد يحصل أن يتأثر نمو المحصول حالما تجف الطبقة السطحية من التربة رغم توفر الرطوبة في الاعماق السفلى منها بسبب صغر وقلة عمق المجموع الجذري للمحصول. وبعض المحاصيل تستطيع أن تمتص الماء من التربة حتى ولو وصلت الى مستوى أخفض من نقطة الذبول Wilting point فنبات الحنطة مثلا ذو المجموع الجذري الجيد التكوين يمكنه أن يمتص الماء في شد رطوبي أكثر من ٢٦ ضغط جوي.

وفي تجربة اجراها العالم (1955) Slatyer لمقارنة ثلاثة محاصيل هي الذرة البيضاء والقطن وفستق الحقل من حيث تأثرها بنقص رطوبة التربة مستعملا طريقة قياس انتفاخالورقة Leaf turgor وجد ان سرعة النمو للقطن قلت حالما حصل الشد الرطوبي للتربةSoil moisture stress . أما في الذرة البيضاء فلم يحصل نقص في سرعة النمو الا بعد ان وصل الشد الرطوبي للتربة حدا كبيراً. اما فستق الحقل فقد كان متوسط التأثر بالنسبة للشد الرطوبي. وقد علل ذلك العالم Slatyer بان الذرة البيضاء اظهرت افضل ملائمة للشد الرطوبي لكونها تملك افضل مجموع جذري وكذلك لأن المحصول ذو قابلية عالية للسيطرة على النتح وتقليله.

4- تعمق الجذور: يتأثر تعمق الجذور داخل التربة بمقدار رطوبتها ففي تجربة اجريت على ستة اصناف من محاصيل العلف وجد ان الاختلاف في تعمق الجذور كان بسبب اختلاف رطوبة التربة التي تعرضت لها الاصناف الست فقد استطاعت النباتات ان تأخذ الرطوبة من التربة لعمق 15 سم وكلما زاد استنزاف رطوبة التربة كلما كان تعمق الجذور اكثر لتمتص الماء من عمق اكبر.

5- عوامل التربة: ان عوامل التربة التي تؤثر على كثافة الجذور يمكن ان تؤثر على استجابة النباتات لانخفاض رطوبة التربة كالبزل الرديء ونقص التهوية وبطء نفاذ الماء خلال التربة ووجود عائق ميكانيكي. فهذه العوامل يمكن ان تسبب نقص في المجموع الجذري وجعل الجذور سطحية غير متعمقة. ومن ناحية اخري فان صفات التربة كالنسجة والتركيب والعمق والرطوبة كلها تؤثر على سرعة تغيير استنزاف رطوبة التربة. ان مستوى الماء الارضي المستقر غير المتغير في الاقسام السفلى لمنطقة الجذور يمكن ان يجهز قسماً كبيراً من الماء الذي تمتصه الجذور لكن مستوى الماء الارضي المتغير يمكن ان يؤثر على الجذور فتكون سطحية.

ان الملوحة تسبب زيادة في استنزاف رطوبة التربة وتقلل من تكوين الجذور، وكذلك فان درجة الحرارة للتربة يمكن ان تحد من نمو وانتشار الجذور، اما امراض التربة والنيماتود فأنها تلعب دوراً كبيراً في تقليل حجم المجموع الجذري واضعاف نمو النبات..

6- الطقس: يزداد تأثر النباتات بزيادة استنزاف رطوبة التربة التي تحصل في ظروف ارتفاع درجة الحرارة وقلة الرطوبة النسبية وسرعة الرياح وشدة الضوء وبعبارة اخري فان جميع العوامل المناخية التي تزيد من سرعة النتح تؤثر على استنزاف رطوبة التربة وبالتالي على المحاصيل. ففي الايام الحارة الجافة يؤدى تفوق سرعة النتح على سرعة امتصاص الماء من التربة الى ذبول النباتات.

المقاومة للجفاف

يقصد بتعبير الجفاف بانه النقص في الماء المتيسر في التربة الذي ينتج عنه نقص في الماء الذي يحتاجه النبات بشكل يؤثر على نموه الطبيعي. وفي أغلب الاحيان فان الجفاف المتسبب عن انخفاض رطوبة التربة تصحبه وتعجل في حدوثه العوامل الجوية كالرطوبة النسبية المنخفضة وارتفاع درجات الحرارة وهبوب الرياح. اما الجفاف الجوي المتسبب عن قلة رطوبة الجو فانه قد يسبب ذبول للنباتات ولكن هذا الذبول يكون وقتيا. والأراضي ذات النبت القليل والمعرضة لهبوب الرياح تكون عادة معرضة للجفاف الجوي أكثر من غيرها حتى في الحالات التي تكون رطوبة التربة غير منخفضة.

