علاقة العوامل البيئية بنمو المحاصيل الحقلية ـ درجة الحرارة ـ
درجة الحرارة من العوامل البيئية المهمة التي تؤثر على توزيع وانتشار المحاصيل الحقلية وعلى نموها وتكوينها حيث انها تؤثر على العمليات الفسلجية والحيوية للنبات كالتمثيل الضوئي والتنفس وامتصاص الماء والمواد الأولية وغيرها فكل عملية فسلجية تزداد بزيادة درجة الحرارة حتي تكون علي افضلها في درجة الحرارة المثلى بعدها يبدأ نشاط العملية بالهبوط. وبصورة عامة فان النشاط الحيوي والنمو للمحاصيل يكون علي اقلها في المدي تحت الصفر المئوي وفوقي درجة 50م.
ولكل محصول ثلاث درجات حرارة، درجة حرارة مثلىOptimum temperature ودرجة حرارة صغرى(Minimum temperature) ودرجة حرارة عظمى (Maximum temperature) ولا شك ان النباتات التي تتعرض لدرجات حرارة مرتفعة على الحد الاعلى ومنخفضة عن الحد الادنى تحصل لها أضرار بالغة ويتأثر انتاجها بشكل ملحوظ وقد تموت وذلك حسب فترة التعرض وشدته. فالحرارة المرتفعة تسبب تأخيراً في النمو وقلة في الاخصاب والحاصل حتى للمحاصيل المحبة للحرارة كالذرة الصفراء والذرة البيضاء ويكون هذا التأثير أكثر ضررا عندما يصحب ارتفاع درجة الحرارة انخفاض في رطوبة التربة مع هبوب رياح جافة كما هو الحال في المناطق ذات المناخ الحار الجاف صيفا كالعراق مثلا.
وبالإضافة الى تأثير درجة الحرارة على العمليات الفسلجية للمحصول فان الحرارة تؤثر على عناصر المناخ الأخرى مثل هبوب الرياح والتبخر وسقوط الامطار.
المناطق الحرارية في العالم:
يمكن تقسيم العالم الى خمسة مناطق حرارية بالنسبة لنمو النباتات ولكل منطقة صفاتها المتميزة وهي:
1- المنطقة الاستوائية: وتكون فيها جميع اشهر السنة حارة. ومتوسط درجة الحرارة فيها أكثر من 20 م. وأهم محاصيل هذه المنطقة قصب السكر، البن، الموز والكاكاو.
2- المنطقة شبه الاستوائية: ويتراوح عدد الاشهر الحارة من السنة فيها من 4 - 11 شهرا. ويكون متوسط درجة الحرارة فيها اكثر من ۲۰ م ايضا. اهم المحاصيل فيها القطن ، قصب السكر ، الذرة البيضاء ، الدخن ، الرز ، وبعض محاصيل العلف. ومن الفاكهة الاعناب والزيتون والحمضيات .
3- المنطقة المعتدلة: وفيها يتراوح عدد أشهر السنة ذات الحرارة المعتدلة من 4 - ١٢ شهرا ، ومعدل درجة الحرارة بين 10 – 20 م . وأهم محاصيل هذه المنطقة ، الحنطة ، الشعير ، الشوفان ، الذرة الصفراء وبعض محاصيل العلف ومن الفواكه التفاح.
4- المنطقة الباردة: ويتراوح عدد اشهر السنة التي يكون فيها الجو معتدلا 1 - 4 شهرا ، أما أشهر السنة الباقية فتكون باردة ودرجة حرارتها أقل من 10 م . وأهم محاصيلها: الشيلم وبعض محاصيل العلف.
5- المنطقة القطبية: ودرجة الحرارة فيها باردة تقل عن 10 م لجميع اشهر السنة.
مصادر الحرارة:
الشمس هي المصدر الرئيسي للحرارة وللضوء التي تصلنا بواسطة الاشعة المنبعثة منها وتشمل هذه الاشعة موجات كهرومغناطيسية (الجزء المرئي من الطيف الشمسي) وموجات القصر من الضوء هي الاشعة فوق البنفسجية وموجات أطول من الموجات الضوئية وهي الاشعة الحرارية وموجات الراديو وعندما تصل اشعة الشمس الى الارض فان معظمها تكون حرارية. وان نسبة قليلة من الطاقة الضوئية تمتص من قبل النباتات للاستفادة منها في عملية التمثيل الضوئي وتستعمل كطاقة غذائية ومعظمها تكون حرارية وهذه تفقد الي الجو مرة اخري. وتمتص الارض حوالي ۲۷٪ من اشعة الشمس بينما تمتص البحار والمحيطات اكثر من ۷۰٪.
