كيفية حساب الحاجة المائية لكل رية

كيفية حساب الحاجة المائية لكل رية الرياضيات والهندسة الزراعة

إذا استعرضنا المعادة  I= E-R (1)، التي يمكن النظر إليها على أنها أساسية في وضع خطة عامة لللري ، ذلك لأنها تمثل علاقة الموازنة المائية للحقل أو المشروع ، فإن القيمتين R, E تحددان كمية ماء الري الواجب تقديمها للمزروعات . 

فقيمة البخر – النتح(E)، التي وضحنا أسلوب حسابها فيما تقدم ، تمكننا قيمة (E) المحسوبة هذه من التوصل إلى تحديد الحاجة المائية للري (I) ، ذلك لأن الهطول المطري إذا حصل في المكان المستعرض خلال فصل نمو النباتات المزروعة ، يمكن أخذ قيمته (R) من أقرب محطة مناخية .

لكن كمية الماء الواجب تقديمها للنباتات الزراعية المحسوبة بشكل أساسي من عوامل مناخية ، لا يمكن تقديمها دفعة واحدة ، سواء أجري هذا الحساب على أساس الشهر الواحد ، أو على أساس فصل النمو بأكمله .

حتى حساب البخر – النتح اليومي على أساس اليوم لا يحل المشكلة ، إذ لا يمكن الاستمرار يومياً في عملية الري لأسباب عديدة، والجانب الاقتصادي هو أجدها والمهم فيها أيضاً . 

هذا إضافة إلى كون طرق الري التقليدية لا تمكننا من عطاءات مائية بحجم البخر – النتح اليومي (الري اليومي ممكن بطريقة التنقيط أو ما شابه ذلك من الطرق فقط) . 

من هنا فإن الري في الحالات الاعتيادية ينطلق من مفهوم قدرة التربة على تخزين الماء .  وهكذا فإن العطاءات المائية في كل رية تنطلق من خاصية التخزين المائي المتاح للتربة .

حساب الحاجة المائية لكل رية

الحاجة المائية لكل رية ، التي يمكن التعبير عنها بالجزء من استيعاب التربة التخزيني للماء والمتاح للنبات . 

هذا المفهوم يعني كمية الماء التي تستطيع التربة أن تختزنها على امتداد العمود الترابي ، بعمق مساوٍ لعمق جذور النباتات المزروعة ، وبضغوط أعلى من الضغط الجوي . 

أي بجزء فقط من هذا المخزون المائي ، الذي يستطيع النبات إمتصاصه ، من هنا فإن كمية الماء المطلوبة في كل رية سوف تتحدد بعاملين ترابيين أساسيين هما) السعة الحقلية والماء الميت ، وذلك على امتداد عمق منطقة الجذور .  ويمكننا حساب كمية الماء المطلوبة لكل رية تبعاً للمعادلة التالية ]من 192, 141, 88 [

علماً بأن :

W = كمية الماء الواجب تقديمها في الرية الواحدة لإيصال رطوبة التربة ، وعلى امتداد منطقة الجذور إلى السعة الحقلية مقدرة بالمليمتر ماء (mm) .

= الماء المتاح للتربة مقدراً بالنسبة الحجمية لرطوبة التربة (Vol. %) .  ويمكن حساب nFC كما هو مبين في المعادلة (2) .

d = عمق منطقة الجذور مقدراً بالسينتمتر (cm) .  ويمكن أخذها من جداول خاصة (انظر الجدول 17) .

0.75 = عدد تحويل والمقصود به الإبقاء على احتياطي مائي في التربة معادلاً لــ 25% من الماء المتاح كي لا يتعرض النبات للإجهاد .

10 = كل واحد نسبة حجيمة (Vol. %) وعلى عمق ترابي من 10 cm يعادل واحد مليمتر من الماء .

(FC) السعة الحقلية و (PW) الماء الميت وحدتهما في المعادلة (VoL. %) (2)  وإذا جرى القياس على أساس النسبة الحجمية (وهو الأسلوب المتبع في قياس السعة الحقلية) فلا يحتاج الأمر إلى تحويل للوحدات . 

أما إذا جرى القياس على أساس النسبة الوزنية (وهو الأسلوب المتبع في قياس الماء الميت) ، فلا بد من تحويل نتيجة القياس ، بضرب القيمة الحاصلة من القياس بالكثافة الظاهرية للحصول على قيمة بالنسبة الحجمية .

أما كمية الماء المحتاجة للهيكتار الواحد يمكن حسابها على النحو التالي :

علماً أن :

= كمية الماء الواجب تقديمها للهكتار الواحد لتختزن في منطقة الجذور . وتقدر بالمتر المكعب للهكتار (m3/ha) .  قيمة qI تعني كمية الماء الصافية الواجب تخزينها في منطقة الجذور. 

أما قيمة q الكلية والواجب تقديمها للهكتار الواحد ، فتشمل ، بالإضافة إلى ، مجمل الخسارات المائية.  وهذا ما سنعود إليه لاحقاً .  =10 كل 1mm ماء تعادل 10m3 للهكتار الواحد .

مثال – 5

لنفترض أن تربة الحقل المراد رية متجانسة وحتى عمق (120 cm) وأن السعة الحقلية المقيسة لهذه التربة .

وأن الماء الميت المقيس يعادل 4% نسبة وزنية .  وأن النبات المزروع في الحقل هو الفصة . 

