مقاله در مورد اکولوژی گیاهان زراعی

اکولوژی گیاهان زراعی

گیاهان زراعی
گیاهان مهم زراعی
غلات
بقولات
گیاهان ریشه‌ای و غده‌ای
فصل دوم
اقلیم زراعی و عوامل موثر بر رشد و نمو گیاهان زراعی
شدت نور
آب
نقش آب به عنوان کنترل‌کننده سیر انرژی در گیاهان
مشخصات باران
باران‌های کنوکتیو
باران‌های کوهستانی
خصوصیات بارندگی
بازگردش مواد در اکوسیستم‌های طبیعی
فصل سوم
اهمیت بعضی از عوامل خاکی
فقر خاک و انبوهی پوشش گیاهی جنگل‌های حاره مرطوب
تناقظی که در «ساوان» مستتر است
تاثیر بافت خاک بر روی گیاهان
ارزش گیاهان به عنوان معرف خاک‌های شور و قلیایی
بعضی از گیاهان معرف خاک‌های شور و قلیایی

فصل چهارم
اکولوژی جمعیت گیاهی در کشاورزی
تولیدات کشاورزی به عنوان یک فرایند جمعیتی
مرحله بذری
جوانه‌زنی
مرحله نونهالی
تولید مثل
تفاوتهای موجود در جمعیت گیاهان زراعی
رقابت علفهای هرز
تحقیقات کشاورزی و بیولوژی جمعیت گیاهی
کشاورزی از دیدگاه مدیریت جمعیت گیاهی
افزایش شاخص برداشت از طریق تغییر استراتژی زراعی
اصلاح محصولات زراعی از نظر اکولوژیکی
فصل پنجم

مناطق اکولوژیکی زراعی ایران
منطقه خوزستان
منطقه ساحلی جنوب
منطقه فلات مرکزی (نمکزار)
منطقه فلات مرکزی بدون نمکزار
منطقه کوهستانی مدیترانه‌ای بری
منطقه کوهستانی معتدله سرد
منطقه ساحلی دریای خزر
پیشنهادات
منابع و ماخذ

تقدیر و تشکر

با تشکر از استاد ارجمند جناب آقای رحیم علیمحمدی
که در تهیه این تحقیق یاری نمودند و
با تشکر از پدر و مادرم
که در کلیه مراحل زندگی یار و یاور من بودند.

مقدمه
به نام خداوند لوح و قلم حقیقت نگار وجود عدم
خدایی که داننده رازهاست نخستین سرآغاز آغازهاست
ثبات تولید در کشاورزی یکی از جنبه‌های مهم کشاورزی پایدار Agriculture Sustainable می‌باشد. گرچه مفاهیم پایداری تولید در کشاورزی دیدگاه‌های همه‌جانبه‌ای را دربر دارد و جنبه‌های مختلفی را شامل می‌شود. اقلیم و خاک از مهمترین عوامل تولید می‌باشند و بهره‌برداری از زمین عمدتاً بر اساس کیفیت این دو عامل استوار است.
پراکنش و توزیع گیاهان طبیعی در عرض‌های جغرافیایی مختلف و همچنین در ارتفاعات متفاوت متفاوت در رابطه با عوامل محیطی و بخصوص بارندگی و درجه حرارت و در مرحله بعد شرائط فیزیکی و شمیایی خاک می‌باشد. این موضوع در ارتباط ب

ا گیاهان زراعی نیز صادق است و بدین‌ترتیب شناخت عوامل مختلف محیطی و انتخاب گیاهان مناسب برای شرایط متفاوت از مهمترین عوامل موثر در تولید است. حفظ ثبات با آگاهی از نیازهای محیطی و تامین شرایط مناسب برای هرمحصول امکان‌پذیری است و به همین دلیل در شرایط دیم به علت نوسانات شرایط اقلیمی و عدم امکان تامین همه نیازهای گیاه تولید از ثبات کمتری برخوردار است.

امروز روابط عوامل محیطی و تولید با کمک مدل‌های ریاضی برای اکوسیستم‌های مختلف زراعی بیان می‌شود و این روابط به صورت کمی درآورده شده است.
بدین ترتیب امکان پیش‌بینی تولید با توجه به شرایط مختلف اقلیمی در هر منطقه بیشتر شده است. این اکوسیستم‌ها چون ساخته‌ی دست بشر هستنده و از نظر اکولوژیکی حساسیت بیشتری به نوسانات محیطی دارند و به همین دلیل برای حفظ ثبات تولید، شناخت عوامل محیطی در رابطه با نیازهای این اکوسیستم‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در همین رابطه آگاهی از اثرات تنش‌های محیطی بر رشد و تولید این اکوسیستم‌ها نیز جهت حفظ ثبات محصول ضروری می‌باشد. بدین ترتیب به منظور بهره‌گیری هرچه بیشتر از منابع محیطی و کاهش خسارت وارده به محیط از طریق به کارگیری اصول صحیح اکولوژیکی در اکوسیستم‌های زراعی و نیز کاربرد روش‌های منطقی تولید بحث اکولوژی گیاهان زراعی مطرح می‌شود. (منبع شماره۱)

فصل اول
گیاهان زراعی
تعداد گیاهان و حیواناتی که مورد استفاده انسان قرار می‌گیرد، در مقایسه با آن چه که در دسترس اوست، ناچیز است. برای مثال تنها در حدود ۳۰۰۰ گونه از ۳۵۰۰۰۰ گونه گیاهان گلدار، دارای ارزش اقتصادی هستند. علاوه بر آن انتقال از مرحله‌ی شکارچی‌گری به مرحله‌ی دامداری یا کشاورزی ساکن و از کشاورزی معیشتی به تجاری، مقدار گونه‌ها کاهش قابل ملاحظه‌ای یافته است. غذای انسان‌های اولیه خیلی متنوع‌تر از امروزه بوده است. هارلن (۱۹۷۶) معتقد است که در دوران گذشته هزاران گیاه و صدها حیوان برای استفاده غذایی مورد استفاده قرار می‌گرفته است. در آزمایشی با آنالیز محتویات معده انسان عصر فلز (انسان تولوند) (هل بک، ۱۹۵۰) ملاحظه شد که آخرین غذای او شامل هفده گیاه مختلف بود که فقط دو عدد از آنها، یولاف و جو کشت می‌شدند و بقیه علف‌های هرز گیاهانی بودند که کشت شده بودند.
امروزه دوازده گیاه زراعی و سه تیپ دام اهلی عمده‌ی کشورهای جهان را تامین می‌کنند. توسعه‌ی کشاورزی واقعه‌ای جدید در تاریخ تکاملی انسان محسوب می‌شود. این واقعه بستگی به انتخاب و تکثیر و به عبارت دیگر، اهلی‌کردن گونه‌های گیاهای و حیوانات با مشخصات دلخواه و مطلوب برای انسان دارد. این موضوع نه فقط ترکیب نسبی جمعیت گیاهان و حیوانات را تغییر داد، بلکه حدود ده درصد از زمین‌هایی که پوشش گیاهی طبیعی داشته‌اند، به وسیله گیاهان زراعی جایگزین شده‌اند و بخش عمده‌ای از زمین‌های باقیمانده نیز به سبب چرای دام‌ها تغییرات زیادی حاصل کرده‌اند. اکوسیستم کشاورزی ساختمان و ترکیب ساده‌تری نسبت به اکوسیستم طبیعی داراست. در این اکوسیستم کم و بیش سه تیپ موجودات غلبه دارند:
۱٫ گیاهان زراعی یا گیاهانی که قابل زراعت هستند.
۲٫ دام‌های اهلی
۳٫ علف‌های هرز، آفات و بیماری‌ها
حیوانات و گیاهان اهلی شامل آنهایی هستند که تکثیر و اصلا

ح آنها کم و بیش توسط انسان کنترل می‌شود. انتخاب و به‌نژادی که اساساً روی اعاب وحشی صورت گرفته است، از یک طرف باعث حذف ویژگی‌های نامطلوب برای انسان شده است که این ویژگی‌ها برای بقای آنها مفید بوده است و از طرفی دیگر ویژگی‌

هایی که دارای ارزش زراعی بوده‌اند، توسعه داده شده است. (جدول ۱-۱) در مورد گیاهانی که اهلی شده‌اند، رابطه‌ی همزیستی آنها با انسان طوری است که فقط تعداد معدودی از آنها بدون محافظت انسان می‌تواند به صورت وحشی بقاء داشته باشند.