وتنتقل الحرارة بثلاث طرق وهي الاشعاع، ومصدر الاشعاع الرئيسي هو الشمس، والتوصيل عن طريق جزئيات التربة أو جزئيات الهواء الملامسة لسطح التربة حيث تسخن هذه الجزئيات بالإشعاع وتنتقل الحرارة خلالها نتيجة تصادمها ببعضها البعض. والطريقة الثالثة لانتقال الحرارة هي الحمل بواسطة التيارات الهوائية التي تنقل الحرارة من الاماكن الساخنة الى المناطق الباردة.
العوامل التي تؤثر على حرارة الموقع الجغرافي:
تتوقف حرارة الموقع الجغرافي على عدة عوامل هي:
1- الارتفاع عن سطح البحر: تنخفض درجة حرارة الهواء بصورة عامة كلما زاد الارتفاع عن مستوي البحر. ويكون هذا الانخفاض بالعدل بمقدار 5.5 درجة مئوية لكل ۱۰۰۰ م زيادة في الارتفاع. لذلك فان سطوح الجبال تتعرض الى طبقات من الهواء البارد كلما زاد الارتفاع ويكون هذا التدرج والتغير في درجة الحرارة اشد في سفوح الجبال مما هو في المرتفعات العالية واكثر شدة في المنحدرات التي تواجه خط الاستواء وفي الصيف مما في الشتاء.
2- الموقع بالنسبة لخطوط العرض: يؤثر هذا العامل على طول الليل والنهار وزاوية سقوط اشعة الشمس. وقد وجد بان الاشعاع في المنطقة الاستوائية لا يختلف كثيرا من شهر لأخر خلال السنة لأن زاوية سقوط الاشعة الشمسية لا تنحرف كثيرا عن العمودية خلال فصول السنة، ويكون طول النهار على مدار السنة هو ١٢ ساعة. وتقل كمية الاشعاع الشمسي كلما ابتعدنا في خطوط العرض عن خط الاستواء، ومع هذا فان كمية الاشعاع الكلي التي تصل للأرض خلال موسم النمو قد يكون متساويا في مختلف مناطق خطوط العرض بسبب الاختلاف بطول النهار حيث يزداد طول النهار صيفاً كلما اقتربنا من المنطقة القطبية، وتبلغ كمية الطاقة الحرارية التي تستلمها الارض من الشمس ٢ غم/ سعرة لكل سم مربع في الدقيقة الواحدة، وعندما تكون أشعة الشمس عمودية على المكان فان الغلاف الجوي المحيط بالأرض يمنع 22% من هذه الطاقة واذا مالت زاوية سقوط الاشعة الشمسية بمقدار 5 درجات في السماء فان ٩٩٪ من الطاقة تحجب عن ذلك الموقع لأن تلك الاشعة تقطع في الجو مسافة تبلغ 11 مرة تقريبا بالمقارنة مع الوضع العمودي للأشعة الشمسية.
3- اتجاه الانحدار: يؤثر اتجاه الانحدار للمكان على درجة حرارة الجو والتربة ويكون هذا التأثير واضحا في اعالي الجبال حيث ان درجة الحرارة الصغرى على
الارض في المنحدرات الجنوبية ربما تكون اكثر من درجة الحرارة العظمى في المنحدرات الشمالية وعلى هذا الاساس فان المحاصيل الملائمة للجو الحار والجاف للمناطق المنخفضة يمكن ان تمتد زراعتها الى مناطق اعلى في الجبال على ان تزرع في المنحدرات التي تستلم اكبر كمية ممكنة من اشعة الشمس بينما المحاصيل والنباتات التي يلائمها الجو البارد الرطب التي تعيش في المرتفعات العالية يمكن ان تنجح في المنحدرات المواجهة للقطب.
4- حجم السلاسل الجبلية: كلما كانت الجبال عالية وكبيرة كلما كانت درجات الحرارة فيها اكثر ارتفاعا من الجبال الصغيرة المتفرقة، ولذلك فان مناطق نمو اشجار الغابات مثلاً تكون على ارتفاعات اكثر في تلك الجبال الضخمة كما ان الحد الادنى لتواجد الثلوج الدائمة تكون في المستويات العالية من تلك الجبال.
