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.

تاریخچه مصرف چوب:

چوب یکی از اولین موادی است که بطور طبیعی و فراوان در دسترس بشر قرار داشته است. مصرف چوب در ایران تاریخ مدونی از اعصار باستانی ندارد. ولی طبق مطالعاتی که توسط کاوشگران انجام شده است. مردمان بومی ایران قبل از مهاجرت آریائی‌ها از حدود 4200 سال قبل از میلاد مسیح چوب را برای خانه‌سازی مصرف کرده‌اند و البته استفاده مدرن‌تری در دسترس می‌باشد. مصرف چوب در امپراطوری ایران مشخص‌تر است و در سنگ نوشته‌هایی که از تخت جمشید به دست آمده استفاده ازچوب سدر در پوشش و تزئینات کاخها مشخص شده است.

از دوره اشکانیان آثار مدونی در دست نیست و ساسانیان بیشتر در معماری (طرح ساخمانهای گنبدی شکل و طاق بازار) از چوب استفاده می‌کرده‌اند. پس از پیشرفت دین حنیف اسلام در ایران آثاری را در ساختمانهای مساجد، فرارها و اماکن مقدسه نظیر درب، منبر، کنده‌کاریها و شبکه‌بندیها یافت که اکثر آنها تا سالهای اخیر با وسائل دستی بوجود می‌آمده است و همانطور که صنایع چوب با پیدایش ماشین اره در اروپا تحول تازه‌ای یافت، در سایر نواحی دنیا به مرور زمان دستگاههای دستی تبدیل چوب به ماشینهای تبدیل تغییر یافت و در ایران نیز ابتدا چوب‌بری‌ها و سپس سایر کارخانه‌های تبدیل چوب مثل کبریت‌سازی، تخته چند لایه‌سازی، فیبرسازی، تخته خرده چوب‌سازی، مقواسازی و غیره آغاز به کار کردند که عموما قدمت آنها به 50 سال هم نمی‌رسد.

پیش بینی سرعت و جهت بادهای فرساینده در ایران

مقدمه

فرسایش بادی یک معضل جدی در بیشتر مناطق خشک و نیمه خشک دنیا و ایران است . توانائی پیش بینی دقیق فرسایش بادی خاک برای بسیاری منظورها ، از جمله برنامه های حفاظتی ، منابع طبیعی ، و کاهش آلودگی هوا ناشی از طوفان ضروری است ( 3 ) . از آنجایی که نیروی باد در طول سال ، ماه وحتی روز تا حد زیادی تغییر می نماید ، و همچنین قدرت فرسایندگی باد بستگی به توان سوم سرعت باد دارد . به منشور پیش بینی و کنترل فرسایش بادی در هر منطقه توزیع سرعت باد حائز اهمیت میباشد . همچنین علاوه برسرعت باد ، دانستن چگونگی تغییرات جهت باد در منطقه نیز امری ضروری است . زیرا نسبت جهت باد به جهت اضلاع زمین ، بادشکن ها ، ردیف کاشت گیاهان ، و شخم زمین ، نقش مهمی را در پیش بینی مقدار و جهت فرسایش بادی ایفا می کند ( 4) . مدل های مختلفی برای نشان دادن توزیع سرعت باد استفاده شده است . بی شک توزیع ویبل یکی از گسترده ترین توزیع هایی است که تا بحال برای نشان دادن پراکندگی سرعت باد مورد استفاده قرار گرفته است ( 5 ) . اهداف این پژوهش عبارت بودند از : 1 ) شبیه سازی ساعتی سرعت و جهت باد به روش استوکاستیک با استفاده از توزیع ویبل ، به منظور استفاده در مدل WEPS ، برای پیش بینی فرسایش بادی در شهرهای مختلف ایران ، 2) آزمون اعتبار سنجی توزیع ویبل و مدل کامپیوتری windpred ، در پیش بینی ساعتی سرعت و جهت باد ، . 3) ترسیم نقشه های سرعت و جهت بادهای فرساینده در ایران .