جدول ۱-۱: بیست گیاه زراعی مهم بر حسب سطح زیر کشت

نام عمومی اندام اقتصادی موارد استفاده عمده
گندم
برنج
ذرت
جو
ارزن
سورگوم
سویا
پنبه
یولاف
لوبیا
سیب‌زمینی
بادام زمینی
چاودار
سیب‌زمین شیرین
نیشکر
کاساوا
نخود
نخودچی
انگور
کلم روغنی (منداب) غله
غله
غله

غه
غله
غله
حبوبات

حبوبات
غده
حبوبات
غله
ریشه
ساقه
غده
حبوبات
حبوبات
میوه
بذر غذایی، علوفه
غذایی
علوفه
علوفه، غذایی و مالت
غذایی، علوفه
غذایی، علوفه
غذایی، علوفه و روغن
الیاف، علوفه و روغن
غذایی، علوفه
غذایی، علوفه
غذایی
غذایی، علوفه و روغن
غذایی، علوفه
غذایی
غذایی، علوفه
غذایی
غذایی، علوفه
غذایی، علوفه
غذایی، نوشابه
روغن، علوفه

گیاهان مهم زراعی

ارزش گیاهان زراعی بسته به توانایی آنها در تولید هرچه بیشتر تولیدات مفید، نسبت به اجداد وحشی آنهاست. یکی از تفاوت‌های مشخص

 

ی که بین گیاهان زراعی و اجداد وحشی آنها وجود دارد، رشد زیادتر آنهاست (شوانیتز، ۱۹۶۰) که این تغییر در اندام‌هایی که به عنوان محصول برداشت می‌شوند و نسبت آنها در کل گیاه مشخص است.
برای مثال در غلات بخش بیشتری از مواد ساخته شده در طول دوره فتوسنتز، به دانه می‌رود و مقدار کمتری از آن به برگ‌ها اختصاص داده می‌شود. برعکس در سیب‌زمینی منبع اصلی ذخیره مواد غده است. ویژگی مهم دیگری که در تفاوت گیاهان زراعی و اجداد وحشی آنها وجود دارد، کاهش انتشار طبیعی بذر به وسیله انتخاب ساقه‌های محکم و غیرشکننده در غلات و بسته‌بودن نیام و میوه در نخود، لوبیا، فلفل و غیره است. همزمان با کاهش انتشار بذر بعضی از صفت‌های مطلوب مثلاً اندازه بذر افزایش یافته است. به طور مثال بذر لوبیا (Phaseolus Vulgaris) 5 تا ۸ برابر بزرگتر از اجداد وحشی آن است.
اندام‌هایی که برای برداشت انتخاب می‌شود، ترکیب و فرم آنها نسبت به گذشته تغییر کرده است. مواد سمی یا تلخ در یام و لوپن کاهش و یا حذف شده است و نسبت موادی که برای انسان باارزش و مفید هستند، مانند پروتئین، روغن، شیرینی، دارویی یا معطر به طور قابل‌ملاحظه‌ای افزایش یافته است.
گیاهان زراعی اغلب بر حسب استفاده ویژه‌ای که دارند، طبقه‌بندی می‌شوند که البته این موضوع از تغییرات زیادی برخوردار است. طبقه بندی جامع‌تر و عمومی‌تر براساس اندام‌هایی که برداشت می‌شوند، صورت گرفته است که در جدول ۲-۱ نشان داده شده است:
غلات (دانه) بذر
حبوبات بذر
گیاهان ریشه‌ای و غده‌ای ریشه و ساقه متورم
سبزیجات (محصول سبز) برگ‌ها و ساقه‌ها
میوه‌ها بذرهای دارای پوشش یا کپسول
دانه‌ی غلات و حبوبات یکی از منابع اولیه تامین کربوهیدرات‌ها، چربی، پروتئین، ویتامین‌ها، مواد معدنی ضروری برای تغذیه انسان‌ها و دامهاست. (جدول ۲-۱)
جدول ۲-۱: ترکیبات ۱۰۰ گرم از مهمترین غلات در مقایسه با گیاهان غده‌ای حبوبات و سبزیجات
انرژی (کیلوکالری) پروتئین (گرم) چربی (گرم)
گندم

برنج
ذرت
سورگوم
یولاف
چاودار
سیب‌زمینی
نخود (سبز و خشک)
کاهو ۳۴۰
۳۱۰
۳۴۸
۳۱۷
۳۳۸
۸۳
۷۰
۱۵ ۱۲
۸
۱۰
۱۰
۱۰
۱۱
۲
۹/۴
۱۲ ۲
۲
۴
۵
۵
۲
۱/۰
۴/۰
۲/۰
دانه غلات به سبب داشتن آب نسبتاً کم و دوره‌ی خواب طولانی، علاوه بر اینکه به آسانی حمل و انبار می‌شوند، منبع غذایی فشرده نیز می‌باشند.
ریشه و غده‌ها اندام‌های حجیمی هستند که به سبب داشتن (بیشتر از ۷۵ درصد) سایر اندام‌ها متمایز گشته است و این موضوع عامل محدودکننده‌ برای انبارشدن بوده است، ولی عامل افزایش عملکرد در واحد سطح است. گیاهان غده‌ای (به جز سیب‌زمینی) بیشتر دو ساله هستند و در اواخر فصل اول رشد که اندام‌های ذخیره شونده به حداکثر اندازه خود رسیدند، برداشت می‌شوند.
سبزیجات شامل آندسته از گیاهانی می‌شوند که ارزش آنها در برگها و ساقه‌های تازه و جوان است. مقدار زیاد سلولز و فیبر در آنها سبب محدودیت در مصرف غذایی آنهاست. این گیاهان منبع اصلی ویتامین‌ها، مواد معدنی، مواد دارویی مانند نیکوتین، تانن و کافئین هستند. به سبب حجم زیاد و درصد آب بالا ذخیره‌سازی آنها بستگی به خشک‌کردن، سیلوکردن یا یخ‌زدن سریع دارد.
میوه از نظر زراعی به مواد گوشتی و آب

دار که بذر را دربر می‌گیرد (میوه‌های انگوری، سیب و گلابی) یا میوه‌های بذری (نارگیل، گیلاس و گوجه) اطلاق می‌گردد. برخی مانند موز، ممکن است حاوی مقدار زیادی کربوهیدرات باشند. در اکثر میوه‌ها ارزش اقتصادی آنها به سبب خوشمزه بودن و داشتن مقدار زیادی ویتامین c می‌باشد. همانند سبزیجات به سبب داشتن مقدار زیادی آب نگهداری آنها نیاز به نوعی ذخیره‌سازی دارد.
سهولت در کشت و کار، بستگی به فرم رش

د و یا عادت رشد و سیکل زندگی هر گیاه زراعی دارد. در گیاهانی که از طریق بذر تکثیر می‌شوند، مساله عمده در موفقیت گیاهان زراعی، تولید بذرهایی با قدرت جوانه‌زنی بالا می‌باشد. البته پیشرفت‌هایی که در زمینه تولید بذرهای هیبرید بخصوص در غلات شده است، باعث شده است که تکثیر بذر مستلزم کشت گیاهان خاصی باشد. تولید و تکثیر غیرجنسی در اکثر گیاهانی که دارای ریشه و یا غده هستند، مانند سیب‌زمینی

، سیب‌زمینی شیرین، کاساوا و یام که غذای عمده‌ی مناطق حاره‌ای مرطوب را تشکیل می‌دهند، صورت می‌گیرد، چون شرایط محیطی برای کشت غلات مناسب نیست و کشت این قبیل گیاهان در مناطق حاره‌ای رایج است و همچنین برای بعضی از گیاهانی که میوه تولید می‌کنند، مانند موز، توت‌فرنگی، آناناس و نیشکر تکثیر غیرجنسی لازم است.
اکثر گیاهان زراعی و بویژه آنهایی که دانه تولید می‌کنند، یک ساله و بقیه دوساله هستند. مانند گیاهان ریشه‌ای که اغلب به عنوان یک‌ساله کشت شده است و فقط برای تولید بذر، به آنها اجازه داده می‌شود به گل بروند.
بسیاری از گیاهان چندساله برای دوره‌های کوتاه کشت می‌شوند و یا مانند پنبه حتی به عنوان یک ساله کشت می‌شوند. تیپ رشد محدود، استحکام و مستقیم‌بودن ساقه و غیرشکننده بودن آنها و عدم پراکندگی بذر سبب تسهیل در برداشت می‌شود.