5- الموقع بالنسبة للمحيطات والبحار: تتمتع المناطق القريبة من المسطحات المائية الواسعة بجو قليل من التقلبات، معتدل خلال الليل والنهار والصيف والشتاء، ان المسطحات المائية تكتسب الحرارة ببطء وتفقدها ببطء لأن الحرارة النوعية للماء عالية، بالإضافة الى ذلك فان الرطوبة النسبية من المحيطات تعمل كعازل يقلل من تقلبات درجات الحرارة الشديدة فيمنع وصول نسبة عالية من الاشعاع الى سطح الارض، وبنفس الوقت يقلل من سرعة فقد الحرارة الى طبقات الجو. ويكون هذا التأثير واضحا في الجزر الواقعة في المحيطات وفي المناطق الساحلية وفي هذا التأثير يبدأ بالتناقص حتى ينعدم كلما ابتعدنا عن السواحل الى داخل القارات. وعلى هذا الاساس فأننا نتوقع ان تسجل درجات الحرارة حدودها القصوى وسط القارات، ولقد وجد ان اقل درجة حرارة سجلت ليس في المنطقة القطبية وانما في اواسط سبيريا في منطقة فيرهويانسك (Verhoyansk) حيث ان درجة الحرارة الصغرى فيها على مدار السنة هي -33م أو 33 م تحت الصفر، أما درجة الحرارة العظمى فكانت 60 م سجلت في الصحراء الكبرى في ليبيا.. ولذلك فان المناخ القاري يتميز بتقلبات درجات الحرارة صيفا وشتاء وليلا ونهارا كما هو الحال في معظم أقطار الشرق الأوسط ومنها العراق.
6- التيارات البحرية: التيارات التي تتجه من المناطق الحارة نحو القطب تحمل مياهاً دافئة فتؤثر على حرارة الهواء الملامس لها وبالتالي على جو المناطق القريبة منها وعلى العكس من ذلك فان التيارات المتجهة من المنطقة القطبية الى الاستوائية. وتتأثر بهذه التيارات الجزر والمناطق الساحلية. ولهذا السبب فالجداول التي تنبع من مناطق باردة وتمر بمناطق دافعة اثناء جريانها تقلل من درجة حرارة التربة وبالتالي تؤثر على المحاصيل التي تروى منها.
7- اتجاه الرياح: يلعب اتجاه الرياح دوراً مؤثراً في درجة حرارة الجو للمنطقة ، فالرياح التي تهب من المناطق الجبلية او القطبية تكون باردة ، كما ان الرياح التي تأتي من المناطق البحرية تعمل على تلطيف جو المناطق الساحلية والقريبة اضافة الي كونها تكون محملة ببخار الماء الذى يسقط امطارا اذا صادفت طبقات اخرى من الهواء البارد. اما الرياح التي تهب من مناطق صحراوية جافة فتكون حارة جافة ، وأحياناً تكون محملة بالغبار فتؤثر على مناخ المناطق التي تتعرض لها. وهذا ما يحصل في العراق خلال اشهر الصيف والخريف عندما تهب على العراق عواصف محملة بالغبار تهب من مناطق صحراوية.
8- لون السطح: لون التربة يؤثر على كمية الحرارة التي تمتصها التربة أو تعكسها ثانية الى الجو. وبصورة عامة فان الترب ذات اللون الفاتح تمتص القليل وتعكس الكثير من الحرارة وبذلك تكون حرارة الهواء فوقها مرتفعة لكن حرارة التربة نفسها منخفضة نسبيا، بينما الترب الغامقة اللون تمتص كمية من الاشعاع اكبر فترتفع حرارتها. وقد وجد بان الفرق بين التربة الغامقة والتربة الفاتحة المتجاورتين قد يصل الى ٢٠ م.
9- مسامية التربة والمحتوى المائي: تستجيب التربة الخشنة للإشعاع اسرع من الترب الثقيلة الرديئة التجمع الحبيبي وذلك بسبب المحتوى المائي لكل منهما، فالترب الرطبة تكون اقل تغيراً في درجات الحرارة من الترب الجافة وذلك لأن الحرارة النوعية للماء هي حوالي خمس مرات اكثر من الحرارة النوعية لمحتويات التربة من المعادن وعليه فيلزم خمسة أمثال الحرارة لرفع درجة حرارة الماء بالمقارنة مع نفس الحجم من محتويات التربة من المعادن ، وتستجيب الترب الجافة بصورة بطيئة لارتفاع درجة الحرارة بسبب ضعف نقل الحرارة بالتوصيل الى اعماقها ، اما المتوسطة الرطوبة والقريبة من السعة الحقلية فأنها تعتبر من افضل الترب الموصلة للحرارة . ومن الناحية العملية يكون ذوبان الثلوج اسرع في الترب الرملية المغطاة بالثلوج مما هو في الترب المزيجية وهذه الاخيرة يكون ذوبان الثلوج فيها اسرع من تلك الترب المغطاة بمواد عضوية وبقايا نباتية.
10– التدرج الحراري قرب سطح التربة. من المعروف ان درجتي حرارة الهواء العظمى والصغرى عند سطح التربة تكون أكبر مما في طبقات الهواء التي فوقها او في اعماق التربة، وقد وجد بان درجة حرارة الهواء العظمى على ارتفاع 1.5 م فوق سطح التربة أقل بعدة درجات مما هي عليه عند سطح التربة، والصغرى اكبر (ادفا) في ذلك الارتفاع بعدة درجات. ومن الناحية التطبيقية فان وضع محرار على سطح التربة يعتبر افضل طريقة لمقياس درجات الحرارة لغرض الزراعة النباتات التي تتأثر بانخفاض الحرارة من استعمال المعلومات الواردة من محطات الانواء الجوية.
