دانلود مقاله تعیین نیاز آبی گیاه چغندر قند در شرایط مشهد در طول فصل رشد

رابطه بین آب، خاک، گیاه و اتمسفر را می‌‌توان به این صورت توصیف کرد که گیاه برای زنده ماندن نیاز به آب دارد و آب به صورت ذخیره در خاک موجود است.

اتمسفر انرژی لازم برای گیاه را تامین می‌‌کند تا بتواند آب مورد نیاز خود را از خاک دریافت کند.

این فرآیند به ظاهر ساده در یک سیستم بسیار پیچیده و مرتبط به هم صورت می‌‌گیرد که به آن زنجیره آب – خاک – گیاه – اتمسفر گفته می‌‌شود.

هر یک از عناصر این زنجیره متاثر از اجزای دیگر بوده و بر سایر عناصر نیز اثر می‌‌گذارند.

به طوری که هیچ فرآیندی از آن رانمی توان به صورت ساده و مستقل در نظر گرفت و اگر عملا گاهی اوقات از فرآیندهای جداگانه ای مانند تعرق، جذب، تبخیر و یا امثال آن بحث می‌‌شود فقط از نظر ساده کردن موضوع و تبیین آن می‌‌باشد.

گیاه، در مناطق خشک و نیمه خشک که مساله کمبود آب یکی از معضلات کشاورزی می‌‌باشد، تعرق یکی از اساسی ترین فرآیندی است که در زنجیره آب – خاک – گیاه – اتمسفر صورت می‌‌گیرد.

حدود 90% اجزاء فعال گیاه از آب تشکیل شده و بیش از 99% آب معرفی گیاه صرف تعرق می‌‌شود.

تعرق فرآیندی است که طی آن آب از طریق روزنه های گیاه تبدیل به بخار شده و از آن خارج می‌‌شود.

تعرق زمانی انجام می‌شود که فشار بخار آب در داخل روزنه گیاه بیشتر از فشار بخار آب در هوای مجاور بوده و روزنه ها نیز باز باشند تا دی اکسید کربن بتواند برای انجام عمل فتوسنتز وارد گیاه شود.

بنابراین هرزمان که روزنه ها باز باشند ولو این که در داخل خود برگ و یا در حد فواصل برگ و هوای مجاور مقاومت هایی صورت بگیرد، عمل تعرق انجام می‌‌پذیرد.

خاک: در زنجیره آب – خاک – گیاه – اتمسفر، خاک را می‌‌توان مخزنی دانست که آب را موقتا در خود ذخیره کرده و سپس به تدریج در اختیار گیاه قرار می‌‌دهد.

نیروهای
موئینه ای و جاذب خاک که به نام نیروهای ماتریک (matric) معروفند مقدار قابل توجهی آب را در داخل منافذ خاک نگهداری می‌‌کنند.

نیروی موئینه ای به دلیل چسبندگی ذرات خاک با آب واکنش سطحی مولکولهای آب به وجود می‌‌آید و نیروی جاذبه ای به دلیل بار منفی سطح ذرات رس است که بخش مثبت مولکولهای قطب قطبی آب را به خود بچسباند.

برای این که آب بتواند در خاک جریان پیدا کند باید نیرویی که آب را به طرف ریشه کشاند به این نیروها غلبه نماید.

حداقل نیروی لازم برای استخراج آب بستگی به رطوبت و نوع خاک دارد.

منحنی مشخصه رطوبتی خاک که رابطه بین درصد رطوبت خاک و پتانسیل آب می‌‌باشد، نشان دهنده آن است که با یک نیروی معین چه مقدار آب می‌‌توان از خاک استخراج کرد.

اتمسفر: انرژی لازم برای گیاه به منظور تامین آب مورد نیاز از خاک توسط اتمسفر تامین می‌‌شود.

چنانچه روزنه ها باز باشند و آب نیز محدود نباشد وضعیت اتمسفر عامل کنترل کننده سرعت تعرق است.

مهمترین پارامتر در این مورد دما و رطوبت است.

بالا بودن دما باعث می‌‌شود بخار آب تجمع یافته در سطح برگها از محیط خارج شده و اختلاف فشار بخار بین گیاه و هوا را تشدید نماید.