بنابراین تعجب‌آور نیست که در غلات که عمده‌تری

ن گیاهان اهلی را تشکیل می‌دهند، دارای بیشترین ویژگی‌های لازم برای یک گیاه زراعی بوده است و بیشترین توجه از نظر برداشت مکانیزه را به خود معطوف کرده‌اند. بزرگترین مشکل در مورد گیاهان ریشه‌ای، میوه‌ها و سبزیجات است که در آنها برداشت مکانیزه به سادگی باعث خسارت به آنها شده، رشد نامحدود در آنها امکان پراکنش بذر نیز مشکل‌آفرین است.

غلاتعی (جدول ۳-۱) از نظر ارزش، تولید و سطح زیر کشت گیاهانی هستند که مصرف غذایی دارند و دارای بازده زیادی از نظر مواد ذخیره‌ای به ازاء هر واحد کار دارند و از نظر نمود بیولوژیکی (نسبتاً با ثبات هستند) بی‌خطر هستند و نیازهای غذایی عمده انسان و دام‌ها را تامین می‌کند.
در میان اینها غلات از لغت سرس یا الهه غذایی گرفته شده است و دارای ارزش بالایی هستند (شکل ۱-۱). این گیاهان شامل غلات دانه‌ریز (گندم، جو، برنج، چاودار، یولاف) و یا غلات دانه درشت (ذرت، سورگوم، ارزن) می‌شوند و جمعاً ۵۰ درصد انرژی و پروتئین مورد نیاز جهان را تامین می‌کنند (بیش از هفتاد و پنج درصد زمانی که غذایی که برای تغذیه دام‌ها استفاده می‌شوند نیز محسوب شود) و دو سوم زمین‌های زیر کشت را شامل می‌شوند. غلات اولین گیاهان اهلی شده بودند که از دیرباز منبع غذایی انسان بوده‌اند.
غلات از نظر حجمی و ارزش عمده‌ترین مواد غذایی، در تجارت جهانی است و امروزه ذخیره غذایی جهان (غذای ذخیره شده) بر حسب مقدار دانه‌های غذایی که سالانه پس از تجارت باقی می‌مانند، سنجیده می‌شود.مسلماً اهمیت غلات در ارتباط با ارزش غذایی آنها (شامل
۱۲-۱۰درصد پروتئین)، سهولت کشت، حمل و نقل و انبارکردن، دامنه وسیع سازگاری به شرایط محیطی و زودرسی آنها می‌باشد. سه غله عمده و قدیمی: برنج، گندم و ذرت که هر یک شامل واریته‌ها و نژادهای زیادی هستند، با سابقه‌ای طولانی توسط انسان انتخاب و به‌نژادی شده‌اند.

جدول ۳-۱: گیاهان زارعی عمده

گیاه زراعی تولید جهانی (تن *۱۰-۶) درصد سهم در تولید جهانی
گندم
برنج
ذرت
سیب‌زمینی
جو
سیب‌زمینی شیرین
کاساوا
سویا

سورگوم
حبوبات
ارزن
یولاف
گوجه‌فرنگی
چاودار ۴۱۷
۳۴۵
۳۳۴
۲۲۸
۱۹۰
۱۳۶
۱۰۵
۶۲
۵۲
۵۲
۵۲

۴۹
۴۱
۲۸ ۷/۱۵

۱۳
۵/۱۲
۸/۱۰
۱/۷
۱/۵
۹/۳
۳/۲
۲
۹/۱
۹/۱

۸/۱
۵/۱
۱

گندم و چاودار از غلاتی هستند که برای تهیه نان استفاده می‌شوند و هر دو دارای مقدار بیشتری پروتئین نسبت به سایر غلات هستند. گندم دارای مقدار زیادی پرتئین گلوتن است که باعث ورآمدن خمیر می‌شود و در نتیجه آرد آن سبک‌تر و متخلخل‌تری که دارای ارزش انرژی بیشتری از چاودار است، تولید می‌کند و بیشتر از چاودار مورد استفاده است.
البته آرد چاودار به سبب دارابودن پروتئین از نو

 

ع لیسین، دارای ارزش غذایی بیشتری است، ولی ارزش انرژی‌زایی آن کمتر از گندم است. نان سیاه چاودار هنوز در اروپای شرقی غذای فقراست، ولی به وسیله مهاجرین به عنوان

غذای ویژه برای رژیم غذایی آمریکای شمالی معرفی شده است. چاودار در مقایسه با سایر غلات مقاومت بیشتری به یخبندان دارد و از نظر نوع خاک نیز کم‌توقع‌تر است.
با وجود کاهش سطح زیر کشت غلات، هنوز این گیاه در اروپای شمالی به مقدار زیادی جهت تهیه غذای دام و الکل کشت می‌شود. هیبرید تریتیکاله اخیراً از تلاقی بین گندم و چاودار است. البته این گیاه کمبود گلوتن دارد و فقط تعداد کمی لاین اصلاح شده آن آرد مناسبی برای نان تولید می‌کنند. بنابراین امید می‌رود که رقم‌هایی اصلاح ‌شوند که نسبت به چاودار از نظر تولید و از نظر مقاومت از گندم بهتر باشند.

 

 

گندم و برنج از مهم‌ترین دانه‌های غذایی هستند. گندم دارای مقدار پروتئین بالایی است، ولی نسبت آن به واریته و شرایط محیطی که در آن ر

 

شد می‌کند، بستگی دارد. با دارابودن دامنه‌ی وس

یع سازگاری به آب و هوا و شرایط خاک سطح زیر کشت آنها، از هر گیاه دانه‌دار دیگری بیشتر است.
به سبب دارابودن ریشه عمیق در خاک‌های سنگین که مواد غذایی بالایی دارند، بخوبی رشد می‌کنند. حدود ۸۰-۷۰ درصد واریته‌های گندم جهان، آنهایی هستند که دارای عملکرد بالا بوده و زمستانه می‌باشند که در پاییز کشت می‌شود و بلافاصله رشد می‌کند و در طول تابستان بعد می‌رسند. واریته‌های بهاره احتیاج به دوره‌ی رشد کمتری دارند و به سبب عملکرد بالقوه‌ کمتر، دامنه‌ی وسعت آنها محدود است. در مناطقی که ‌باران کم و تابستان گرم دارند، افزایش گلوتن، کاهش محصول را در گندم‌های سخت جبران می‌کند. آرد این گندم‌ها برای تولید نان مناسب است. در مقابل گندم‌های نرم که سازگاری بهتری با آب و هوا و سرد و مرطوب دارند، آردهایی چندمنظوره دارند که در شیرینی، بیسکویت، مواد مخصوص صبحانه و غذای دام استفاده می‌شود.
در مناطقی که آب و هوای مرطوب و گرم دارند، کشت گندم به ارتفاعات محدود می‌شود. حساسیت به حمله قارچ‌ها و مشکلات برداشت و انبارنمودن باعث شده است که این گیاه، در مناطقی که درجه‌ی حرارت زیاد و رطوبت نسبی هوا نیز بالاست، کشت شود.
اگرچه سطح زیر کشت برنج، به اندازه‌ی گندم نیست، با این وجود نصف غذای جمعیت، دنیا را تشکیل می‌دهد. حدود ۹۵% آن در مناطق گرم و مرطوب و سواحل پست نیمه گرمسیری خاور دور به کشت برنج که تنها غذای آنهاست، اختصاص دارد. برنج مانند گندم، سابقه تاریخی طولانی کشت دارد.
امروزه دارای ۱۴۰۰۰ واریته محلی سازگار به شرایط محیطی مختلف و سیستم‌های سنتی تولید است. دو گروه ایندیکا (بومی جنوب آسیا) و ژاپونیکا (بومی ژاپن، شمال چین و کره) از برنج وجود دارد که ارقام آنها به روزهای بلند با فصل کوتاه این مناطق

سازگار شده‌اند.
برنج در میان غلات، از این نظر قادر است در آب جوانه زده و رشد کند، منحصر به فرد است. این گیاه درجه‌ی حرارت‌های زیاد (حداقل
۱۲-۱۰ درجه سانتی‌گراد) برای جوانه‌زدن نیاز دارد. البته واریته‌های زودرس، باعث می‌شود که بتوان تا مناطق هوکایدو (ژاپن) آنرا کشت کرد و آبیاری باعث ش