مواد و روشها

ابتدا 38 شهر که دارای حداقل 10 سال آمار ساعتی سرعت و جهت باد بودند ، انتخاب گردیدند . در مرحله بعد تعداد سال آماری هر شهری به دو دوره برابر تقسیم گردید ، بطوریکه از دوره اول برای شبیه سازی و از دوره دوم برای آزمون اعتبار سنجی مدل ( با استفاده از معنی دار بودن و نبودن ضرائب همبستگی ) استفاده شد . سپس با استفاده از توزیع ویبل ، شبیه سازی سرعت و جه باد بصورت ساعتی توسط برنامه Windpred ( 2 و 1 ) انجام گرفت . تابع توزیع تجمعی ویبل F (U) به صورت زیر میباشد :

(1) [-(u/c)^k]F(u)=1-exp

که در این معادله u سرعت باد ( متر بر ثانیه ) ، c، پارامتر مقیاس ( با واحد سرعت ) ، و k پارامتر شکل ( بدون واحد ) ، میباشند ( 6 ) . در هرمرحله بعد ، دوره های باد آرام حذف و فراوانی باد در هر گروه سرعتی نرمالیزه گردیدند . بنابراین :

(2) [-(u/c)^k]= 1-exp [ (F(u)-F0 ) / (1-F0)] F1(u) =

که در آن F1(u) توزیع تجمعی در حالتی است که دوره های باد آرام حذف شده است ، و F0 فراوانی دوره های باد آرام میباشد . پارامترهای k, c به روش حداقل مربعات و بکارگیری تابع توزیع تجمعی محاسبه شدند ( معادله 2 ) .

با استفاده از پارامترهای توزیع ویبل (c,k) فراوانی سرعت باد در هر ماه و در سال بصورت تجمعی و نرمال شده بدست آمد . به منظور شبیه سازی جهت باد ، اعداد بین صفر و یک بصورت تصادفی انتخاب ، و با جدول توزیع تجمعی جهت باد مقایسه گردیدند . برای شبیه سازی سرعت باد براساس جهت باد تعیین شده ، پارامترهای c،k توزیع ویبل برای آن جهت خاص از جدول های تعیین شده قبلی ، بدست امد و از معادله زیر استفاده گردید :

U= c{-1n[1-(F(u)-F0]/(1-F0)}^1/k

با استفاده از روش انتخاب عدد تصادفی ، یک عدد بین صفر و یک انتخاب گردید . سپس این مقدار را به جای F(u) قرارداده و در نهایت سرعت باد شبیه سازی شده محاسبه گردید . به دلیل اینکه هدف شبیه سازی سرعت باد بصورت ساعتی بود ، با استفاده از رابطه زیر سرعت باد بصورت ساعتی شبیه سازی شد :

U(1)= U_rep+0.5(u_max-U_min) Cos[2p(24-hr_max+I)/24]

که در آن ، hr_max ساعتی از روز که سرعت باد حداکثر است ، I شاخص ساعت روز ، U_max سرعت باد حداکثر ، U_min سرعت باد حداقل ، و U_rep سرعت شبیه سازی شده حاصل از معادله( 3 ) میباشد .

در مرحله بعد ، با استفاده از نتایج شبیه سازی شده ، نقشه درصد سرعت بادهای فرساینده و جهت غالب آنها ، و همچنین نقشه حداکثر سرعت باد و جهت غالب باد در هر ایستگاه با استفاده از نرم افزارهای SURFER و CorelDRAW10 برای ماه های مختلف سال تهیه گردید . بعنوان نمونه نقشه درصد سرعت بادهای فرساینده و جهت غال آنها ، برای ماه جولای نشان داده شده است ( شکل 1 ) لازم به ذکر است که در این نقشه ها ، شهرها به صورت دایره ، اسم شهرها واطلاعات مربوط به سرعت باد شهرها در داخل دایره و جهت باد غالب آنها هم بر روی دایره بشکل حروف و بصورت علامت پیکان ، نمایش داده شده است . همچنین برای نشان دادن سرعت حداکثر و درصد سرعت بادهای فرساینده ، از رنگهای مختلفی نیز استفاده گردید .

