تبخیر – تعرق و نیاز آبیاری

سیستم آب – خاک – گیاه – اتمسفر

رابطه بین آب و خاک و 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 تأمین می‌کند تا بتواند آب مورد نیاز خود را از خاک دریافت کند. این فرایندهای به ظاهر ساده در یک سیستم بسیار پیچیده و مرتبط صورت می‌گیرد که به آن زنجیره آب – خاک – گیاه – اتمسفر گفته می‌شود. هر یک از عناصر این زنجیره متأثر از اجزاء دیگر بوده و بر سایر عناصر نیز اثر می‌گذارد. بطوری که هیچ فرایندی از آن را نمی توان به صورت ساده و مستقل در نظر گرفت و اگر عملا گاهی اوقات از فرایندهای 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 مسأله کمبود آب یکی از معضلات کشاورزی می‌باشد تعرق اساسی ترین فرایندی است که در زنجیره آب – خاک – گیاه – اتمسفر صورت می‌گیرد. حدود 90درصد اجزاء فعال گیاه از آب تشکیل شده و بیش از 99درصد مصرفی گیاه مصرف تعرق و تبخیر می‌شود. تعرق فرایندی 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 گیاه بیشتر از فشار بخار آب در هوای مجاور بوده و روزنه ها نیز باز باشند تا دی اکسیدکربن بتواند برای انجام فتوسنتز وارد گیاه شود. بنابراین هر زمان که روزنه ها باز باشند ولو این که در داخل خود برگ و یا در حد فاصل برگ و هوای مجاور مقاومت هایی صورت بگیرد، عمل تعرق انجام می‌پذیرد. مگر این که مقدار این مقاومت ها بسیار زیاد باشد.

اگر فشار بخار آب در داخل برگ را با علامت eleaf، فشار بخار آب در هوای مجاور برگ را با eair، مقاومت در برابر حرکت بخار آب در داخل روزنه ها را با rair نشان دهیم در این صورت سرعت یا میثزان تعرق (T) برابر خواهد بود با:

مقاومت هوا در برابر خروج بخار آب عمدتا بستگی به حرکت هوا در لایه مجاور برگ داشته و اگر هوای مجاور برگ ساکن باشد این مقاومت به دلیل اشباع شدن سریع از بخار آب زیاد شده و تعرق یکباره کاهش می‌یابد. به همین دلیل یکی از سازگاری های گیاه با کم آبی کرک دار شدن سطح برگهاست تا بدین وسیله هوا در بین کرکها محبوس و ساکن شود اما هنگامی که هوا به سادگی در حد فاصل برگ و هوا جریان داشته باشد تعرق نیز جریان پیدا می‌کند. اما مقاومت روزنه ها (rleaf) در برابر جریان بخار آب یک خصوصیت فیزیولوژیکی است که توسط خود گیاه کنترل می‌شود. مثلا برخی از گیاهان بر سلولهای روزنه کنترل داشته و در مواقع لزوم آن را باز و بسته می‌کنند.

همزمان با خروج آب از برگها، گیاه آب را از طریق ریشه ها جذب می‌کند تا آبی که در اثر تعرق از دست رفته است جبران شود. برای این منظور آب در داخل خاک به سمت ریشه ها حرکت نموده و پس از وارد شدن به داخل گیاه از طریق آوندها به برگها می‌رسد. حرکت آب از خاک به داخل ریشه و سپس از ریشه به برگ در اثر اختلاف پتانسیل بین خاک و برگ است. میزان جریان آب طی این فرایند عبارت است از:

که در آن

Q = سرعت جریان آب از خاک بطرف برگها

= پتانسیل کل آب در داخل برگ که مجموع پتانسیل آماس (فشاری) سلولهای برگ ( ) و پتانسیل اسمزی ( ) در برگ است.

= پتانسیل کل آب در خاک، شامل ماتریک و اسمزی

rplant = مقاومت در برابر جریان آب در داخل گیاه مشتمل بر مقاومت در داخل ریشه ها، مقاومت درداخل آوندها و مقاومت در برگها.

rsoil = مقاومت در برابر جریان آب در داخل خاک.

با خارج شدن آب از خاک، رطوبت کاهش یافته و پتانسیل کل آن ( ) کاهش پیدا می‌کند. در این وضعیت ضریب هدایت موئینگی خاک با درصد رطوبت رابطه مستقیم دارد کاهش یافته و در نتیجه مقاومت خاک (rsoil) افزایش پیدا می‌کند. کاهش و افزایش rsoil باعث می‌شود که آب کمتری داخل گیاه شده و با کم شدن آماس سلولها، پتانسیل آب برگ ( ) نیز کاهش یابد. با کم شدن سرانجام روزنه ها بسته شده و مقاومت در برابر خروج آب در برگ (rleaf) افزایش و نهایتا براساس معادله 8-1 سرعت تعرق کاهش پیدا می‌کند. چون گازکربنیک نیز از همان مسیر وارد گیاه می‌شود این عمل باعث کاهش ورود آن نیز شده و مقدار فتوسنتز که در.اقع کمیت و کیفیت محصول است تقلیل پیدا می‌کند.