جو و یولاف دو غله دیگر مناطق معتدله‌ عمدتاً به عنوان غذای دام مورد استفاده قرار می‌گیرند. جو زودتر از سایر غلات می‌رسد. ضمن اینکه نیاز آب و هوایی آن، نظیر گندم است. ولی می‌توان در عرض‌های جغرافیایی بالاتر و خشک‌تر نسبت به گندم کشت کرد.
پروتئین جو در رابطه با واکنش این گیاه به آب و هوا نظیر گندم است و این فاکتور در رابطه با استفاده از جو به عنوان غذای دام یا در صنایع تخمیری موثر است. بالابودن نسبت نشاسته به پروتئین در جو، در شرایط مرطوب برای تهیه مالت مناسب‌تر از دانه‌های سخت که دارای پروتئین بالا هستند، می‌باشد. اگرچه نیاز غذایی جو مانند گندم نیست، اما عدم زهکشی و بالابودن اسیدیته را کمتر تحمل و در برابر غلظت نسبتاً زیاد نمک‌های قلیایی مقاوم‌تر است.
یولاف (هر دو قسمت کاه و دانه) به عنوان غذایی دام ا

ستفاده می‌شود. اگرچه ارزش غذایی آن از نظر چربی (۸درصد) و پروتئین (۱۶درصد) بالاست، ولی پتانسیل تولید آن کم است. پوست دانه، فیبری و نرمتر از سایر غلات است. یولاف از گیاهان شاخص نواحی معتدله سرد و مرطوب است، اما مقاومت آن کم و از نظر خاک قانعتر از گندم و جو است.
ذرت، سورگوم و ارزن سه غله‌ی عمده مناطق گرم می‌باشند. ذرت که به عنوان یک گیاه غذایی در آمریکای مرکزی، منشاء گرفته است، با گندم و جو اولین گیاهان زراعی بودن که اهلی شدند. این گیاه دارای تنوع ژنتیکی و دامنه وسیع از نظر سازگاری به شرایط محیطی است و از پرمحصول‌ترین غلات است. مهمترین گروه‌های تجارتی آن عبارتند از:
۱٫ ذرت غلافدار (Zea mays tunicate)

 

۲٫ ذرت آردی (Z.m. amylacea)
3. ذرت پاپ‌کرن (Z.m. everta)
4. ذرت سخت (Z.m. indurate)
5. ذرت دندانه‌ای (Z.m. indentata)
6. ذرت شیرین (Z.m. saccharata)
ذرت‌های هیبرید با عملکرد بالا در دهه ۱۹۲۰ و ۱۹۳۰ در آمریکا تولید شدند. تقریباً اکثر ذرت‌های امروزی، هیبرید و یا از نژادهای هیبرید تولید شده‌اند. کوتاه‌شدن فصل رشد، چه به وسیله کم‌آبی و یا پایین‌بودن درجه حرارت سبب شده است که کشت این هیبریدها، در مناطق خشک‌تر و یا سردتر نسبت به گذشته، افزایش یابد.

امروزه به مقیاس زیادی در عرض‌های جغرافیایی (ْ۵۸ شمالی و ْ۴۰ جنوبی) و حاره‌ای (که ۴۵۰۰ متر از سطح دریا ارتفاع دارند) کشت می‌شوند. بهترین تولید، زمانی حاصل می‌شود که تابستان‌های گرم با درجه حرارت متوسط روزانه (ْc24) همراه با شبهای گرم باشد. یکی از فاکتورهای محدودکننده، عدم رطوبت کا

فی و وجود تنش در دوره‌ی گل‌دهی و گرده‌افشانی است. (زمان کاکل‌دهی)
در مقایسه با دو گیاه دیگر ذرت به عنوان یک دانه غذایی در سطح جهانی دارای برتری است. اگرچه کمبود اسید آمینه‌ی ضروری لیسین، ارزش غذایی آن را کاهش داده، ولی بالابودن چربی و پروتئین آن باعث شده است که مهمترین مواد غذایی کنسانتره برای دام‌ها باشد. در مناطقی که برای رسیدن دانه ذرت نامساعد هستند، ولی در عین حال رشد رویشی آن سریع است، می‌توان برای علوفه نیز از آن استفاده کرد. دانه ذرت منبع غذایی مکملی، برای بسیاری از فرآورده‌ها از جمله فرآورده‌های مخصوص صبحانه، آرد، ذرت، روغن‌های گیاهی و قند برای تولید فرآورده‌های الکلی است.
سورگوم و ارزن از غلات مناطق خشک گرمسیری و نیمه‌گرمسیری است و محصول سورگوم بیشتر از ارزن می‌باشد. به علاوه جزء محدود گیاهانی است که در برابر خشکی مقاوم است. چهار گروه سورگوم بر اساس ویژگی‌های بذر و استفاده‌ی اصلی آنها وجود دارد:

۱٫ سورگوم دانه‌ای: غذای انسان و دام.
۲٫ سورگوم شیرین (سورگو): علوفه، شربت قند، الکل.
۳٫ سورگوم علفی: که در آن سودانگراس مهمترین گیاه علوفه‌ای برای تولید علوفه خشک و به عنوان چراگاه است.
۴٫ سورگوم جاروبی.
علاوه بر آن کائولیانگ، گروهی از سورگوم‌ها را شامل می‌شود که نسبت به خشکی مقاوم ولی در درجه‌ی حرارت پایین‌تر نسبت به بقیه رشد می‌کنند. بر خلاف ذرت، سورگوم یک دانه‌ی غذایی است که از آفریقا منشا گرفته و بویژه از جنگ جهانی دوم، ارزش آن به عنوان یک گیاه علوفه‌ای در مناطق نیمه‌خشک جنوب غربی آمریکا افزایش یافته است. به‌نژادی برای متناسب ساختن آن با سیستم‌های فشرده مکانیزه، در سورگوم سریعتر از هر گیاه زراعی دیگر صورت گرفته است. ارزن هم نقش مهمی به عنوان دانه‌ی غذایی در مناطق گرم و خشک و به عنوان غذایی دام در سایر مناطق دارد. اگرچه نسبت به گذشته کمتر کشت می‌شود، اما هنوز از گیاهان زراعی مهم آفریقا و آسیا بویژه در مناطقی که برای کشت سورگوم خشک

است و یا خاک‌های آن فقیر است، کشت می‌شود.
اهمیت غلات از نظر تولید مواد غذایی مورد نیاز، برای رشد و سلامتی انسان است. البته حتی در مورد گندم که مهمترین دانه غذایی است، از نظر مقدار، توازن و بویژه کیفیت پروتئین آن در حد کامل خود نیست.

 

کمبود پروتئین همراه با کیفیت پایین آن در جیره غذایی انسان، عامل اصلی بیماری کواشیور کور است که در نتیجه سوء تغذیه و کمبود پروتئین حاصل می‌شود. بر حسب، تعداد ۹ تا ۱۰ اسید آمینه (که در ساختمان پروتئین‌ها هستند)، برای سلامتی ضروریست. پروتئین گیاهی، از نظر برخی از این اسیدهای آمینه با کمبود مواجهند و فاقد ویتامین B12 هستند. به طور کلی لیزین و متیونین در تمام غلات کم است، در صورتی که ذرات دارای کمبود تریپتوفان نیز می‌باشد.

بقولات
در مقایسه با غلات، حبوبات دارای لیزین فراوان است، اما از نظر سیستین و متیونین که دارای گوگرد کم هستن، در حالی که پروتئین در گیاهانی که برگ‌های سبز دارند، از نظر اسید آمینه به جز متیونین، موازنه‌ی بسیار خوبی خوبی دارد. در صورت کمبود یک یا دو اسید آمینه، استفاده از بقیه‌ی اسیدهای آمینه، به همان نسبت کاهش یافته است، زیرا مازاد اسیدها نمی‌توانند ذخیره شوند و برای تولید انرژی شکسته می‌شوند، در نتیجه یک رژیم غذایی گیاه‌خواری تنها می‌تواند از ترکیب مصرف چندین غذا که دارای پروتئین‌های مکمل هستند، حاصل شود. (اسکریمشاویانگ ۱۹۷۶)

به عنوان مثال هنگامی که منبع غذایی پروتئین‌دار به صورتی مخلوط شوند که کمبودهای یکدیگر را جبران کنند (شکل a,b 1-1). در حالی که حبوبات در مقایسه با غلات، از نظر مقدار برخی اسیدهای آمینه‌ی ضروری کمبود دارند، دارای لیزین کافی است که می‌تواند در غلات که دارای کمبود واقعی این اسیدهای آمینه هستند، کمک کند. علاوه بر آن در دانه حبوبات نسبت بیشترین پروتئین به کربوهیدارت‌ها وجود دارد. در کشورهایی که مردم به رژیم غذایی گیاه‌خواری زیاد وابسته هستند، حبوبات در تامین پروتئین‌ نقش مهمی به عهده دارند و به همین دلیل گوشت مرد فقیر نامیده می‌شود.
بعد از غلات حبوبات مانند: سویا، بادام‌زمینی، ن

