حساب كمية ماء المحصول للنبات فى الموسم

كمية الماء التي يحتاجها المحصول في الموسم يمكن حسابها كالآتي:

1. طريقة دراسة المحتويات الرطوبية للتربة

هذه الطريقة تناسب الأراضي التي ليس في تركيبها أو بنيتها اختلافات واضحة والعمق للمياه الجوفية كبير نسبياً والمياه الجوفية لا تساهم في الاحتياجات المائية.

المحتوى الرطوبي يُحدد قبل وبعد كل رية؛ والماء المستعمل أو الذي فُقِد من منطقة من منطقة الجذور يحسب لكل فترة؛ وعندما يُقارن معدل استعمال الماء مع الزمن نحصل على منحنى يصور احتياج الموسم من الماء.

2. طريقة الداخل والخارج Inflow – outflow method

هذه الطريقة تستخدم للمساحات الواسعة والجابية "Water shed" والاحتياجات المائية تساوي: "The consumptive use in expressed as":

Cu = I + P + Gs – Ge – R

بحيث:

Cu= احتياج النبات في عام

I = الماء الداخل للمنطقة في عام

P = التساقط في عام

Gs = الماء المخزون في التربة في بداية العام

Ge = " " " " " نهاية العام.

R = الماء الخارج من المنطقة في العام "Yearly out flowm  

5- الطريقة المتكاملة (طريقة التكامل ):Intgration Method

طريقة التكامل هى جمع حاصل وحدات إستهلاك أو إحتياجات الماء المختلفة: (وحدات المحاصيل المختلفة × مساحتها) + (الأعشاب والنباتات المحلية × مساحتها ) + (وحدة التبخر من أسطح المياه × مساحتها ) + (التبخر من الأرض العارية × مساحتها)، لكي تكون هذه الطريقة ناجحة من المهم معرفة وحدة الاحتياج بالنسبة للاستخدامات المختلفة وكذلك مساحات هذه الوحدات.

طرق تقدير الاحتياجات المائية للمحاصيل

Prediction methods of crop water requirements or consumptive use

تستعمل هذه الطرق نسبة لصعوبة التحصل عل قياسات دقيقة في الحقل. وفي الغالب تستخدم هذه الطرق في أماكن مناخها والطرق الفلاحية فيها تختلف عن الأماكن التي أنشئت فيها في الأصل. واختيار طريقة ما تعتمد على نوع المعلومات المناخية المتاحة وكذلك على الدقة المطلوبة لتحديد الاحتياجات المائية وبعض هذه الطرق هي:

1. طريقة بليني-كريديل Blaney-Criddle Method

هذه الطريقة مقترحة للأماكن التي تتوفر فيها معلومات مناخية عن درجة حرارة الهواء، وعدد ساعات النهار "day light hours". 

•ومعادلة بليني-كريديل المعيارية "Empirical" كانت قد صممت في 1950 في ولايات الغرب الأوسط الأمريكي وهي ولايات تمتاز بجفاف المناخ وقلة الأمطار، والمعادلة:

بحيث:

Cu= الاحتياجات المائية لموسم أو فترة زمنية بالبوصة.

K = معامل المحصول المعياري للاحتياجات المائية للشهر

u = الاحتياجات المائية للشهر (بالبوصة) 

P = ساعات النهار في الشهر كنسبة مئوية من ساعات النهار في السنة

t = متوسط درجة الحرارة في الشهر (F0) 

•تستعمل هذه الطريقة لفترات يجب ان لا تقل عن شهر. وعُدلت طريقة بليني-كريديل لأن تأثير الحرارة وعدد ساعات النهار وحدهما ليس كافيين لتقدير الاحتياجات المائية للمحصول التي تؤثر في ETo مثل درجة الحرارة ومستويات الرطوبة وعدد الساعات التي تكون فيها الشمس مشرقة والرياح والعلاقة المعادلة كالآتي:

بحيث:

ETo= تبخر-نتح المحصول، مم/اليوم

T = درجة الحرارة المتوسطة في الشهر (درجة مئوية)

P = متوسط ساعات النهار – كنسبة مئوية

C = عامل موازنة ويعتمد على الرطوبة النسبية، عدد الساعات التي تكون فيها الشمس مشرقة، وسرعة الرياح في خلال اليوم.

وبعد تحديد ETo يمكن تحديد ETc إذ ان K.ETo = ETc

وتستخدم الطريقة بحذر تحت الظروف الآتية:

1- في المناطق الاستوائية

2- في الجزر الصغيرة والمناطق الساحلية

3- في الأماكن المرتفعة وذلك نسبة لانخفاض درجات الحرارة.

4- في المناطق التي يكون في مناخها تباين شديد في عدد الساعات التي تكون فيها الشمس مشرقة.

مثال:

في مكان ما على خط عرض 30 ش وعلى ارتفاع 95 متر على سطح البحر: لشهر يوليو كانت أقصى درجة للحرارة 35 درجة مئوية وأدنى درجة 22 مئوية، P = 0.31 والمعامل C = 0.7 ، أحسب الاحتياجات المائية للنبات. المرجع ليوم واحد خلال ذلك الشهر.