أما خلال فصول السنة فان درجة الحرارة تتدرج حسب اعماق التربة فتكون أكثر ارتفاعا شتاء واقل حرارة صيفا كلما ابتعدنا من السطح الى اعماق التربة (الشكل التالي) ويتأخر التغير في درجات الحرارة نحو الارتفاع او الانخفاض في اعماق التربة عما هي عليه عند سطحها كما يتضح من الجدول التالي).
جدول يبين الزمن التقريبي لحدوث درجة حرارة التربة العظمي والصغرى
شكل يبين الاتجاه السنوي لمعدلات درجات الحرارة الشهرية على ثلاث مستويات من العمق في التربة
11- الغطاء النباتي: يقلل الغطاء النباتي من تقلبات درجات الحرارة ومن التأثير المباشر للإشعاع الشمسي ولذلك فان درجة الحرارة تكون اقل قرب سطح التربة المغطاة نباتيا حتى في أشد ساعات النهار حرارة من التربة المكشوفة المجاورة. فالتربة المكسوة بالنباتات تمتص الحرارة من الهواء عن طريق الاشعاع اسرع مما عن طريق التوصيل خلال جزئياتها وبالإضافة الى ذلك فان الرطوبة النسبية تكون أعلى ولذلك فأنها تحتاج الى حرارة اكثر لرفع درجة حرارة التربة بصورة ملموسة ، ولهذين السببين فان درجة الحرارة العظمى للهواء وللتربة تكون اقل في مناطق الغابات عما في الترب المكشوفة. أما خلال الليل فان الغطاء النباتي يقلل من فقدان الحرارة عن طريق الاشعاع المعاكس من سطح التربة الى الجو وبذلك فان درجة الحرارة الصغرى للتربة وللهواء تكون اكبر ( ادفأ ) مما في الترب المكشوفة.
12- الغطاء الثلجي: يعمل الغطاء الثلجي عادة كعازل لسطح التربة الذي تحته وبذلك تقل تقلبات درجات الحرارة تحته فالمعروف ان بعض اصناف الحنطة الشتوية في المناطق الباردة تحت الغطاء الثلجي تتحمل انخفاض درجة الحرارة للجو مقدارها - 40 درجة مئوي بينما لا تتحمل اكثر من -30 درجة مئوي بدون غطاء ثلجي.
علاقة درجة الحرارة بالمحاصيل الحقلية:
لكل محصول مدى حرارى معين يعيش ضمنه ففي درجة الحرارة العظمى ودرجة الحرارة الصغرى تكون فعاليات النبات على اقلها وفي درجة الحرارة المثلى لذلك المحصول يكون نموه علی افضله واذا تجاوزت درجتي الحرارة الصغرى والعظمى حديهما فان نمو المحصول يكون علی اقله او يتوقف. ومما تجدر الاشارة اليه ان درجتي الحرارة الصغرى والعظمى، ليست بالضرورة هما الدرجتان اللتان يحصل عندهما للنبات الموت فمثلا درجة 35 م لمحصول ما هي الدرجة التي يتوقف نمو المحصول عندها ولكن درجة 40 م هي الدرجة المميتة اذا استمرت لفترة معينة.
وتختلف درجات الحرارة الصغرى والمثلى والعظمى باختلاف المحاصيل والاصناف واطوار النمو. والجدول التالي يوضح ذلك.
جدول يبين درجات الحرارة الصغرى والمثلي والعظمي لإنبات المحاصيل المهمة.
ان درجة الحرارة المثلى لنمو معظم محاصيل المنطقة المعتدلة تتراوح من (24-29) م والعظمى من (35-40) م فللذرة الصفراء مثلا درجة الحرارة الصغرى لكي يحصل نمو ملحوظ هي 10 م والمثلي (30- 35) م والعظمى 45م.
ومن الجدول اعلاه يتضح بان معظم المحاصيل الشتوية كالحنطة والشعير والشيلم والعدس والبرسيم تتقارب في احتياجاتها الحرارية وتختلف عن المحاصيل الصيفية كالذرة الصفراء والبيضاء والرز حيث ان هذه الاخيرة لا تتحمل انخفاض درجة الحرارة الى الصفر المئوي.
