البخر-نتح المرجعي

أهمية البخر- نتح في تقييم إنتاجية المحصول

يتأثر الإنتاج الزراعي في منطقة ما بالظروف البيئية السائدة في المنطقة. وتنقسم العوامل البيئية إلى:
• عوامل مناخيةClimatic factor .
• عوامل التربةSoil factor .
• عوامل حيويةBiological factor .
وهي تمثل العوامل البيئية على المدى الطويل، أي تأثير المناخ مثل الشتاء البارد والصيف الحار، بحيث تحدد المحاصيل المعلن نجاحها في منطقة معينة أو فشلها. أما العوامل البيئية على المدى القصير وتعرف بإسم عوامل الطقس Weather factor . وعموماً تؤثر العوامل البيئية على الإنتاج والنمو باختلاف شدتها وفترة مكوثها في الحقل أو موسم النمو.
وأهم العوامل البيئية التي تؤثر على الإنتاج الزراعي:
• الضوء، الحرارة، الرياح، الرطوبة، البخر- نتح.
البخر- نتح المرجعي Reference evapotranspiration :
وهو البخر من عشب اخضر ارتفاعه 12 سم يغطي الأرض تماماً، خالي من الأمراض ويتم إمداده بالسماد المطلوب والماء الكافي في Alfalfa grass ويعتمد البخر- نتح المرجعي على العوامل الجوية فقط وهي سطوع الشمس، حرارة الهواء، الرطوبة النسبية وسرعة الرياح. ويتم حسابه بمعادلة بنمان وهي أول معادلة لحساب البخر- نتح المرجعي ووضعها Penman وبها يتم تقدير البخر- نتح المرجعي.
ويتحول الماء إلى جزيئات من البخار بفعل الطاقة الشمسية ثم ترتفع إلى اعلى وذلك لوجود فرق في التراكيز في منطقة بخار الماء بين السطح والجو. وسرعة الرياح تساعد في تثبيت فرق التراكيز لإستمرار عملية التبخر.
أو يتم حسابه بواسطة برنامج الحاسوب CROP WATوتحدد العوامل المناخية وتأثيرها على المحاصيل والذي ينتج عنه البخر- نتح المرجعيET0 والذي يمكن تلخيصه في المعادلة التالية:
ETo= Reference crop*Climate
البخر- نتح المرجعي= المناخ*محصول قياسي
جدول(1): يوضح البخر- نتح المرجعي في المشاريع المروية(م3 فدان يوم) خلال ثلاثين عاماً(1961-1990م)
المشروع المدينة 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 متوسط السنة
خشم القربة حلفا الجديدة 23 26 33 32 34 36 31 30 29 26 24 21 29
الجزيرة ودمدني 24 29 32 34 36 37 29 25 26 25 26 24 29
غرب سنار سنار 23 28 32 32 33 31 26 24 24 24 25 22 27
عسلاية- كنانة كوستي 22 26 31 29 29 29 22 21 21 21 22 21 24
المناخ الجاف كوستي 23 27 32 32 33 33 27 25 25 24 24 22 27