خود و لوبیا از مهمترین گیاهان زراعی هستند که در مناطق معتدله و گرمسیری کشت می‌شوند. این گیاهان دارای سه ویژگی عمومی زراعی هستند.
اول این که بذر در میوه (غلات) قرار دارد و به همین دلیل به همه‌ی آنها لگوم گفته می‌شود. دوم اینکه در اکثر گونه‌های مهم از نظر زراعی بذرهای نسبتاً درشت تولید کرده که به آن حبوبات می‌گویند. پروتئین این دانه‌ها از نظر لیزین غ

نی بوده و ۲۰ تا ۳۰ درصد وزن آنها را تشکیل می‌دهد. سوم اینکه همه‌ی آنها می‌توانند ازت هوا را (از طریق زندگی همزیسیتی یا باکتری‌های ریزوبیوم ریشه) که میزان متوسط آن در حدود ۱۵۰ تا ۲۵۰ کیلوگرم در هکتار در سال و حداکثر آن ۶۰۰ کیلوگرم در سال است، تثبیت کنند. بعضی از حبوبات دارای درصد بالایی روغن بوده و به همین دلیل منشاء روغن‌های گیاهی هستد. به علاوه منبع غذایی خوبی برای دام‌ها (به صورت علوفه سبز یا خشک) بوده و به مقدار زیادی به عنوان گیاه مرتعی و یا برای اصلاح خاک‌ها استفاده می‌شود.

شکل ۱-۱(a): نسبت اسید آمینه‌های ضروری در آرد گندم، تعداد و مقدار اسید آمینه که در سنتز پروتئین دخالت می‌کنند، نشان داده شده است. تمام لیزین استفاده می‌شود و اسید آمینه‌های اضافی (بخش شورخورده) ذخیره نشده اکسید می‌شوند.
سه گیاه مهم بقولات دانه‌ای شامل سویا، لوبیای معمولی و بادام‌زمینی است که بین آنها سویا گسترده‌تر و به مقدار بیشتری کشت می‌شود. سویا بومی ژاپن، چین و هند بوده و به عنوان غذا استفاده می‌شود.
در دهه ۱۹۳۰ به عنوان گیاهی برای پوشش خاک و حفاظت آن به آمریکا معرفی شد و بعداً به عنوان یک گیاه چند منظوره درآمد. این گیاه به سادگی

به آب و هوای گرم و مرطوب تابستانه و شرایط مکانیزه مناطق آمریکا سازگار شد و در آنجا به صورت یک غذای عمده دامی درآمد. بعد از جنگ جهانی دوم سویا به عنوان یک گیاه صنعتی درآمد و بیش از ۱۵درصد روغن خوراکی دنیا را تولید کرد. روغن سویا مهمترین ترکیب برای تهیه کره گیاهی، روغن‌های مایع، صبحانه، شیر و خامه مصنوعی است.
از مهمترین ترکیب برای تهیه کره گیاهی، روغن‌ها

ی مایع، صبحانه، شیر و خامه مصنوعی است و از مهمترین مواد تشکیل‌دهنده رنگ‌ها و روغن‌ها و صابون و غیره است. همچنین برای تهیه فرآورده‌هایی نظیر گوشت استفاده می‌شود.
بادام زمینی نیز منبع روغن‌های خوراکی است و در مقایسه با سویا به فصول گرم و طولانی‌تر احتیاج دارد و منحصر به مناطق حاره‌ای است. لوبیا با لوبیای سبز (Phaseolus Vulgaria) یکی از هفده‌گونه لوبیای زراعی است. در کشاورزی فشرده‌ی لوبیا اغلب به دو منظور برای تهیه دام و کود سبز کشت می‌شود. بیشتر گونه‌های آن گیاهان یک ساله تابستانه هستند و احتیاج نسبتاً زیادی به باران یکنواخت در طول دوره‌ی رویش خود دارند.

شکل ۱-۱(b) : مکمل پروتئین: لوبیا و گندم. خط مقطع نشان‌دهنده ۱۰۰درصد مقدار اسید آمینه در پروتئین استاندارد مرجع برای برآورده کردن نیاز انسان است که بوسیله FAO پیشنهاد شده است.
گیاهان ریشه‌ای و غده‌ای
آخرین گروه گیاهان غذایی که در مناطق معتدله و گرمسیری اساس رژیم غذایی را تشکیل می‌دهند، گیاهان ریشه‌ای و غده‌ای هستند که در میان آنها سیب‌زمینی که مهم‌ترین وموثرترین گیاه برای تولید نشاسته است و یکی از اقلام اساسی غذایی در تمام کشورهای مناطق سرد و معتدله می‌باشد.
این گیاه به فصل سرد رشد سازگار است و

همچنین نیاز به رطوبت یکنواخت در طول تشکیل غده و نیز خاک‌های سبک با زهکشی مناسب دارد. بالابودن درجه حرارت بویژه در شب‌ها می‌تواند از عوامل موثر در سرایت بیماری بلایت (Phytophthora infestants) که در اواسط قرن نوزدهم خسارت زیادی به سیب‌زمینی در ایرلند وارد کرد، باشد. به علاوه تکثیر غیرجنسی سیب‌زمینی امراض را مستعد می‌کند و در نتیجه تولید تجارتی بذر سیب‌زمینی انباری را د

چار مشکل آلودگی می‌سازد. سیب‌زمینی بذری را معمولاً در محدوده شمالی دامنه سازگاری آن یعنی خارج از حیطه‌ی آفات و بیماری‌های این گیاه کشت می‌کنند. سیب‌زمینی یکی از پرمحصول‌ترین گیاهان زراعی است، ولی به سبب این که ۷۸درصد وزن آن آب است، پس از چند ماه انبارکردن، قابلیت فساد دارد. در مناطق معتدله سایر گیاهان ریشه‌ای مانند شلغم و چغندر علوفه‌ای، از دیرباز برای تولید علوفه زمستانه کشت می‌شده است.

سیب‌زمینی شیرین و کاساوا از مهمترین گیاهان غده‌ای مناطق حاره هستند. در مناطق حاره و مرطوب که فصل رشد طولانی است و انبارکردن مواد غذایی مشکل است، وابستگی سیستم‌های سنتی معیشتی به گیاهان نشاسته‌ای از قبیل: یام و تارو زیاد است. این گیاهان برای تولید محصول خوب به روزهای بلند و شبهای گرم، در طول چهارماه رشد سیب‌زمینی شیرین و کاساوا و ۸ تا ۱۲ ماه رشد برای یام و تارو نیازمند هستند.
نیشکر یکی از گیاهان عمده زراعی است. مصرف شکر، به مقدار زیاد در کشورهای مناطق معتدله سابقه زیادی ندارد و تنها در فاصله زمانی کمی وضعیت آن، از یک کالای لوکس به کالای پرمصرف تغییر یافته است. این گیاه یکی از منابع عمده انرژی و چاشنی است و فرآورده‌های فرعی زیادی که از مهمترین آنها الکل و روغن است، از آن حاصل می‌شود. توسعه سریع تکنولوژی سال‌های اخیر در زمینه‌های کشت و کار و فرآیندسازی باعث تسهل اهلی‌شدن این گیاه شده است. بویژه به‌نژادی در مقابل مقاومت به ویروس موزائیک نیشکر باعث شده است تولید اقتصادی آن در مناطقی که کشت می‌شود، میسر گردد.
نیشکر گیاهی است مخصوص مناطق حاره که احتیاج به ۱۴-۱۲ ماده دوره رشد کامل دارد و پس از آن برای تجمع شکر تا زمانی که د

رجه حرارت مناسب شود، در زمین نگه‌داری می‌شود. به باران فراوان نیاز دارد و در طول دوره‌ی ذخیره‌سازی قند به روزهای آفتابی زیادی محتاج است.

چغندرقند نیز یکی دیگر از گیاهان نسبتاً جدید است که (به تکنولوژی پیشرفته جهت استخراج قند وابسته بوده) شرایط محیطی م

ورد نیاز آن، شبیه سیب‌زمینی است. به روزهای بلند و نور فراوان، برای افزایش قند نیاز دارد و شرایط شور و قلیایی را بهتر از بیشتر گیاهان زراعی تحمل می‌کند.
پنبه تنها گیاه صنعتی است که رقیب عمده‌ی گیاهان زراعی بوده و مهمترین گیاه تولیدکننده الیاف است. سایر گیاهان لیفی عبارتند از: کتان، کنف و سیسال.
پنبه از گیاهان قدیمی اهلی شده در آمریکای جنوبی ومرکزی و آسیا و آفریقاست. انواع مختلف آن بر حسب طول الیاف تقسیم‌بندی شده که مهمترین آنها عبارتند از:
۱٫ آپلند آمریکایی (Gossypium Hirsutum) الیاف کوتاه
۲٫ سی‌آیلند (G. barbadense) الیاف بلند
۳٫ پنبه‌ی مصری (G. herbaceum) الیاف بلند
۴٫ پنبه آسیایی (G. arboreum) ‌الی

اف کوتاه
پنبه‌های آپلند آمریکایی و مصری از مهمترین گونه‌هایی هستند که در گذشته و حال به صورت دو منظوره، برای تهیه الیاف و روغن در دنیای قدیم و جدید کشت می‌شده‌اند. متوسط درجه حرارت ۲۲-۲۱ درجه سانتی‌گراد وحداقل ۵۰۰ میلی‌متر بارندگی و عدم یخبندان در اول دوره رشد، از شرایط لازم برای موفقیت در زراعت پنبه است.

اصولاً پنبه گیاهی چند ساله بارش

د نامحدود است که امروزه به صورت یکساله کشت می‌شود. پنبه اصولاً گیاهی دو منظوره است و بذر آن (۱۸ تا ۲۴ درصد روغن و ۱۶ تا ۲۰درصد پروتئین) از مهمترین منابع روغن‌های خوراکی است و باقیمانده بذرها پس از روغن‌کشی در تهیه کنجاله، برای غذای دام استفاده می‌شود.
گیاهان دیگری که منبع روغن‌ و غذای دام هستند، شامل گلرنگ، کرچک، آفتابگردان، شاهدانه، کتان، کنجد و کلزا است. میوه بعضی درختان مناطق گرمسیری و نخل‌های نیمه گرمسیری نظیر: نارگیل، نخل روغنی و زیتون برای مصرف محلی و نیز تولید روغن در سطح تجارتی کشت می‌شوند.
در حالی که تعدادی از گیاهان زراعی به دو منظور برای غذای انسان کشت می‌شوند، تعدادی از این گیاهان فقط به منظور علوفه کشت می‌شوند و در مجموع سطح زیادی از زمین‌های زراعی را شامل می‌شوند. این گروه شامل علف‌های چمنی و بقولات از قبیل شبدر، ماشک و یونجه است که در مناطق سرد و معتدله به عنوان چرای مستقیم، علوفه‌ سیلویی، علوفه خشک و یا کودسبز در تناوب کشت می‌شوند.
چون در گیاهان علوفه‌ای قسمت عمده تولید آن در طول دوره‌ی رشد مصرف می‌شود و یا برای تغذیه دام بعدی ذخیره می‌شود، اهمیت نسبی آن بر حسب تولید و ارزش مشکل است، زیرا این پارامترها را نمی‌توان به دقت برای خیلی گیاهان مشخص کرد. به سبب حجم زیاد به جز در موارد خاص حمل و نقل آنها اقتصادی نیست.
بقیه‌ی گیاهان زراعی شامل سبزیجات و میوه‌جات است که چای و قهوه از مهمترین درختچه‌ها بوده انواع درختان را نیز شامل می‌شوند

. هر یک از این گروه‌ها شامل‌ گیاهانی هستند که در مقیاس کم (باغ‌های تخصصی یا تجارتی) و یا در مقیاس زیاد به صورت گیاه زراعی یا به صورت باغ و یا مانند درختان غیرمثمر به صورت جنگل‌های مصنوعی کشت می‌شوند.
در یک انتهای این طیف، کشاورزی به باغبانی و در انتهای دیگر به جنگل‌کاری وصل است. (منبع شماره ۲)

 

فصل دوم
اقلیم زراعی و عوامل موثر بر ر تعیین نوع گونه‌ی زراعی و ارقام مناسب کشت هر منطقه و نیز در تعیین عملکرد حاصل از گیاهان نقش مهمی را به عهده دارد، زیرا تولید موفقیت‌آمیز گیاهان زراعی مستلزم استفاده‌ی مفید از منابع محیطی نظیر انرژی خورشیدی، گازکربنیک و آب است.
بشر از زمان شروع کشاورزی رابطه‌ی بین اقلیم و نوع رویش را شناخت و بر همین اساس گیاهان را جهت اهلی‌نمودن انتخاب کرد و اکنون به خوبی ثابت شده است که اقلیم بر ساختمان و عمل اکوسیستم‌های طبیعی و زراعی تاثیر به سزایی دارد. با وجودی که کشاورزی مدرن توانسته است برخی از گیاهان را به مناطقی که رویشگاه اصلی آنها نیست، وارد کند، ولی هنوز می‌توان رابطه‌ی بین نوع گیاه زراعی، رویش طبیعی و اقلیم هرمنطقه را در تمام جهان به وضوح مشاهده کرد. تعداد محدودی از اقلیم‌های کره زمین در جدول ۱-۲ آورده شده، جهت کشاورزی مناسب می‌باشد.
به طور کلی فنولوژی، سرعت رشد و تولید ماده خشک در گیاهان زراعی به مجموعه‌ی عوامل اقلیمی نظیر انرژی خورشیدی، نور، طول روز، درجه حرارت، آب و غیره بستگی دارد و بنابراین شناخت نحوه تاثیر این عوامل بر گیاهان زراعی ضروری به نظر می‌رسد. با مطالعه این عوامل و نیز با بررسی الگوهای اقلیمی می‌توان نوع اکوسیستم زراعی مناسب برای هر منطقه را پیش‌بینی نمود. در این بخش مهمترین عوامل محیطی موثر بر رشد گیاهان زراعی مورد بررسی قرار خواهند گرفت. (منبع شماره ۱)
جدول ۱-۱: خلاصه اقلیم‌های اصلی جهان که برای کشاورزی مناسب می‌باشند،
همراه با فرم اصلی رویش در آنها
گروه اقلیمی نوع اقلیم درجه حرارت بارندگی رویش اصلی
گرمسیری بارانی گرمسیری مرطوب در تمام سال گرم بدون فصل خشک جنگل‌های بارانی حاره‌ای
گرمسیری مرطوب و خشک در تمام سال گرم تابستان مرطوب و زمستان خشک ساوانا و جنگل‌های خشک
خشک اسپتی واقع در عرض‌های جغرافیایی

میانی تابستان‌های گرم و زمستان‌های سرد ملایم در تابستان علفهای چمنی کوتاه و ایستاده
مرطوب
(مزوترم) نیمه‌گرمسیری با تابستان خشک تابستان های داغ زمستان‌های گرم تابستان خشک و زمستان بارانی درخچه‌های چوبی اسکلروفیلیک
مرطوب نیمه‌گرمسیری تابستان‌های گرم و زمستان‌های معتدل تمام سال مرطوب جنگل‌های مخلوط و علف‌های چمنی بلندی معتدل بارندگی در تمام فصول ولی عمدتاً در زمستان مخروط‌داران تا جنگل‌های خزان‌دار
مرطوب
(میکروترم) مرطوب بری یا تابستان‌های گرم مرطوب بری با تابستان‌های گرم بارندگی عمدتاً در تابستان جنگل‌های خزان‌دار
مرطوب بری با تابستان‌های خشک مرطوب بری با تابستان‌های خشک کل باران سالانه متغیر ولی تابستان معمولاً خشک جنگ و علف‌های چمنی بلند

شدت نور
شدت نور بر فرآیندهای داخلی گیاه تاثیر می‌گذارد. برای مثال پدیده‌های فتومرفوژنز وابسته به نور، معمولاً تحت تاثیر نورهای با شدت کم قرار می‌گیرند. ولی جهت انجام فتو سنتز مطلوب نور باشدت زیاد لازم است ، بنابراین مقدار زیاد نور خورشید یک سرمایه‌ی بالقوه عظیم برای کشاورزی در مناطق نیمه خشک می باشد زیرا مناطق نیمه خشک گرم و معتدل جهان در مقایسه با بسیاری از نقاط دیگر دارای طول روز بلندتر،آفتاب درخشانتر توام با حرارت متعادل بالا می باشد.

به طور کلی در نورهای با شدت کم، بین شدت نور و شدت فتوسنتز در شدت فتوسنتز یک رابطه خطی وجود دارد و از نظر تئوری فتوسنتز در هر شدت نوری ولو ناچیز، انجام می‌گیرد، ولی در عمل در شدت‌های نور کم تنفس بر فتوسنتز پیشی می‌گیرد. برای مثال فتوسنتز خالص در شدت نور۵۳۸۰ لوکس برابر صفر می‌باشد. حداقل شدت نور لازم برای فتوسنتز مفید۵۳۸۰ تا ۱۰۷۶۰ لوکس می‌باشد که در این حالت تبادل گازی فتوسنتزی (جذب CO2 و دفعO2) بیشتر از تبادل گازی تنفس (O2 و دفع CO2) می‌باشد.
فتوسنتز برگ با افزایش شدت نور از قانون بازده نزولی پیروی می‌کند و شدت‌های خیلی زیاد نور از طریق تخریب مولکول‌های کلروفیل بر فتوسنتز اثر بازدارنده دارد. این پدیده را اصطلا حاً خورشیدی‌شدن کلروفیل می‌نامند. در اغلب گیاهان زراعی برگ در شدت نور معادل ۲/۰ کالری در سانتی‌متر مربع در دقیقه به اشباع نوری می‌ر

سند که این شدت نور معادل شدت نور در روز ابری و در هنگامی که خورشید در بالاترین نقطه قرار دارد، می‌باشد.
کیفیت نور: عوامل بسیاری ازجمله مقدار و نوع پوشش ابر، مه، آلودگی هوا و رنگ شاخ و برگ گیاهانی که در معرض نور قرار گرفته‌اند بر کیفیت

نور دریافتی تاَثیر می‌گذارد. تشعشع تا طول موج ۲۵/۰ میکرون (طیف ماوراء بنفش) برای غالب گیاهان مضراست. از ۴/۰ تا ۶۹/۰ میکرون موثرترین نور برای فتوسنتز می‌باشد.
تشعشع با طول موج بالاتر از ۷۴/۰ میکرون (طیف مادون قرمز) عملاً تاثیری بر فتوسنتز ندارد و اثر اصلی آن حرارتی است و تنفس را افزایش می‌دهد، طول موج‌های فعال از نظر فتوسنتز (PAR ) بسته به عرض جغرافیائی و فصول سال متغیر است.
مدت نور: مدت نور یا تعداد ساعات روشنائی کنترل کننده برخی از پدیده‌های درونی گیاه ازجمله فتوپریودیسم است و از نظر پیدایش اندامها (مرفوژنز) در گیاه اهمیت دارد.
بطور کلی اثرات نور در گیاهان را به سه دسته کلی می‌توان تقسیم نمود که عبارتند از:
اثرات انرژی‌زائی نور
اثرات تحریک کننده وتنظیم‌کننده نور
اثرات مخرب نور
و به عنوان مثال، فتوسنتز از اثرات نوع اول، فتوپریودیسم، فتوترو پیسم و مرفوژنز از اثرات نوع دوم و خورشیدی شدن کلروفیل‌ها از اثرات نوع سوم می باشند. (منبع شماره ۱)

آب:

هدف نهایی کشاورزی حصول حداکثر محصول در واحد سطح است. عوامل محدودکننده‌ای در این مسیر وجود دارند که هر کدام به نحوی عملکرد محصولات زراعی را کاهش می‌دهند. در شکل ۱-۲، برخی از این عوامل بر حسب سهم نسبی هر یک در کاهش محصول نشان داده شده است و همانگونه که مشاهده می‌شود، کمبود آب در این میان بیشترین سهم را در کاهش عملکرد به خود اختصاص داده است.
اهمیت نسبی آب در تولیدات کشاورزی بر حسب شرایط جغرافیایی و اقلیمی تغییر می‌کند و بطور کلی به مقدار و توزیع زمانی نزولات بستگی دارد. بنابراین بررسی خصوصیات بارندگی در شناخت وضعیت رطوبتی هر منطقه جهت رشد و نمو محصولات زراعی حائز اهمیت است. علاوه بر بارندگی میزان تبخیر و تعرق وخصوصیات خاک در ارتباط با نگهداری آب نیز نقش مهمی در رژیم رطوبتی هر منطقه به عهده دارد.
بارندگی یک عنصر اقلیمی است که سال به سال تغییر می‌کند و در واقع بارندگی یک متغیر تصادفی است که میزان آن در واحد زمان متغیر بوده، ولی میانگین درازمدت آن ثابت می‌باشد. برنامه‌ریزی‌های زراعی نباید صرفاً بر مبنای میانگین بارندگی یک منطقه انجام گیرد، بلکه حتماً باید نوسانات آن را نیز درنظر داش

ت. تخمین احتمالات وقوع مقادیر مشخص باران را در صورت موجود بودن آمار درازمدت نزولات می‌توان با روش‌های آماری به دست آورد.
ضریب تغییرات (CV) بارندگی سالانه از ۱/۰ در مناطق مرطوب تا ۰/۱ در اقلیم‌های خک متغیر است. در مورد باران‌های بین ۱۵۰۰-۱۷۰۰م.م در سال این ضریب تغییرات بین ۳/۰-۲/۰ قرار دارد.

شکل ۱-۲: تاثیر عوامل محیطی مختلف بر محدودکردن رشد گیاهان زراعی نسبت به شرایط اپتیمم رشد.

الگوهای توزیع بارندگی در اقلیم‌های مختلف متفاوت بوده و از نقاط مرطوب استوایی تا مناطق خشکی که میزان بارندگی در آنه

ا کمتر از حداقل نیاز گیاهان است، متغیر می‌باشد.
میانگین حداقل مقدار بارندگی برای رشد گیاهان زراعی (AAR)، بسته به نوع گیاه زراعی متفاوت است. تمام باران نازل شده قابل استفاده گیاه نمی‌باشد، بلکه این نزولات وارد شبکه پیمایش باران شده و به تدریج مصرف می‌گردد. در شکل ۲-۲، سرنوشت نزولات در جوامع گیاهی (یا شبکه پیمایش باران) نشان داده شده است.

 

شکل ۲-۲: سرونوشت باران در این طرح بیلان آب در خاک و جامعه گیاهی نشان داده شده است.
منبع اصلی تامین آب مورد نیاز گیاهان، آب ناشی از نزولات آسمانی (برف و باران) است، ولی رطوبت نسبی هوا، شبنم و مه نیز در برخی موارد (بویژه در مناطق خشک) از نظر تامین آب مورد نیاز گیاهان حائز اهمیت هستند.
بطور کلی هوا تمایل زیادی برای جذب رطوبت دارد و هرچه درجه حرارت هوا بالاتر باشد، ظرفیت جذب و نگهداری رطوبت آن نیز بیشتر خواهد بود. هوایی را که بخار آب آن به حداکثر ظرفیت رسیده باشد، هوای اشباع از بخار آب می‌گویند. پایین‌آمدن درجه حرارت هوای مرطوب موجب تشکیل مه یا شبنم خواهد شد. چنانچه صعود هوای مرطوب با کاهش دمای آن شود، نتیجه تولید ابر می‌باشد و هنگامی که ابر به نقطه چگالش برسد، باران نازل می‌گردد.
شبنم عمدتاً در شب تشکیل می‌گردد و علت تشیل آن سردشدن سطح برگ‌ها و خاک در اثر از دست‌دادن تشعشع جذب شده در طی روز است. مقدار کل شبنم در طول یک سال احتمالاً بیش از ۱ میلی‌متر نخواهد بود. جذب شبنم در گونه‌های مختلف گیاهی بسیار متفاوت است و عمدتاً به شدت و مدت ریزش آن و نیز به رژیم رطوبتی خ

اک بستگی دارد. شبنم تنها مقدار بسیار کمی از احتیاجات آبی گیاه را تامین می‌کند، ولی همین مقدار ناچیز در مورد گیاهانی که در شرایط کمبود رطوبت قرار دارند، ممکن است بااهمیت باشد. مه نیز نظیر شبنم در شرایط کمبود رطوبت می‌تواند در رشد گیاهان از طریق بالا بردن رطوبت هو