البته باید توجه داشت که اتمسفر خود فاقد انرژی است و کلیه انرژی های آن توسط تابش خورشید تامین می‌‌شود که از طریق اتمسفر به گیاه اعمال می‌‌گردد.

تبخیر و تعرق: در زنجیره آب – خاک – گیاه – اتمسفر، آب مستقیما از سطح خاک و یا توسط گیاه به داخل اتمسفر وارد می‌‌شود.

انتقال آب از سطح خاک به هوا را تبخیر (evaporation) و خارج شدن آن از گیاه را تعرق (transpiration) گویند.

این دو پدیده هر دو ماهیت تبخیری داشته و چون تفکیک آنها از یکدیگر امکان پذیر نمی‌‌باشد مجموعا به نام تبخیر – تعرق evapo-transpiration در نظر گرفته شده و با علامت ET نشان داده می‌‌شود.

در کشاورزی آب مورد استفاده زراعت (consumptive use, cu) به مجموع مقدار تبخیر از سطح خاک و مقدار آبی گفته می‌‌شود که توسط ریشه های گیاه از خاک جذب می‌‌شود بنابراین اختلاف ET و CU تنها در مقدار آبی است که صرف فتوسنتز و انتقال مواد در داخل گیاه می‌‌شود و در ساختمان اسکلت گیاه بکار رفته است چون این مقدار در قیاس با تعرق بسیار ناچیز است عملا تبخیر و تعرق با آب مورد مصرف در زراعت برابر در نظر گرفته می‌‌شود.

منظور از تعیین تبخیر - تعرق به آمرد مقدار آبی است که باید با یک پوشش زراعی داده شود تا در طول دوره رویش صرف تبخیر و تعریق نموده و بدون آنکه با تنش آبی مواجه شود رشد خود را تکمیل نموده و حداکثر مقدار محصول را تولید کند.

از جایی که عوامل بسیار زیادی در تبخیر - تعرق دخالت دارند به آورد دقیق تبخیر - تعرق اگر نتوان که غیر ممکن است کاری است بسیارمشکل.

روشهایی که برای تخمین تبخیر - تعرق بکار برده می‌‌شود دردو گروه اصلی قرار می‌‌گیرند که عبارتند از : روشهای مستقیم و روشهای محاسبه ای.

در روشهای مستقیم بخش کوچک و کنترل شده ای از مزرعه ای مجزا کرده و مقدار تبخیر و تعرق در یک دوره زمانی مستقیما از اندازه گیری استفاده می‌‌شود.

حال آنکه در روشهای محاسبه ای که می‌‌توان آنها را روشهای غیر مستقیم دانست از عوامل مختلف اقلیمی گیاهی استفاده شده و از روی ارتباط آنها با تبخیر - تعرق و معادله هایی که قبلا با روشهای مستقیم و اسفنجی شده اند تبخیر - تعرق پوشش گیاهی مورد نظر تخمین زده می‌‌شود و همانطور که گفته شد هیچ کدام ازاین روشها نمی‌‌تواند تبخیر - تعرق را بطور دقیق برآورد نمایند ولی برخی ازآنها در بعضی مناطق نتایجی را بدست می‌‌دهند که بیشتر با واقعیت مطابقت دارد.

از نظر عملی روشهایی مطلوب است که اولا آسان بوده و ثانیا نتایج حاصل از آن واقعی تر باشد.

روشهای غیر مستقیم تعیین تبخیر - تعرق
در عملیات طراحی سیستم های آبیاری برای تعین تبخیر - تعرق عملا از روشهای غیر مستقیم یا روشهای محاسبه ای استفاده می‌‌شود.

این روشها براساس فرمول زیر استوارند:
ET=KC*ET0
که درآن
ET تبخیر - تعرق گیاه مورد نظر
ET0 تبخیر - تعرق پتانسیل (تبخیر - تعرق گیاه مورد مرجع)
Kc ضریب گیاهی
درفرمول فوق ET0 ممکن است تبخیر - تعرق پتانسیل و یا تبخیر تعرق گیاه مرجع باشد.

تبخیر - تعرق پتانسیل (potential ET )حداکثر مقدار آبی است که اگر بدون محدودیت وجود داشته باشد می‌‌توان توسط سطوح آب و گیاه از خاک خارج شود.

تبخیر - تعرق پتانسیل بستگی به مقدار انرژی موجود برای عمل تبخیر داشته و از روزی به روز دیگر متغیر است تبخیر - تعرق گیاه مرجع (reference ET )همان تبخیر - تعرق پتانسیل برای یک پوشش گیاهی به خصوص است که معمولا چمن یا یونجه انتخاب می‌‌شود.

تعریفی که برای گیاه مرجع چمن شده است این است که ارتفاع این گیاه 8تا15سانتی متر بوده سطح وسیعی را دربر گرفته و بطور کامل و یک نواخت زمین راپوشش داده باشد سبز و شاداب بوده و بدون محدودیت آب تبخیر - تعرق آن صورت گیرد.

برای گیاه مرجه یونجه نیز تعریف مشابهی شده است.

بدین معنی که به طور یکنواخت مساحت وسیعی را در بر گرفته بوته ها سبز و شاداب باشند و قائم با ارتفاع 20 سانتی متر باشند و بدون محدودیت آب تبخیر و تعرق نمایند.

بنابراین تبخیر تعرقی که ازیک سطح پوشیده از گیاه فرضی فوق صورت می‌‌گیرد، به نام تبخیر - تعرق گیاه مرجع معروف است.

گرچه انتخاب یونجه از نظر مشابهت با گیاهان زراعی بیشتر مورد علاقه دانشمندان است.

اما در عمل هنوز هم چمن بعنوان گیاه مرجع کاربرد بیشتری دارد.

کاربری گیاه مرجع برای تبخیر - تعرق پتانسیل این است که تبخیر - تعرق پتانسیل به دلیل متفاوت بودن گیاهان مختلف از نظر زبری سطح پوشش و ضریب بازتاب انرژی و یا متغیر بودن مکانهای مختلف ازنظر انرژی دریافتی از خورشید و گرمای نهان و محسوسی که از اطراف می‌‌رسد متفاوت است و درصورتی که گیاه مرجع نوع گیاه و شرایط محیطی آن ثابت در نظر گرفته شده است
روشهایی که برای محاسبه ET0 پیشنهاد شده است هر کدام از نظر داده های مورد لزوم نیازهای متفاوتی دارند.

در برخی از آنها لازم است آمار روزانه وجود داشته باشد حال آنکه برای تعدادی از روشها داشته آمار ماهانه هواشناسی کفایت می‌‌کند.برخی از روشها علاوه بر دما به آمار رطوبت نسبی و سرعت باد نیز نیاز دارند و برخی از روشها باید آمار تابش نور خورشد یا ساعات آفتابی روز هم وجودداشته باشد.

به طور خلاصه تعدادی از روشها اساس فیزیکی دارند و تعدادی فقط از روی تجربه به دست آمده اند این روشها را می‌‌توان کلا در 4 گروه تقسیم کرد که عبارتند از: روشهای موسوم به آیرودینامیک روشهای موسوم به توازن انرژی روشهایی که از ترکیب دو روش فوق حاصل شده و به نام روشهای ترکیبی معروفند.

روشهای تجربی پس از آنکه ET0 با یکی از روشهای فوق محاسبه شد لازم است برای هر دوره ای که ET0 محاسبه شده است ضریب گیاهی نیز محاسبه شده و با ضرب کردن آنها در یکدیگر ET برای گیاه مورد نظر مجاسبه شود.

پیش از آنکه در مورد روش تجربی که از جمله روشهای غیر مستقیم تعیین تبخیر و تعرق است بپردازیم مختصری از گیاه زراعی چغندر (که بحث تامین نیاز آبی این گیاه در پروژه مد نظر است) می‌‌پردازیم.

Beta volgaris عضوی از خانواده ؟

بسیاری از اعضای دیگر این خانواده گیاهی شور پسند است.

چغندر قند گیاهی دوساله است.

در سال اول، به طریق برون زمینی سبز شده و به فرم زرت تکوین می‌‌یابد.