والمطلوب حساب الحاجة المائية الصافية لكل رية مقدمة للهكتار الواحد في هذا الحقل .  علماً بأن الكثافة الظاهرية 

الحل :

حساب الماء الميت مقدراً بالنسبة الحجمية 

حساب 

d أخذت من الجدول : 17 وتتراوح بالنسبة للفصة (d=60-80 cm) وقد اعتمدنا رقماً وسطياً هو d = 70 cm

حساب 

المعادلة (12) تمثل قاعدة عامة لحساب كمية الماء الواجب تخزينها في منطقة الجذور في كل رية .  لكن الواقع الحقلي يتطلب وضع تحديدات ، أو ربما تعديلات للمعادلة (12) في بعض الحالات وذلك من منظورين .

نظراً لأن معظم النباتات الزراعية لها فترة نمو محدودة زمنياً.  وهذه الفترة لا تتجاوز في الغالب عدة شهور . 

من هنا فإن ري مزروعات كهذه سوف يقتصر على فترة النمو فقط .  كما أن التعاقب المناخي الفصلي ، وما يعني ذلك من هطولات مطرية في فصول معينة في السنة (قد تكون كافية لسد حاجة النبات) ، وانحباس المطر في فصول أخرى ، أو عدم كفايته لسد حاجة النباتات الزراعية في فصول معينة من السنة لبعض المناطق المناخية . 

هذا إضافة إلى أن النمو  الفعلي لمعظم النباتات الزراعية يقتصر على فصول معينة من السنة ، سواء بسبب انخفاض درجة الحرارة ، أو قصر النهار ، أو كلا العاملين معاً . 

كل هذه العوامل تقودنا إلى النتيجة التالية : وهي أن فترة الري الفعلية للنباتات الزراعية سوف تقتصر ، في معظم الحالات ، على شهود معينة من السنة . 

وهذا يعني أن هنالك نقطة بدء ، وبالتالي رية أولى .  وهذه الرية الأولى تتطلب حساباً خاصاً ، ذلك أن واقع رطوبة الحقل للتربة لحظة إجراء الرية الأولى قد يتطابق "وذلك في معظم الحالات" مع المنظور العام المتمثل في المعادلة (12) .

أي بقاء رطوبة التربة فوق نقطة الذبول بمنسوب مائي معادل لـــ 25% من الماء المتاح .  من هنا يبدو من الضروري إجراء عملية قياسية لتحديد رطوبة التربة لحظة الرية الأولى .  ويمكن أن يتم هذا القياس بالطرق الحقلية ، أو المخبرية . 

ونتيجة قياس رطوبة الحقل يجب أن تعطى في نهاية المطاف بالنسبة الحجمية (Vol.%).  أما المعادلة التي تمثل الحاجة المائية للرية الأولى فتعطيها العلاقة التالية :

علماً بأن :

= الحاجة المائية للرية الأولى مقدرة بالمليمتر (mm) .

=  رطوبة الحقل لمنطقة الجذور لحظة الرية الأولى مقدرة بالنسبة الحجمية (Vol%) أما الرموز الأخرى فقد وضحت سابقاً .

المنظور الثاني :  هو الواقع في الحقل الذي يمكن أن يصادفه المصمم من عدم تجانس داخل العمود الترابي .  ونعني بذلك التباين في آفاق أو أشرطة التربة المتعاقبة داخل العمود الترابي . 

ونعني بذلك التباين في آفاق أو أشرطة التربة المتعاقبة داخل العمود الترابي ، سواء بالنسبة للسعة الحقلية أو الماء الميت ، وبالتالي للماء المتاح ، وعلى وجه التحديد في منطقة الجذور . 

وفي حالات من هذا النوع وهي الغالبة في الواقع الحقلي التطبيقي ، بإمكان المصمم أن يأخذ معدلاً وسطياً للماء المتاح لمختلف أشرطة أو آفاق منطقة الجذور . 

أو أن يجري حساب الماء المتاح للكل أفق أو شريط على حدة وبعدها يتم حساب W كمحصلة لمجمل الأشرطة أو الآفاق ، تبعاً لعمق كل منها وحتى نهاية عمق منطقة الجذور .  والحل الأنسب يتحدد عادة على ضوء المعطيات الرقمية المستخلصة من الحقل والمخبر معاً .

أما حساب كمية الماء (W) الواجب تخزينها في منطقة الجذور في كل رية في الحالة التي تتعدد فيها أشرطة أو آفاق منطقة الجذور فتتم على النحو التالي:

علماً أن :

i = تعني الشريط أو الأفق 2, 1، إلى الشريط أو الأفق n=ai عمق الشريط الأول، الشريط الثاني، …. وحتى الشريط  n حيث ينتهي عمق منطقة الجذور d .

= الماء المتاح للشريط الأول، للشريط الثاني … وحتى الشريط   n .

مثال – 6

لنفترض أن الحقل المزروع بالفصة والمراد ريه واقع على خط العرض 36° شمال ، وأن موعد الرية الأولى قد تحددت في الأول في الشهر الرابع . 

وأن العمود الترابي متجانس على امتداد منطقة الجذور ، وأن السعة الحقلية لمنطقة الجذور أعطت بالقياس القيمة  وأن قياس رطوبة الحقل في 1.4 أعطى الرطوبة النسبية الوزنية 8% . 

والمطلوب حساب كمية الماء الواجب تقديمها في الرية الأولى (1.4) . علماً أن = 

الحل :

حساب 

حساب 

مثال – 7

لنفترض أن الحقل المزروع بالفصة (d=70cm) ، الواقع على خط العرض 36° . 

شمال وأن العمود الترابي لهذا الحقل متعدد الآفاق . وقد أعطت الدراسات الحقلية والمخبرية لهذا الحقل المعطيات التالية :

الحل :

باعتماد المادة (15) تحصل على :

واستناداً إلى المعطيات السابقة فإن :

نعوض الرموز بقيمها فنحصل على :

Eng\ Jamal h  Jahlan