ان تعبير الجفاف هو شيء نسبي حسب المنطقة حيث يؤخذ بنظر الاعتبار توزيع الامطار في تلك المنطقة. اما مقاومة الجفاف Drought resistance فانها تعني ملاءمة النباتات للنمو والانتاج في الظروف الجافة. وتقوية النباتات لمقاومة الجفاف فأنها تعني قابلية النبات على تحمل الجفاف.

وهنالك عدة عوامل تؤثر على مقاومة المحصول للجفاف وهذه تشمل كفاءة المحصول على الامتصاص ومساحة الورقة وتركيبها وحركة الثغور وحجم الخلية النباتية وشكلها وقابلية البروتوبلازم لتحمل الجفاف.

تكيف المحاصيل لتحاشي اضرار الجفاف:

تمتاز نباتات المحاصيل المتكيفة للجفاف بعض الصفات التركيبية والوظيفية (الفسلجية) ولكي تتحمل ظروف الجفاف فأنها من الناحية التركيبية تتصف بما يلي:

1- زيادة حجم الجموع الجذري: حيث تكون الجذور منتشرة ومتعمقة.

2- قلة نسبة المجموع الخضري الى المجموع الجذري بما يقلل من مساحة السطح المعرض للنتح.

3- صغر حجم الاوراق.

4- الثغور قليلة غائرة غير بارزة على السطح.

5- المسافات البينية بين الخلايا صغيرة .

6- طبقة الكيوتكل سميكة تعمل كمادة عازلة.

أما من الناحية الوظيفية فان اهم صفات المحاصيل المقاومة للجفاف هي:

1- تكون الثغور بطيئة الفعالية وقد تبقى مغلقة خلال النهار.

2- زيادة كمية السكر في الخلايا.

3- يكون الضغط الازموزي في الاوراق اعلي مما هو في الجذور.

4- انخفاض في سرعة التركيب الضوئي وانغلاق الثغور مما يقلل من امتصاص غاز ثاني اوكسيد الكاربون.

5- مقدار النتح قليل لكن سرعته عالية.

6- التبكير في التزهير والنضج.

الاجراءات المطلوبة لتقليل اضرار الجفاف:

1- اتباع طرق التربية والتحسين لإنتاج اصناف ذات صفات تركيبية ووظيفية تقاوم تأثير نقص الرطوبة. ومن الامثلة على ذلك انتاج وتحسين صنف الشعير السمي ماريوت بحيث اصبح اكثر مقاومة للجفاف والملوحة من بقية اصناف الشعير المزروعة في كاليفورنيا كذلك انتاج صنف الحنطة رامونا التي تنضج مبكرة بنحو ثلاثين يوماً عن اصناف الحنطة الاخرى في المنطقة.

2- اتقان العمليات الزراعية التي تقلل من فقدان الماء من التربة وتشمل العزق السطحي ومكافحة الادغال ( التي تشارك المحصول في الماء ) واستعمال المواد التي تقلل تبخر الماء من التربة وتعمل كغطاء للتربة والمسماة التغطية الخضراء Mulch والتبكير في الزراعة للاستفادة من رطوبة التربة المتوفرة وزراعة مصدات الرياح وغيرها.

3- اتباع طريقة تسميد متوازنة والتقليل من النتروجين بحيث تكون كميات النتروجين والفسفور والبوتاسيوم حسب حاجة المحصول المزروع.

زيادة كمية المياه عن حاجة المحاصيل:

تسبب زيادة كمية المياه عما تحتاجه المحاصيل سواء بالري او نتيجة لغزارة الامطار اضراراً لا تقل عن تلك التي يسببها الجفاف. واكثر هذه الاضرار هي اختناق الجذور لنقص التهوية وقلة الاوكسجين ، وضعف عملية النترجة ويظهر نتيجة لذلك اصفرار النباتات وقلة نموها خاصة في الاراضي الرديئة البزل .

ان رداءة التهوية تؤثر على نمو الجذور وانتشارها وقلة فعاليتها في امتصاص الماء ، وان زيادة غاز ثاني اوكسيد الكاربون وقلة الاوكسجين بالتربة يقللان من نفاذية خلايا الجذور للماء وقلة امتصاص الجذور للعناصر المغذية الاولية كما انها تؤثر على احياء التربة . وقد تكون زيادة الرطوبة في التربة سبباً في انتشار بعض الامراض . ان زيادة مياه الري اول الموسم بعد الانبات قد تسبب موت البادرات النامية . اما زيادة المياه آخر الموسم فأنها تؤخر التزهير والنضج وتخفض من نوعية البذور بالإضافة الى صعوبة عملية الحصاد . وفيما يلي جدول يبين مدى تحمل بعض محاصيل العلف للغمر بالمياه.

جدول يبين تحمل بعض محاصيل العلف للغمر بالمياه بالأيام.