آبیاری گیاهان و نیاز آبی گیاه
مقدار آب موردنیاز برای جبران تلفات تبخیر و تعرق گیاه در مزرعه با عنوان نیاز آبی گیاه نامیده می‌شود که وابسته به میزان تبخیر و تعرق است. با توجه به اینکه تبخیر و تعرق در اثر اقلیم محل و شرایط رشد گیاه تغییر می‌کند، درنتیجه نیاز آبی گیاه نیز به‌صورت زمانی و مکانی متغیر است.
عوامل مؤثر بر نیاز آبی گیاهان
- تبخیر و تعرق : در زنجیره آب – خاک- گیاه – اتمسفر آب مستقیماً” از سطح خاک و یا توسط گیاه به داخل اتمسفر وارد می‌شود. انتقال آب از سطح خاک به هوا را تبخیر (Evaporatin) و خارج شدن آن از گیاه را تعرق (Transpiration) گویند. این دو پدیده چون قابل‌تفکیک از یکدیگر نیستند به مجموعه‌ی آن‌ها تبخیر – تعرق (Transpiration Evapo-) می‌گویند. مهم‌ترین عوامل محیطی مؤثر بر تبخیر -تعرق عبارت‌اند از:
- تابش خورشیدی
- دمای هوا
- سطح تبخیر
- کمبود فشار بخار هوا
- سرعت باد روی سطح تبخیر
- عوامل گیاهی: گیاهان مختلف مقادیر متفاوتی از آب را در طول دوره رشد خود استفاده می‌نمایند. عوامل گیاهی مؤثر بر نیاز آبی گیاهان شامل موارد زیر هست:
- نوع گیاه
- رقم و گونه گیاه
- مرحله‌ی رشد
- سطح برگ
- نوع برگ و روزنه‌ها
- طول و تراکم ریشه
به دلیل تفاوت‌های موجود در الگوی رشد گیاهان، گیاهان متفاوت و حتی ارقام یا گونه‌های متفاوت از یک گیاه، نیاز آبی متفاوتی از خود نشان می‌دهند.
شکل 1- چرخه تبخیر – تعرق در طبیعت
روش‌های تخمین تبخیر- تعرق
روش‌هایی که برای تخمین تبخیر- تعرق به کار می‌روند در دو گروه اصلی قرار دارند که عبارت‌اند از
- روش‌های مستقیم
- روش‌های محاسبه‌ای
درروش مستقیم بخش کوچک و کنترل‌شده‌ای از مزرعه را مجزا کرده و مقدار تبخیر و تعرق در یک دوره‌ی زمانی مستقیماً” اندازه‌گیری می‌شود. معمول‌ترین روش مستقیم تعیین تبخیر – تعرق استفاده از اصل بیلان جرمی در یک حجم کنترل‌شده از خاک است. بر اساس این اصل :
جریان ورودی – جریان خروجی=S
- جریان ورودی و خروجی = مقدار کل آبی که در طی یک‌زمان مشخص (مثل یک ساعت یا یک روز و یا یک ماه) به حجم معینی از خاک وارد و یا از آن خارج می‌شود و معمولاً” برحسب سانتی‌متر یا میلی‌متر توصیف می‌شود.
- S= تغییر رطوبت در حجم کنترل‌شده خاک در طی دوره زمانی مشخص که برحسب سانتی‌متر یا میلی‌متر توصیف می‌گردد.
معادله فوق را می‌توان در مقیاس بزرگ و در سطح مزرعه بکار برد. در مقیاس کوچک ساده‌ترین وسیله لای سی متر است. لای سی متریک تانک با ابعاد مشخص است که در داخل خاک قرارگرفته و مقادیر ورودی و خروجی آب به آن با دقت بیشتر اندازه‌گیری می‌شود لای سی مترها اگرچه وسایل دقیقی برای اندازه‌گیری تبخیر – تعرق هستند اما مشکلات احداث و هزینه‌ی بالای آن‌ها مانع از کاربرد عمومی آن‌ها می‌شود و لذا از این وسایل بیشتر در کاره‌ای تحقیقاتی استفاده می‌شود.
شکل 2- استفاده از لای سی متر برای اندازه‌گیری تبخیر – تعرق
اما در روش‌های محاسبه‌ای که به آن‌ها روش‌های غیرمستقیم هم گفته می‌شود از عوامل مختلف اقلیمی و گیاهی استفاده‌شده و از روی ارتباط آن‌ها با تبخیر و تعرق و معادله‌هایی که قبلاً” با روش مستقیم واسنجی شده‌اند تبخیر- تعرق پوشش گیاهی موردنظر تخمین زده می‌شود.
روش‌های غیرمستقیم به‌صورت کلی به چهار گروه تقسیم می‌شوند:
- روش‌های آئرودینامیک
- روش‌های توازن انرژی
- روش‌های ترکیبی
- روش‌های تجربی
در طراحی دستگاه‌های آبیاری از روش‌های غیرمستقیم برای برآورد تبخیر- تعرق استفاده می‌شود که همگی بر فرمول زیر استوارند.
ETc = Kc ( ETo )
ETc : تبخیر – تعرق گیاه موردنظر
ETo : تبخیر – تعرق گیاه مرجع
Kc : ضریب گیاهی
نیاز آبیاری
به مقدار آبی گفته می‌شود که باید به‌صورت آبیاری به زمین داده شود که گیاه با حداکثر توان خود رشد نموده و تولید محصول نماید. گرچه بخشی از نیاز آبیاری ممکن است از طریق با رانه‌ای مؤثر تأمین شود ولی علاوه بر تبخیر و تعرق باید مقداری آب اضافی به زمین وارد شود تا نمک‌های اضافی از منطقه ریشه‌ها شسته شود.
نیاز آبیاری با نیاز آبی گیاه متفاوت است و درواقع نیاز آبیاری معمولاً” بیشتر از نیاز آبی گیاه هست وابسته به نوع خاک و روش آبیاری وقوع بارندگی هست. در صورتیکه نیاز آبی گیاه تابعی از اقلیم و گیاه است و ارتباطی با نوع خاک و روش آبیاری و بارندگی ندارد.
برنامه‌ریزی آبیاری
به کلیه عملیاتی که طی آن مشخص می‌شود چه موقع و چه مقدار آب به زمین داده شود، برنامه‌ریزی آبیاری (irrigation scheduling) گفته می‌شود. برنامه‌ریزی آبیاری ازاین‌جهت اهمیت دارد که علاوه بر صرفه‌جویی در مقدار آب، زارع می‌تواند هماهنگ با آن سایر عملیات کشاورزی را نیز تنظیم نماید. با برنامه‌ریزی آبیاری می‌توان استراتژی‌های آبیاری را نیز طراحی کرد. منظور از استراتژی آن است که آبیاری به‌صورت کامل صورت پذیرد که به آن پر آبیاری هم گفته می‌شود یا اینکه کم آبیاری انجام شود.
روش‌های مختلفی وجود دارد که زارع می‌تواند بر اساس آن زمان آبیاری را مشخص نماید. این روش‌ها در سه گروه خلاصه می‌شوند که عبارت‌اند از:
- استفاده از نمایه‌های گیاهی
- استفاده از نمایه‌های خاک
- استفاده از روش بیلان آبی
در کاربرد نمایه‌های گیاهی و خاک از برخی خصوصیات مربوط به گیاه و خاک که بستگی به وضعیت آبی آن‌ها دارد استفاده می‌شود. حال‌آنکه روش بیلان آبی مبتنی بر حسابرسی روزانه آب در مزرعه است.
نمایه‌های ظاهری مانند شادابی برگ‌ها و شاخه‌ها و رنگ برگ‌ها ازجمله پارامترهایی می‌باشند که با تغییر شدید آن‌ها در هنگام تشنگی گیاه می‌توان زمان آبیاری را تعیین کرد. با اندازه‌گیری روزانه قطر ساقه و ارتفاع گیاه می‌توان به‌سرعت رشد پی برد و هر زمان که این سرعت متوقف گردید نشانه آن است که باید آبیاری صورت پذیرد. از نمایه‌های دیگر تشنگی گیاه بالا رفتن دمای برگ و کاهش پتانسیل آب برگ و مقاومت روزنه‌ها نسبت به خروج آب است.
شکل 3- استفاده از نمایه‌های گیاهی برای تعیین زمان آبیاری
نمایه‌های خاک که در تعیین زمان آبیاری بکار می‌روند مشتمل بر تعیین رطوبت خاک و مقایسه آن با حداقل رطوبتی است که باید خاک قبل از آبیاری داشته باشد. برای اندازه‌گیری رطوبت خاک معمولاً” از یا بلوک گچی استفاده می‌شود.
شکل 4- استفاده از نمایه‌های خاک برای تعیین زمان آبیاری