اهمية التغير في درجات الحرارة وتأثيرها على العمليات الفسلجية للمحاصيل:
لا يمكن للمحاصيل الحقلية ان تعطي أفضل انتاج لها في درجة حرارة ثابتة خلال فصل نموها ، بل تحتاج الى درجات حرارة معينة خلال كل طور من أطوار حياتها (الشكل التالي) فبذور بعض الاصناف تعرض لفترة برودة لكسر ظاهرة السبات فيها فمن الأمور المعروفة هي عملية الارتباعVernalization حيث تعرض البذور الى درجة حرارة منخفضة لغرض التبكير بالتزهير والنضج. وهناك أمثلة على تأثير درجة حرارة التربة في تحديد نمو المحصول فقد وجد ان بزوغ البادرات للقطن يبكر ونموها يسرع اذا كان موعد الزراعة عندما تكون درجة حرارة التربة ( 16 - 21 ) م على عمق (20) سم ولدة (۱۰) ايام واذا كانت حرارة التربة اقل من 16 فان بزوغ البادرات يحتاج الى ( 14 ) يوماً بدلا من خمسة أيام والى 9 ايام إذا زادت درجة حرارة التربة على ( 16 ) م. أما بالنسبة لقصب السكر فقد وجد ان درجة الحرارة لإنبات العقل بعد الزراعة هي (۲۱) م والمثلي (۳۲ - ۳۷) م وعند ما تجاوز درجة الحرارة (۳۸) فان النمو يصبح محدودا، وقد اظهرت التجارب ان انخفاضي درجة الحرارة للتربة من (26) م الي (22) م يتأخر الانبات للقصب السكري بمقدار 10 أيام.
ويمكن تلخيص تأثير درجات الحرارة على العمليات الفسلجية للمحاصيل بما يلى:
1- التنفس - يزداد التنفس بارتفاع درجة الحرارة حتى تصبح عملية التنفس هدامة للنبات في درجات الحرارة العالية.
شكل يبين مقارنة نمو ساق نبات الطماطة تحت درجة حرارة ثابتة ومتغيرة
2- النتح - يزداد النتح كذلك بارتفاع درجة الحرارة حتى تصل درجة الحرارة حداً يفقد النبات فيها كمية كبيرة من الماء ويتعرض الى الذبول الدائم ثم يموت وخاصة عندما تكون التربة جافة. وقد وجد ان عملية النتح تستمر كلما كان. هناك فرق بين درجة حرارة الورقة ودرجة حرارة الهواء المحيط بها، وقد وجد بأن درجة الحرارة تؤثر على نسبة النتح في الثغور إلى طبقة الكيوتكل ، ففي درجات الحرارة العالية يكون النتح من طبقة الكيوتكل اكثر مما هو عليه في الثغور ، ففي عباد الشمس مثلا وجد في درجة حرارة ٤٩ م ان سرعة النتح خلال الليل تصل الى 91٪ من النتح اليومي حتى ولو كانت الثغور مغلقة ليلا.
3- التركيب الضوئي - يحدث التركيب الضوئي في مدى واسع من درجات الحرارة في الظروف الاعتيادية بالنسبة لمختلف النباتات فبعض اصناف السرو مثلا تستطيع ان تقوم بعملية التركيب الضوئي حتى في درجة حرارة 30 مئوي تحت الصفر بينما في النباتات الصحراوية يحصل التركيب الضوئي لغاية 49 م فاكثر.
ان عملية التركيب الضوئي تزداد بارتفاع درجة الحرارة حتى تصل الدرجة المثلى ثم تنخفض بعد ان تصل درجة الحرارة العظمى. ان درجة الحرارة المؤثرة في عملية التركيب الضوئي هي ما كانت بين ۲۱ - ۳۸ م .
4- الامتصاص- تقل قدرة النبات على الامتصاص بانخفاض درجة الحرارة فقد وجدان انخفاض درجة الحرارة من ٢٥ م الى الصفر المئوي تصبح لزوجة الماء ضعف ما هي عليه وتقل الحركة الجزيئية وبذلك تقل قابلية التربة على تجهيز النبات بالماء. وان افضل حرارة لامتصاص الماء من التربة هي نحو 30م أو اكثر والجدول التالي يوضح تأثير درجات الحرارة المختلفة على كمية الماء الممتصة من التربة.
وجد ان نبات القطن في درجة ۱۰ يمتص ۲۰٪ فقط من الماء الذي يمتصه في درجه 25م· وقد اشارت الابحاث الى ان انخفاض درجة الحرارة للتربة تسبب نقصاً واضحاً في امتصاص الماء منها فيحصل ذبول للنباتات. وهذا ما يطلق عليه بالذبول الفسيولوجي وهي ظاهرة عدم قدرة النبات على امتصاص الماء من التربة رغم تواجده فيها. وقد لوحظ من دراسة نبات قصب السكر انه إذا انخفضت درجة حرارة الجذور ما بين 19-25 م فأن امتصاص الفسفور من التربة يقل الى الثلث وامتصاص النتروجين يقل الى النصف.
جدول يبين تأثير درجات الحرارة على سرعة امتصاص الماء من التربة.