الحل:

ETo = C[P(0.46T + 8.13)] mm/day

ETo= 0.7[0.31(10.46 × 28.5) + 8.13] mm/day 

2. طريقة بنمان Penman Method (1948)

وهي طريقة أشمل من سابقتها إذ تشتمل المعلومات المستخدمة في تحديد احتياجات الماء على درجة الحرارة، الرطوبة، سرعة الرياح وعدد الساعات التي تكون فيها الشمس مشرقة والشكل المعدل للعلاقة كالآتي:

ETo = C[W.Rn + (1 – W).f(u).(ea – ed)] mm/day

ea : ضغط بخار الماء عند التشبع (ملي بار).

ed : ضغط بخار الماء في الهواء (ملي بار).

ETo : احتياجات الماء للمحصول المرجع مم/اليوم.

Rn : صافي الاشعاع بما يساوي تبخر مم/اليوم

1– W : عامل موازنة له علاقة بالرتفاع وأثر الرياح والرطوبة على ETc.

W : عامل موازنة له علاقة بالحرارة والارتفاع وأثر الإشعاع على ETc.

f(u) : دالة لها علاقة بالرياح.

C : معامل لتعويض أثر اختلاف الطقس بالنهار والليل

3. طريقة بنمان-مونتيث (1995)

Penman-Monteith Method

•تم احداث تغيير على معادلة بنمان المعدلة من قبل لجنة الخبرة الاستشارية لمنظمة الأغذية والزراعة (FAO) حيث وافقت هذه اللجنة بان معادلة بنمان-مونتيث هي أفضل الطرق لتقدير التبخرنتح.

• وتستخدم هذه الطريقة قيَّم ثابتة لمقاومة سطح النبات وارتفاع المحصول. ولإجراء العمليات الحسابية بهذه الطريقة لابد من معرفة قيم عناصر المناخ. من قبل هيئة الارصاد الجوية. وتنص المعادلة على الآتي:

حيث ان:

ETo = التبخر-نتح (mm/day).

g = ثابت سيكرومتري (Kpa/oC).

G = تأثير حرارة التربة (MJ/m2.day)

D = ميل منحنى الضغط البخاري (Kpa/oC).

T = متوسط درجة الحرارة (درج مئوية) oC.

ea = ضغط البخار المشبع (Kpa).

ed = ضغط البخار الفعلي (Kpa).

Rn = صافي الإشعاع الشمسي (MJ/m2.day).

U2 = سرعة الرياح على ارتفاع مترين (m/s).

4. طريقة حوض التبخر Pan Evaporation Method

هذه الطريقة تتيح قياس متكامل لأثر الإشعاع وسرعة الرياح والحرارة والرطوبة على التبخر من مسطح مائي مفتوح (معين).

هناك اختلافات جوهرية بين تبخر المياه من المسطحات المائية والنتح من النباتات وتفاعل النبات مع الاختلافات المناخية التي تتسبب في فقدان الماء وعلى سبيل المثال:

أ. انعكاس الاشعاع الشمسي من سطح مائي يبلغ 5 إلى 8% بينما يصل 20 إلى 25% من سطح النبات.

ب. تخزين الماء للحرارة يكون كبيراً مما يسبب تبخر الماء أثناء الليل والنهار ربما بكميات متساوية من المسطحات المائية بينما يكون النتح بواسطة النبات فقط أثناء النهار.

ﺠ. الاختلافات في الفواقد المائية بين النباتات والمسطحات المائية يمكن ان تكون بسبب الاختلافات في الرياح والحرارة والرطوبة.

د. تسرب الحرارة "Heat flow " من خلال جدار الوعاء يمكن ان تحدث كذلك بعض الوعاء واستعمال شبكات يمكن ان تؤثر في الفاقد من الماء.

ﻫ. المكان الذي يوضع فيه إناء التبخر يؤثر على الكمية المقاسة إذا كان الإناء وضع في مكان به عشب أو مكان خال من ذلك وعليه العلاقة بين التبخر من الإناء وETo كالآتي: 

= Kp.Ep ETo

= ETo × Kc ETc

= Ep × Kc × Kp

بحيث:

Kp : معامل تبخر الإناء

Ep : كمية التبخر من الإناء مم/اليوم

حوض التبخر الأكثر انتشاراً واستعمالاً هو: حوض التبخر الأمريكي القياسي صنف A (US Weather Bureau Class A Pan

وهناك احواض اخرى مثل حوض كلورادو الغاطسColorado Sunken pan) وحوض هيئة وقاية النباتات ولكل حوض مواصفات خاصه به.

Kp معامل التبخر من الحوض يتأثر بالغطاء الأرضي، وشكل الحوض، لون الحوض، وإذا كان الحوض محاطاً بأعشاب طويلة أو قصيرة وكذلك تغطية الحوض بشبكة من الأسلاك. 

•مستوى الماء في الحوض له أثر على التبخر، وإذا انخفض مستوى الماء الى مستوى 15 سم أقل من المستوى المعتدل والي يكون بين 5 إلى 7.5 سم تجت طرف الحوض فإن الماء المتبخر يزيد بحوالي 15%، الشبكات السلكية التي تغطي بها بحوض منخفض التبخر بحوالي 15%.

•الحوض عادةً يصنع من الحديد المجلفن ويطلى بلون الألمونيوم. هناك فرق ضيئل في كمية التبخر إذا ما طُلي الحوض من الداخل والخارج باللون الأبيض. زيادة قد تصل الى 15% يمكن ان تحدث إذ طلي الحدث من الداخل والخارج بالون الأسود المادة التي يصنع منها الجوض ربما تؤدي إلى فرق ضئيل في التبخر.