ا، مرطوب نمودن قسمت‌های هوایی گیاه و مرطوب کردن سطح خاک اثر بگذارد. لذا با وجودی که که نقش و اهمیت مه در تامین آب مورد نیاز گیاهان اندک است، ولی در برخی مناطق نوع و تراکم رستنی‌ها هر دو تحت تاثیر کثرت و نوع مه قرار می‌گیرند.
به این ترتیب مشاهده می‌شود که باران و برف نزولات آسمانی اصلی موثر در تامین آب مورد نیاز گیاهان می‌باشند. (منبع شماره ۱)

نقش آب به عنوان کنترل‌کننده سیر انرژی در گیاهان
می‌دانیم که انرژی خورشیدی به صورت امواج الکترومغناطیسی در سیستم فتوسنتزی گیاهان سبز جریان یافته و در آنجا به شکل انرژی موجود در

پیوندهای شیمیایی درمی‌آید.
این انرژی شیمیایی بعداً برای ایجاد ساختمان‌ها و اندام‌های جدید (یعنی تولید مواد ساختمانی، قندها، پروژتئین‌ها و غیره) و نیز برای حفظ سیستم بکار برده می‌شود. این مواد شیمیایی در نهایت تجزیه شده و انرژی حاصل از آنها از طریق تنفس گیاه به حرارت تبدیل می‌شود.
کل انرژی که در طول زندگی یک گیاه در آن جریان می‌یابد، به عوامل متعددی بستگی دارد. برخی از این عوامل ژنتیکی بوده و از طریق اندازه جثه و طول دوره‌ی زندگی گیاه عمل می‌کنند؛ آب، درجه حرارت، طول روز و دسترسی به مواد غذایی از جمله عوامل خارجی موثر در جریان انرژی می‌باشد. هر یک از این عوامل را می‌توان به عنوان یک «شیر» یا «دریچه» در نظر گرفت که جریان انرژی در سیستم گیاهی را کنترل می‌کند. مثال زیر این مفاهیم را روشن‌خواهد کرد.
هر نقطه یا سطح باز از خاک در طی فصل رشد گیاه مقدار تقریباً قابل پیش‌بینی انرژی خورشیدی را دریافت خواهد کرد. حال وضعیتی را در نظر می‌گیریم که کلیه نیازهای لازم برای رشد گیاه، بجر آب، فراهم باشند. اگر یک بذر سالم در این شرایط قرار گیرد، جوانه نزده و در نتیجه هیچ‌گونه انرژی از درون گیاه عبور نخواهد کرد. اگر آب فراهم نباشد، بذر جوانه زده و رشد صورت می‌گیرد و متعاقب آن انرژی خورشیدی در گیاه جریان یافته و این سیستم را حفظ می‌کند.

معهذا قطع کامل آب در هر زمان یا هر مرحله از رشد جریان انرژی در سیستم گیاهی را به صفر تقلیل خواهد داد. بنابراین آب را می‌توان به عنوان شیر یا دریچه‌ای برای کنترل انرژی که از میان سیستم عبور می‌کند، در نظر گرفت.
شکل ۳-۲، طرح ساده‌ای از جریان انرژی در گیاهان را نشان می‌دهد. در این شکل علامت دایره نشان‌دهنده هر منبع انرژی است که در خ

ارج سیستم مورد نظر قرار داشته باشد و در مورد سیستم گیاهی این منابع شامل انرژی خورشیدی، گازکربنیک آتمسفر و آب می‌باشند.
علامت مخزن ( ) نشان‌دهنده‌ی ذخیره‌ی هر نوع انرژی در سیستم بوده و می‌تواند به صورت ذخیره آب در خاک، ذخیره انرژی در پیوندهای

شیمیایی یا هرنوع ذخیره دیگر (برای مثال ذخیره اطلاعات ژنتیکی در رشته‌های DNA) باشد. علامت گلوله مانند ( )نشان‌دهنده کلوروپلاست است که می‌تواند انرژی نورانی خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل کند. شیر یا دریچه‌ها ( ) که به مخازن ذخیره‌ای ( ) منتهی می‌شوند، نقاطی هستند که جریان انرژی خورشیدی در س

یستم در آنجا کنترل می‌گردد. فلش‌هایی که به طرف پایین اشاره می‌کنند، معرف اتلاف انرژی از سیستم در هر واکنش یا هر مرحله از تغییر شکل انرژی (به صورت حرارت یا استهلاک) می‌باشند. (این اتلاف انرژی از سیستم بر اساس قانون دوم ترمودینامیک ضروری می‌باشد). مثلث‌های معکوس توپر (سیاه‌رنگ) مراحل تغییر شکل انرژی را (مثلاً تبدیل انرژی شیمیایی به حرارتی در مرحله تنفس یا انرژی تنفس یا انرژی شیمیایی به سایر حالات انرژی) نشان می‌دهند.
باید توجه داشت که در هر مرحله از تغییرشکل، مقداری از انرژی اتلاف می‌گردد.
شکل ۳-۲، سه مرحله‌ای را که در آنها آب جریان انرژی در گیاه را کنترل می‌کند، نشان داد است. اولین مرحله، سیستم فتوسنتزی است. در فتوسنتز گیاهان عالی آب منبع نهایی الکترون برای احیاء گاز کربنیک بوده و به عنوان یک واکنش‌گر عمل می‌کند و کاهش عرضه‌ی آب در جریان فتوسنتز، باعث اختلال در پیشرفت واکنش‌های شیمیایی این فرآیند می‌گردد. به علاوه کاهش محتوای آب سلول‌ها، باعث افزایش غلظت شیره‌ی سلولی شده که این امر نیز ممکن است بر انجام وظایف آنزیم‌ها و اندامک‌های درون سلولی تاثیر بگذارد.
از سوی دیگر با افزایش تنش آب و نزول فشار تورژسانس

سلول‌های محافظ روزنه، هدایت روزنه‌ها کاهش یافته و فتوسنتز در اثر کاهش عرضه گازکربنیک به برگ تقلیل می‌یابد. در شکل اولین مرحله کنترل جریان انرژی توسط آب بوسیله سه دریچه متوالی که در پشت سیستم فتوسنتزی قرار دارند، نشان داده شده است.

 

شکل ۳۲-۲: آب به عنوان کنترل کننده جریان انرژی در گیاه. آب (و سایر نیازمندی‌های گیاه) به عنوان دریچه‌هایی برای کنترل سیر انرژی در سیستم گیاهی عمل می‌کنند. محدودیت آب باعث کاهش کل انرژی جاری در گیاه می‌گردد. خطوط پهن جریان انرژی مسیرهای اصلی جریان انرژی خورشیدی را نشان می‌دهد. خطوط باریک معرف جریان کمتر انرژی است که مربوط به اعمال کننده آب، گازکربنیک و نیز بعضی از مسیرهای فرعی سیر انرژی خورشیدی می‌شود.

دومین مرحله کنترل انرژی ورودی هنگام ذخیره انرژی ناخالص در گیاه است. این نوع انرژی شامل مخازن متابولیکی مواد تثبیت‌شده‌ای است که از یک طرف دائماً در اثر فتوسنتز اضافه شده و از یک طرف دیگر بوسیله کلیه فرآیندهای انرژی‌خواه گیاهی به مصرف می‌رسند. این انرژی ذخیره‌ای را به طور ساده می‌توان «فتوسنتز یک روز» محسوب نمود.

کمبود آب در این مرحله نظیر مرحله قبل از طریق تغییر دادن پتانسیل آب سلول‌ها (تغییر غلظت محلول‌های درون سلولی)، بر عمل آنزیم و اندامک‌ها تاثیر می‌گذارد. تجمع اسید آبسسیک و پرولین نتایج نهایی این نوع اثرات می‌باشند. به علاوه گیاهان توزیع مواد فتوسنتزی روزانه خود را بر حسب تغییرات آب موجود، تغییر می‌دهند. برای مثال گیاهان مقاوم به خشکی مقدار بیشتری از انرژی جاری ذخیره‌ای خود را به سمت ریشه می‌فرستند.

سومین مرحله کنترل جریان انرژی بوسیله آب، کنترل ساختمانی است. آب برای انبساط سلولی (رشد) و ایجاد فشار تورژنانس ضروری است. بر برگ‌های کامل که حفظ فشار و آماس در آنها اهمیت ویژه‌ای دارد، آب با کاهش این فشار بر ساخت

مان برگ‌ها اثر گذاشته و باعث پژمردگی آنها می‌شود. در برگ‌های جوان علاوه بر اثرات فوق‌الذکر، آب اثرات موفولوژیکی دیگری را نیز بوجود می‌آورد.