5- لزوجة البروتوبلازم – ان انخفاض درجة الحرارة يسبب زيادة في لزوجة البروتوبلازم في خلايا الجذور وهذا له تأثير على انتشار الماء من التربة الى خلايا الجذور عن طريق البشرة فالخشب فالاوعية الناقلة، ولهذا السبب فالجذور المتجمدة لا يتنقل الماء خلالها. اما ارتفاع درجة الحرارة فله تأثير معاكس حيث يقلل من لزوجة البروتوبلازم لكن في درجات الحرارة المرتفعة يتخثر البروتوبلازم وتموت الخلايا.
6- النمو هو حصيلة عمليات كيمياوية وفسلجية متعددة تحصل في النبات. ويستمر النمو مع ارتفاع درجة الحرارة ويتبع هذا الاتجاه بالنسةب للتركيب الضوئي حتى درجة الحرارة المثلى. وقد وجد بأن درجة الحرارة المثلى للتزهير وعقد الثمار هي أعلى من درجة الحرارة المثلى للنمو الخضري لنفس النبات. ففي قصب السكر مثلا عندما تكون درجة الحرارة ليلاً 14 م يقل النمو الى النصف بالمقارنة مع درجة حرارة الليل اذا كانت ۱۷ م.
اضرار درجات الحرارة المرتفعة على المحاصيل الحقلية:
تحدث اضرار مختلفة ومؤثرة على المحاصيل نتيجة تعرضها الى درجات حرارة مرتفعة ويزداد هذا التأثير بطول المدة وشدة الحرارة التي يتعرض لها المحصول، ان درجة الحرارة المميتة لمعظم الخلايا في نباتات المحاصيل هي ما بين 50-60 م ومع هذا فأنها تختلف حسب الصنف وعمر النسيج وفترة التعرض للحرارة.
وتتحمل النباتات حرارة مختلفة حسب اطوار حياتها فقد وجد ان بادرات الذرة الصفراء التي يتراوح اعمارها بين 10–14 يوما من بزوغها عندما عرضت الى درجة حرارة 55 م ورطوبة نسبية 25-30 ٪ لمدة خمس ساعات كانت أكثر مقاومة لارتفاع درجة الحرارة مما في المراحل الاخرى المتقدمة في العمر. وفي دراسة اخرى اجريت rye grass المعمرة فقد حشدت النباتات على الارتفاع 2.5-3.5 سم ثم عرضت الى اربعة درجات حرارة مختلفة فوجد بان النمو الجديد يكون علي اشده بين درجتي 16 - 21م واقله عندما ارتفعت درجة الحرارة الى 27-32م.
ويمكن تعليل سبب قلة نمو النباتات في درجات الحرارة المرتفعة الى استنفاذ الكاربوهيدرات المخزونة مما يؤدي الي بطء نمو الاوراق وتكوينها وكذلك في اعادة تكوين وتعويض الاوراق التي حشت من النباتات.
ان تأثيرات درجات الحرارة المرتفعة غير المباشرة تشمل سرعة التنفس بالمقارنة مع عملية التركيب الضوئي مما تسبب استنزاف للمواد الغذائية المخزونة في النبات واذا صاحب ارتفاع درجة الحرارة هذه هبوب رياح جافة فأنها تسبب في زيادة في النتح وفقدان الماء من النبات وبالتالي جفاف الاوراق وتساقطها وهذا طبعاً سوف يقلل من عملية التركيب الضوئي.
تكيف النبات لتقليل تأثير الحرارة المرتفعة:
لدى النباتات وسائل وتحصل فيها تكيفات تساعدها على تحمل وتقليل تأثير الحرارة المرتفعة منها ما يلي:
1- ازدياد عملية النتح حيث انها تعمل على تخفيض درجة حرارة النبات.
2- تأخذ الاوراق وضعاً عموديا وبزاوية حادة على الساق فيقلل ذلك من درجة الحرارة التي تتعرض لها الاوراق بمقدار 3-5م.
3- تتميز النباتات المتكيفة لارتفاع درجة الحرارة بوجود زغب يغطي الاوراق والساق فيقلل من تأثير درجات الحرارة المرتفعة.
4- وجود طبقة شمعية تغطي الاوراق والساق، وهذه الطبقة تعمل كعازل كما ان لونها الابيض يقلل من امتصاص الحرارة.
5- وجود طبقة فلينية تغطي السيقان فتعمل كعازل يقلل من تأثير الحرارة المباشرة على الانسجة التي تحتها من اللحاء. والكامبيوم (الطبقة المولدة) وهذه الظاهرة واضحة في اشجار النباتات المتكيفة لارتفاع درجات الحرارة.