پراکندگی هیدرودینامیک درتل ماسه اشباع نشده :

خلاصه :

گسترش محلول ها نسبت به وضعیت جابه جایی میانگین درطول جریان آب در خاکها درنتیجه پیچش ازطریق کمپلکس منفذ اشباع شده میباشد. گسترش باضریب پراکندگی هیدرودینامیک درمعادله پراکندگی همرفتی مشخص میشود. این ضریب به طور وسیعی برای خاکهای اشباع شده مطالعه شده است. دراین مطالعه ضریبهای پراکندگی هیدرودینامیک برای تل ماسه غیر انباشته به عنوان تابعی از ثابتهای آب حجمی تتا تعیین شد که تغییر حدودی از اشباع تا 0.08cm3cm-3 درستون های 5cm‌ قطری و طول 25 تا 40 سانتی متری دارند. آزمایشات جریان شیب واحد جهت اندازه گیری منحنی های پیشرفته محلول با به کارگیری ردیابهای شوری با 4 الکترود درچندین عمق ستونی انجام شدند. پارامترهای حمل برای معادله پراکندگی همرفتی و مدل متحرک –غیرمتحرک با بهینه سازی محلولهای تحلیلی با منحنی های پیشرفته محلول مشاهده شده تعیین شدند. یک پراکندگی حداکثر گاما 0.97 cm ‌ در تتا برابر است با 0.13 یافت شد درصورتیکه برای جریان اشباع شده گاما برابر با 0.1cm‌ صرف نظر از سرعت آب منفذ از208 تا 5878d-1‌ تغییر حدود دارد . برای مدل متحرک و غیر متحرک بخش آب متحرک به تدریج با وحدت دراشباع با یک حداقل 0.85 در تتا برابر با 0.15 به دنبال افزایش جزئی با اشباع دوباره بیشتر میباشد. زمان تبادل بین فازهای متحرک و غیرمتحرک یک دهم تا دو دهم برای تتا بزرگتر از پانزده صدم فرضا به علت جریان نسبتا همگن با ترکیب محلول همرفتی بود. برای تتای کمتر تبادل خیلی کند تر میشود ازآنجائیکه جریان غالبا به علت V کوچکتر و لایه های نازکتر آب خیلی کندتر میشود درحالیکه مقاومت برای تبادل محلول بین فازهای متحرک وغیر متحرک افزایش می یابد. این اثرات ترکیبی منجر به مقدار پراکندگی حداکثر درمحتویات آب میانیدرصورت تل ماسه غیر انباشته شده میشود .

بیماری های فیزیولوژیک یا غیر عفونی

Physiological dicease = Abiotic disease

بیماری های فیزیولوژیک به بیماری هایی گفته می شود مکه قابلیت سرایت به سایر گیاهان را ندارند. بیماریهای غیرعفونی شامل تنش های حرارتی شدید و ناگهانی مانند گرما و سرما، تغییرات شدید PH خاک، کمبود یا بیشبود عنماصر کم مصرف یا پر مصرف خاک، عوامل نامساعد آب و هوایی مثل تگرگ و صاعقه، کمبود اکسیژن و سموم طبیعی و شیمیایی موجود در محیط و بالاخره آلودگی هوا می باشد.

اثر حرارت Temprature effect

برای رشد اکثر گیاهان دمای 30-15 درجه سانتیگراد مناسب می باشد، بافت های جوان و درحال رشد بیشتر گیاهان و خصوصاً علفی ها معمولاً به دماهای بالاتر یا پایینتر از حد معمول حساس مسی باشد ولی این حد تحمل بستگی به مرحله رشدی گیاه و گونه گیاه دارد. تغییرات ناگهانی دما، اثرات نامطلوبی در گیاهان می گذارد و عوارض ناشی از دمای بالا کمتر از دمای پایین اتفاق می افتد. گرمای زیاد می تواند باعث آفتابسوختگی (Sun Scald) شود که قسمت رو به آفتاب میوه ها و سبزی ها مانند گوجه فرنگی و پیاز سوخته شود. عوارض ناشی از دمای پایین به دو صورت ظاهر می شود. اگر آسیب وارده در دمای بالاتر از صفر بوجود آید، به آن سرما زدگی (Cilling injury) می گویند و اگر خسارت وارده در دمای زیر صفر وارد شود به آن یخ زدگی (Frost injury) گویند. سرمازدگی در مناطق نیمه گرمسیر در کشت های پاییزه خیار و گوجه فرنگی متداول می باشد.