گیاه زرت شامل برگهای کرکدار، سبز تیره، براق، دارای رگبرگهای مشخص و دمبرگ های فری ست.

تولید برگ در سال اول انجام شده و در همان حال ریشه نیز حجیم شده و ساکارز در آن تجمع می‌‌یابد.

ریشه معمولا قبل از شروع یخبندان های زمستان برداشت می‌‌شود و ممکن است عملکرد آن تا 83 و عملکرد قند تا 15 تن در هکتار برسد.

لازمه تولید گل در سال دوم عمل بهاره سازی است.

بهاره سازی معمولا در زمستان در پایان سال اول و یا وقتی گیاهچه ها بلافاصله بعد از استقرار یک سرمای دیررس را تجربه کنند، انجام می‌‌شود.

در چنین مواردی گیاهان گلدار تولید می‌‌شوند که ریشه آنها ساکارز خود را از دست داده و به مقدار زیادی چوبی می‌‌شوند.

تعداد زیاد گیاهان گلدار در مزرعه راندمان برداشت و عملکرد قند را کاهش می‌‌دهد.

به محض استقرار گیاهچه، گیاه وارد دوره تشکیل برگ می‌‌شود.

در خلال این دوره رشد ریشه خیلی اندک است.

بدین ترتیب، در سن شش هفته ای گیاه 10-8 برگ ولی ریشه ای کوچک داردو تا مرحله 12 برگی، اندازه برگهای بالغ تدریجا بزرگتر می‌‌شود.اما برگهایی که پس از آن تشکیل می‌‌شود اندازه کوچکتری دارند.

برگهای اولیه گیاه به ترتیبی که تولید شده اند از بین می‌‌روند و شاخص سطح برگ زمانی که برزگترین برگ به اندازه نهایی خود برسد به حداکثر می‌‌رسد.

پس از آن شاخص سطح برگ روبه نقصان می‌‌گذارند.

از مرحله 10-8 برگی به آن طرف، رشد برگ و ریشه به طور همزمان اتفاق افتاده ریشه بخش رو به افزایشی از کل وزن خشک گیاه را تشکیل می‌‌دهد.

معادله تجربی متخصصان آب و خاک و گیاه سعی کرده اند معادله هایی هرچند ساده به منظور تخمین ET0 ارائه کنند.

ولی معادله ها رابطه بین ET0 و یک یا چند پارامتر اساس موثر بر تبخیر و تعرق در نظر گرفته شده است.

دمای هوا، تابش خورشید، تبخیر از تشت، رطوبت هوا و سرعت باد جزء این پارامترها به شمار می‌‌روند.

این روشها گرچه بسیار ساده می‌‌باشند اما کاربرد آنها را برای دوره های 5 روزه و حتی روزانه نیز به کاربرده اند.

در این جا به شرح یکی از معادله های تجربی که کاربرد زیادتری دارد پرداخته شده است.

روش بلافی – کریدل: یکیاز قدیمی ترین روشهای تبخیر – تعرق پتانسیل روش بلافی – کریدل است که بعدا فرمول پیشنهادی آنها توسط پروت (Pruitt) از اساتید دانشگاه کالیفرنیا مورد واسنجی قرار گرفت و برای تخمین تبخیر – تعرق گیاه مرجه چمن به صورت زیر ارائه شد: ET0 = C[P (0.46T+8.13)] که در آن: ET0 = تبخیر تعرق گیاه مرجع (چمن) بر حسب میلی متر در روز (mm/d) P = ضریب مربوط به طول روز یا درصد سالانه تابش آفتاب ذر ماه که به صورت روزانه توصیف شده است.

(متوسط ساعات روشنایی هر روز در ماه مورد نظر تقسیم بر کل تعداد ساعات روشنایی سال ضرب در 100) T = متوسط ماهانه درجه حرارت، c ضریب C بستگی به رطوبت نسبی هوا ()، نسبت ساعاتواقعی آفتاب (n) به حداکثر ممکن ساعات آفتابی (N) یعنی n/N و سرعت باد در روز () دارد.

در ایستگاههای هوا شناسی ار زوی دماسنج های تر و خشک تعیین می‌‌گردد.

ساعات واقعی آفتاب در طول روز (n) توسط آفتاب نگار اندازه گیری می‌‌شود و مقدار N در هر نقطه بستگی به عرض جغرافیایی دارد.

سرعت باد در ایستگاههای هواشناسی معمولا در ارتفاعات مختلف اندازه گیری می‌‌شود ولی آنچه به عنوان استاندارد مورد استفاده قرار می‌‌گیرد، سرعت باد در ارتفاع 2 متری است.

ET0 را بدون در نظر گرفتن ضریب C‍‍‍‍‍ برای هر ماه از طول روز دوره رشد محاسبه نموده، سپس ضریب C را به روش گرافیکی به دست می‌‌آوریم.

در این صورت فرمول ET به این صورت به دست می‌‌آید.

F = P(0.46T+8.13) ضریب گیاهی در تمام روشهایی که توسط آنها تبخیر – تعرق گیاه مرجع (ET0) محاسبه می‌‌شود، لازم است ضریب گیاهی نیز محاسبه شود محاسبه ضریب گیاهی برای آنکه بتوان نتایج حاصله را به سطوح پوشش گیهای مورد نظر تعمیم داد لازم است مقادیر ET0 به دست آمده را در ضریب گیاهی ضرب نمود.

ضریب گیاهی بستگی به عواملی مانند نوع گیاه، مرحله رشد و شرایط آب و هوایی محل دارد.

ضریب گیاهی یک مقدار ثابت نبوده و مقدار آن در طول دوره رویش گیاه تغییر می‌‌کند.

برای تعیین ضریب گیاهی و استفاده آن جهت تبدیل ET0 به تبخیر – تعرق گیاه مورد نظر براساس روش پیشنهادی FAO برای دوره رویش گیاه منحنی تغییرات ضریب گیاهی رسم می‌‌شود تادر هر مرحله از رشد ضریبی متناسب با همان مرحله اعمال شود.

در این روش فرض شده است که ضریب گیاهی از ابتدا رشد گیاه تا مرحله برداشت آن متغیر است.

هرچند این تغییرات خطی نیست ولی کل دوره رویش به 4 بخش تقسیم شده است که در هر قسمت تغییرات ضریب گیاهی به صورت یک خط مشخص می‌‌شود.

بنابراین اولین قدم این است که دوره رشد گیاه را به 4 بخش تقسیم کنیم.

اساس تقسیم بندی به شرح زیر است: الف) مرحله ابتدای رشد: یعنی از زمان کاشت تا هنگامی که گیاه 10 درصد سطح زمین را بپوشاند.

ب) مرحله رشد و توسعه گیاه: از انتهای مرحله ابتدایی تا زمانی که گیاه به حداکثر رشد رسیده و حدود 70 تا 80 درصد سطح زمین را دربرگیرد.

ج) مرحله میانی: از انتهای مرحله توسعه تا زمانی که گیاه در حال کامل بودن می‌‌باشد.

د) مرحله نهایی: از انتهای مرحله میانی تا مرحله برداشت محصول.

مراحل مختلف رشد در هر منطقه بسته به شرایط آب و هوایی متفاوت است و اگر اطلاع دقیقی از آن در دست نباشد، می‌‌بایست با مروجین مزارعین منطقه مذاکره و اطلاعات لازم را کسب کرد.

پس از آنکه دوره رشد گیاه به 4 مرحله تقسیم شد، برای رسم منحنی ضریب گیاهی قدم بعدی آن است که ضریب گیاهی را برای مراحل مختلف به دست آوریم.

جدول کلی تعیین نیاز آبی گیاه (چغندر قند) منابع: سالنامه هواشناسی (1379-1378) صراحی سیستم های آبیاری، دکتر امین علیزاده زراعت چغندر قند، دکتر علیرضا کوچکی، مهندس افشین سلطانی تعداد روزها* mm/month =تعداد روزهاmm/dayET0ماههای مختلف رشد3/532605/25/01/4April856/14131576/488/02/5May2/1933044/698/00/7June75/2553125/81/15/7July162/22031102/706/17/6August59/15730253/503/11/5September2/212/212/2October058/1024180 کل روزهای دوره رشد180 کل روزهای دوره رشد