6- انخفاض كمية الماء في البروتوبلازم – يرى بعض العلماء بان المقاومة لارتفاع درجة الحرارة تعتمد على صفات معينة في البروتوبلازم وان هناك تشابه في هذه الصفات بين النباتات المقاومة للحرارة او الجفاف وتلك المقاومة للانجماد حيث ان الانسجة ذات المحتوى القليل من الماء تستطيع ان تتحمل ارتفاع درجة الحرارة اكثر من ذات المحتوى الماء الاكثر. ويمكن ادخال صفة المقاومة المؤقتة للحرارة في النباتات بتعريضها بصورة تدريجية الى عملية تقليل الماء منها (Dehydration process). وعلى هذا الاساس فان البذور الجافة تكون اكثر مقاومة للحرارة المرتفعة من الانسجة الحضرية.
اضرار درجات الحرارة المنخفضة على المحاصيل الحلقية:
تحدث اضرار كثيرة للنباتات نتيجة تعرضها الى درجات حرارة منخفضة جدا. وأهم هذه الاضرار.
1- الاختناق Suffocation
ان الكثير من المحاصيل الشتوية كالحبوب ونباتات المراعي في المناطق الباردة تبقى حية لفترة ما بعد ان تغطيها الثلوج. فاذا بقيت هذه النباتات تحت الغطاء الثلجي لفترة طويلة فأنها تتعرض للاختناق والموت بسبب قلة توفر الاوكسجين لها.
2- الجفاف الوظيفي Physiological drought:
تحصل هذه الظاهرة عندما تكون عملية النتح سريعة وامتصاص الماء من التربة بطيء بحيث لا يعوض المفقود بالنتح. وتحدث هذه الظاهرة عندما يكون الخريف دافئاً فالزيادة في عملية النتح التي يعقبها انخفاض مفاجئ في درجات الحرارة مع وجود نقص في رطوبة التربة يجعل ماء التربة يتجمد وبهذا يقل امتصاص الماء منها من قبل النباتات وهذا ما يعرف بالجفاف الفسيولوجي.
3- الرفع Heaving:
يحصل الرفع عندما تتجمد المياه في التربة ويأخذ الماء الحر في التربة شكل خيوط ثلجية تتجه بصورة عمودية على سطح التربة فيحدث ضغط على سطح التربة فيؤدى هذا الضغط الى رفع النباتات من اماكنها ويحصل تلف للجذور وربما موت للنباتات.
4- التجمد Freezing:
وتتميز هذه الظاهرة بان تحصل بلورات ثلجية في داخل الخلايا النباتية وفي المسافات البينية وتموت النباتات نتيجة لانجماد الانسجة وتلفها وتحصل هذه الحالة في المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة جداً.
5- الصقيع Chilling:
ويحصل الضرر للمحاصيل عندما تنخفض درجة الحرارة فوق درجة الانجماد بقليل جدا. وقد قسمت المحاصيل الحقلية حسب تحملها للصقيع الى المجاميع التالية:
1- مجموعة محاصيل تقتل اذا تعرضت للصقيع لمدة ٦٠ ساعة لدرجة حرارة بين 0.5 و 5.0 درجة مئوي مثل الرز والقطن، الحمص ولوبيا العلف.
2- مجموعة محاصيل يمكن ان تستعيد نموها بعد تعرضها للظروف السابقة مثل الحشيش السوداني وبعض طرز فستق الحقل.
3- مجموعة محاصيل لا تتأثر كثيرا بالصقيع مثل الذرة الصفراء والذرة البيضاء وطرز من فستق الحقل.
4- مجموعة محاصيل تتأثر بتعرضها لفترة طويلة للصقيع ولكنها تستعيد نموها مثال فول الصويا.
5- مجموعة محاصيل لا تتأثر مطلقاً بالصقيع مثل عباد الشمس والكتان.
وتمتاز المحاصيل ذات المقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة بما يلي:
أ - ارتفاع تركيز السكر في العصير الخلوي نتيجة لتحول النشأ الى سكر وبذلك تنخفض نقطة التجمد كما يقل فقدان الماء بالنتح.
ب - زيادة الضغط الأزموزى في العصير الخلوي نتيجة لزيادة تركيز السكر فيها.
ج - ازدياد نفاذية الغشاء الخلوي.
د - زيادة في البروتين الذائب في الخلايا وزيادة في الماء غير الحرفي في الخلايا أما من ناحية الشكل الخارجي للنبات، فان النباتات المقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة تمتاز بأنها ذات أوراق صغيرة سميكة مغطاة بطبقة من الكيوتين وتكون النباتات مفترشة وقد لوحظت هذه الظاهرة في محاصيل الحنطة والشعير والشوفان الشتوية ذات المقاومة للبرودة. كذلك تمتاز بأن جذورها كثيرة التفرع ونمو النباتات بطيئاً.
كفاءة درجة الحرارة Temperature efficiency .