قياس الإحتياجات المائية للمحصول Measurement of water requirement
تختلف الإحتياجات المائية من محصول إلى اخر ومن صنف الى أخر وحسب طور النمو والبيئة المزروع فيها. بالنسبة للرطوبة في النباتات نجد انها تخدع لحالة التوازن المائي وهو الفرق بين ما يمتصه النبات من الارض والماء المفقود في عمليتي البخر والنتح والمعروف باسم البخر- نتح. إذا زاد الفقد في الرطوبة عن الامتصاص يصبح الاتزان سالباً أما إذا زاد الإمتصاص عن الفقد يكون الإتزان موجباً.
تقاس الإحتياجات المائية للمحاصيل المختلفة بقياس الماء المفقود في عمليتي البخر والنتح.
ويمكن تمثيل أثر المحصول المعني على الإحتياج المائي نجمل عوامل المحاصيل بمعامل المحصول Kc فيكون الإحتياج المائي للمحصول ETo هو بخر- نتح المحصول.
ETc= Kc* ETo
بخر- نتح المحصول= معامل المحصول*البخر- نتح المرجعي
ويعبر عن إحتياج المحصول بارتفاع الماء اللازم لري نمو المحصول ويمثل مجموع إرتفاع الريات. فيقال أن محصول القمح يحتاج إلى 750 ملم مثلاً.
التبخر في ماء التربة= الري+الأمطار- البخر- نتح
اما في موسم الجفاف تنعدم الأمطار فتصبح المعادلة كالأتي:
التبخر في رطوبة التربة= الري- البخر- نتح
وفي الفترة بعد الري وحتى يوم واحد قبل الرية الثانية يكون الري مساوياً للصفر فتصبح المعادلة كالأتي:
التبخر في رطوبة التربة= البخر- نتح
نسبة لخصائص التربة التربة الطينية الثقيلة أن مستوى رطوبة التربة بعد الري يكون ثابت لأن كمية المياه المطلوبة للري هي الكمية التي ترجع رطوبة التربة الى مستوى واحد وبذلك يكون الري مساوي للبخر- نتح.
الإحتياجات المائية للمحصول يتم تحديدها بتحديد البخر- نتح بالمعادلة الأتية:
البخر- نتح= رطوبة التربة بعد الري- رطوبة التربة قبل الري
إذا البخر- نتح= الإحتياجات المائية للمحصول.
تحديد معامل المحصول Crop coefficient :
ويختلف هذا المعامل من محصول لأخر ومن مرحلة نمو إلى أخرى، ويعتمد معامل المحصول على عاملين هما:
1. الخصائص الفيزيائية للتربة.
2. خصائص النبات.
معامل المحصول= البخر- نتح
البخر- نتح المرجعي
يحدد معامل المحصول في البحوث الزراعية ولكل محصول أربعة مراحل، حددت منظمة الأغذية والزراعة العالمية معامل المحصول للمحاصيل الحقلية في ثلاث مراحل كما يلي:
1. مرحلة الإنشاءInitial stage :
وهي تمتد من زراعة المحصول وحتى يغطي المحصول 15% من الأرض ومعامل المحصول 0.6 .
2. مرحلة النموDevelopment stage :
وتمتد من تغطية المحصول 10% من الأرض وحتى 80% من الأرض ويوجد معامل هذه المرحلة من الرسم البياني الذي يوضح معامل المحصول مع الوقت من الموسم.
3. مرحلة الأزهار Middle stage :
وتمتد من غطاء النبات 80% من الأرض وحتى النضج الفسيولوجي(إصفرار الاوراق) ومعامل المحصول 1.3.
4. مرحلة النضج Maturity stage :
وتمتد من النضج الفسيولوجي وحتى الحصاد ومعامل المحصول 0.8 وهنالك بعض المحاصيل لها معامل محصول ثابت طوال فترة نموها وهي:
• معامل المحصول للخضروات 1.2 .
• معامل المحصول للغابات 1.0 .
• معامل المحصول للفواكه 0.8 .
ويختلف معدل البخر- نتح من 4 ملم إلى 14 ملم يومياً أما معامل المحصول فيختلف من 0.3 – 0.9 .
الإحتياج المائي النسبيTranspiration ratio :
يعرف الإحتياج المائي النسبي عدد الوحدات بالوزن من الماء اللازم لإنتاج وحدة واحدة من المادة الجافة من النبات.
ويتوقف الإحتياج المائي النسبي على العوامل الاتية:
1.خصوبة التربة:
كلما زادت خصوبة التربة كلما قلالإحتياج المائي.
2.كمية الرطوبة الأرضية:
يزداد الاحتياج المائي إذا زادت أو قلت الرطوبة الارضيةعن كمية الرطوبة المثلى.
3. عمر النبات:
فقد وجدت أن الاحتياج المائي يقل كلما زادت النباتات في العمق فالنباتات الصغيرة احتياجها المائي اكبر من النباتات الكبيرة في العمر.
4. الرطوبة الجوية:
يزداد الاحتياج المائي للمحصول كلما قلت الرطوبة الجوية وإرتفاع نسبة الرطوبة يقلل من الإحتياج المائي.
5. نوع المحصول:
يختلف الاحتياج المائي للمحصول من محصول إلى أخر ويوضح جدول(2) التالي الاحتياج المائي النسبي لبعض المحصول:

دخن ذزة رفيعة ذرة شامية شعير قمح بقول برسيم حجازي
280 305 350 517 517 875

6.حالة المحصول
النباتات المصابة بالامراض تحتاج إلى كمية أكبر من الماء من النباتات السليمة.
7.نباتاتC4 عموماً ذات إحتياج مائي نسبي اقل من نباتات C3 .

مثـال:
إذا كان معدل الماء المضاف إلى الحقل (الشكل 3) يشتمل على الماء المتاح في التربة عند بداية الزراعة بالإضافة إلى الأمطار الساقطة أثناء الموسم الزراعي مضافاً إليها ماء الري، والعلاقة المبينة في الشكل ما بين ناتج المحصول والماء والبخر نتح مبينة في الجدول أدناه، أوجد ما يلي:
1- ارسم العلاقة بين ناتج المحصول وكمية المياه المضافة والبخر- نتح في رسم بياني واحد مستخدماً برنامج الأكسل.
2- أوجد معادلة الخط (من الدرجة الثانية) التي تمثل علاقة الماء المضاف وناتج المحصول
3- أوجد معادلة الخط (خط مستقيم) التي تمثل علاقة البخر-نتح وناتج المحصول
4- استخدم هذه المعادلات لإيجاد ما يلي:
أ-أوجد معدل التغير في المحصول نتيجة زيادة معدل إضافة مياه الري من 400 مم إلى 500 مم وكذلك من 700 مم إلى 800 مم.
ب-أوجد كفاءة الري كنسبة مئوية للبخر-نتح عند معدل معين من إضافة المياه، ففي هذا المثال احسب الكفاءة عند إضافة ماء الري بمعدل 450 مم وعند معدل 750مم.

ناتج المحصول
Y (كغم/هكتار) الماء المضاف
AW (مم) ناتج المحصول
Y (كغم/هكتار) البخر-نتح
ET (مم)
5321.2 355 5322.8 355
6391.7 406 6348.8 395
6860.4 430 6861.8 415
7900.2 488 7605.6 444
8525.7 527 8118.6 464
10378.5 677 8734.2 488
10936.1 746 9093.3 502
11214.5 794 9426.8 515
11346.6 825 10196.3 545
11433.6 853 11222.3 585

الحـل:
أ-المعادلة للحالة الأولى هي:
Y = -4941 + 35.83(AW) – 0.0195(AW)2

1- فعندما كان معدل الماء المضاف (AW) = 400 مم، فيكون ناتج الحاصل هو:

Y = -4941 + + 35.83(400) – 0.0195(400)2

Y = 6275 kg/ha

2- وعندما كان معدل الماء المضاف (AW) = 500 مم، فيكون ناتج الحاصل هو:

Y = -4941 + + 35.83(500) – 0.0195(500)2
Y = 8105 kg/ha
3- وعندما كان معدل الماء المضاف (AW) = 700 مم، فيكون ناتج الحاصل هو:

Y = -4941 + + 35.83(700) – 0.0195(700)2
Y = 10596 kg/ha
4- وعندما كان معدل الماء المضاف (AW) = 800 مم، فيكون ناتج الحاصل هو:
Y = -4941 + + 35.83(800) – 0.0195(800)2
Y = 11258 kg/ha
إذن معدل التغير في المحصول نتيجة لإضافة المياه يساوي:


ب- المعادلة للحالة الثانية هي:
Y = -3783 + 25.65(ET)

1- فعندما كان معدل الماء المضاف (AW) = 450 مم، فيكون ناتج الحاصل هو:
Y = -4941 + + 35.83(450) – 0.0195(450)2
Y = 7238 kg/ha
ومن المعادلة الثانية ، وبعد إعادة ترتيبها تصبح بالصيغة التالية:


ET = 430 mm

2- فعندما كان معدل الماء المضاف (AW) = 750 مم، فيكون ناتج الحاصل هو:
Y = -4941 + + 35.83(750) – 0.0195(750)2
Y = 10976 kg/ha
ومن المعادلة الثانية

ET = 575 mm






الخاتمة:
أن التغير المناخي يؤدي إلى تقلص الإنتاج الزراعي ومع ارتفاع درجة حرارة المناطق الزراعية تزداد كمية البخر- نتح وهذا يقلل استهلاك المحاصيل للمياه ويحدث تراجع للإنتاج الزراعي.

فمثلاً تنبأ تقرير للحكومة الأسترالية بتراجع إنتاج القطاع الزراعي لأستراليا بنسبة 10% خلال 25 عاماً بسبب ظاهرة التغير المناخي . وسيتراجع إنتاجها بنسبة 19% بحلول عام 2050 لإرتفاع درجة حرارة المناطق الزراعية وأشداد معدل الجفاف وهذا يحولها من دولة مصدره إلى دولة مستورده.

وسف تكون الهند الدولة الوحيدة التي ستتأثر بالدرجة نفسها التي تأثرت بها أستراليا من إرتفاع درجة حرارة الأرض وإزدياد معدل الجفاف.

جزاك الله خيرا على الموضوع الرائع المفيد ونتمنى المزيد