تزداد سرعة التفاعلات الكيمياوية والعمليات الوظيفية كلما زادت درجة الحرارة وبالتالي يزداد النمو في النبات وفي الحقيقة فان النمو يتحدد بعوامل بيئية متعددة لذلك فان درجة الحرارة وحدها ليست العامل الوحيد لإعطاء فكرة حقيقية عن عملية نمو المحصول ونجاحه في المنطقة.
وهناك عدة طرق تستعمل لتقدير كفاءة درجة الحرارة وعلاقتها بتوزيع المحاصيل ونجاحها في المناطق منها:
طول موسم النمو Length of growing season
معرفة طول موسم النمو هي من أبسط الطرق وأقدمها التي تستعمل في تقدير القيمة الفعلية للحرارة وتأثيرها على توزيع المحاصيل ونجاحها في المنطقة التي تزرع فيها. وموسم النمو هو معدل الفترة بين اخر انجماد مميت للنبات في الربيع وأول انجماد في الخريف. فهذه الفترة اعتبرت هي المحددة لطول فصل النمو. ان طول الفترة الخالية من الانجماد (frost free period ) هذه تعطي فكرة عن نوع المحاصيل التي يمكن ان تنجح في المنطقة. فالمنطقة التي تكون فيها هذه الفترة قصيرة لا يمكن ان تزرع فيها الا محاصيل محدودة مبكرة ملائمة لتلك المنطقة. وقد اوضحMartin، Leonard and Stamp (1976) . بان الفترة الخالية من الانجماد التي تكون أقل من 125 يوما تعتبر محددة لإنتاج معظم المحاصيل الحقلية. فالحنطة والشعير والشوفان تنضج خلال فترة خالية من الانجماد اقصر مما تحتاجه الذرة الصفراء والذرة البيضاء. أما القطن فيحتاج الى فترة خالية من الانجماد ٢00 يوماً. وبعض المحاصيل اذا تعرضت للانجماد فأنها تتلف الى حد ما كما هو الحال في الذرة الصفراء والذرة البيضاء.
الحرارة المتجمعة Temperature summation
وهي مجموع درجات الحرارة فوق درجة الحرارة الاساس (Base temperature ) التي تكون فيها الفعالية الحيوية للنبات صفرا. وقد اعتبرت درجة 40 ف اي ( 4،4 م ) هي الدرجة التي تكون فيها الفعالية الحيوية صفراً. ويمكن على هذا الاساس حساب درجات الحرارة المتجمعة ليوم او شهر او لأية فترة زمنية. كالاتي: لو كان معدل درجة الحرارة ليوم ما هو ٢٢ م فتكون الحرارة المتجمعة عندئذ لذلك اليوم هي ٢٢ – 4.4 ويساوي 15.6 م ومجموع درجات الحرارة لبقية الأيام التي تزيد على 4،4 م يمثل الحرارة المتجمعة لفصل النمو لذلك المحصول مثلاً. وبمعرفة درجة الحرارة المتجمعة يمكن معرفة فترة نمو الاصناف المختلفة من المحاصيل في تلك المنطقة ومن عيوب هذه الطريقة انها لا تأخذ بنظر الاعتبار شدة الحرارة وفترتها بنظر الاعتبار ورغم ذلك فقد وجدت هذه الطريقة مجالا جيداً في استعمالها.
نظام الوحدات الحرارية Heat unit System
ان اي محصول لكي يصل مرحلة من النمو لا بد ان يستلم كمية معينة من الحرارة بغض النظر عن الفترة الزمنية التي يحتاجها لاستلام تلك الوحدات الحرارية. ان مجموع درجات الحرارة فوق درجة الحرارة الاساسية التي تبدأ عندها الفعالية الحيوية هي القاعدة التي تعتمد عليها هذه الطريقة ودرجة الحرارة الأساس ((Base temperature قد حسبت اعتمادا على نتائج التجارب لمحاصيل مختلفة فوجدت بانها 4.4 م للحنطة والشوفان والشعير و 10 م للذرة الصفراء و 16.6 م للقطن. وعدد الوحدات لأي يوم يكون بطرح معدل درجة الحرارة الاساس للمحصول من درجة الحرارة لذلك اليوم وبجمع درجات الحرارة هذه نحصل على عدد الوحدات الحرارية لأية فترة كانت من الزراعة وحتى النضج لذلك المحصول. وقد وجدت هذه الطريقة أهمية بالغة في استعمالها في جني المحاصيل لأغراض التعليب للخضروات خاصة وقد جربت بكثرة على محصول البزاليا. وتتجلى اهمية استعمال نظام الوحدات الحرارية في النواحي التالية:
1- تمييز موسم النمو للأصناف المختلفة للمحاصيل.
٢- التنبؤ بموعد النضج.
۳- تنظيم عمليات حصاد الحصول.
4 - السيطرة على النوعية للمحصول.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق