بخشی از مقاله
چکیده
برای مدیریت مناسب رطوبت خاک، آگاهی از عوامل دخیل در قابل استفاده بودن آب برای گیاه ضروری است. مفاهیم جدید آب قابل استفاده گیاه مانند "1LLWR" و "2 IWC"، علاوه بر رطوبت خاک، محدودیتهای تهویه نامناسب، مقاومت مکانیکی خاک و حتی شوری را نیز با استفاده از توابعی مدنظر قرار میدهند تا میزان آب قابل استفاده در خاک را به درستی برآورد نمایند. تابع مطرح شده توسط گرانولت و همکاران - 2004 - برای اعمال اثر شوری، بدون توجه به نوع گیاه، بیشترین کاهش تئوریکی آب قابل استفاده را در نظر میگیرد. ازاینرو در این مطالعه بهجای تابع مذکور از تابع تولید محصول نسبی مس هافمن استفاده گردید و مشاهده شد که استفاده از رابطه مس -هافمن در مقایسه با روش گرانولت و همکاران - 2004 - ضمن توجه به پاسخ گیاهی و تخفیف اثر شوری، نتیجه منطقیتری را به دست میدهد.
واژههای کلیدی: آب قابل استفاده گیاه، شوری خاک، گنجایش انباشت آب
مقدمه
فراهمی آب خاک برای گیاه مهمترین محرک تولیدات گیاهی و عامل محدود کننده در نواحی خشک و نیمه خشک است. پژوهشهای متعددی در زمینه تعیین آب قابل استفاده گیاه صورت گرفته و تعاریف گوناگونی ارائه شده است. اولین تعریف که امروزه نیز کاربردیترین آنهاست آب قابل استفاده گیاه - PAW - 3 را بین دو رطوبت گنجایش مزرعهای4 و نقطه پژمردگی دائم5 در نظر میگیرد. در ادامه "دامنه رطوبتی با حداقل محدودیت" به عنوان شاخصی از فراهمی آب خاک توسط داسیلوا و همکاران در سال 1994 معرفی شد که علاوه بر رطوبت خاک، تأثیر مقاومت مکانیکی خاک و فراهمی اکسیژن را در جذب آب و رشد گیاه نشان میدهد - محمدی و همکاران،2010؛ نیشابوری و همکاران، . - 2014
در تعریف جدید برای حد بالائی آب قابل استفاده، هر دو عامل زهکشی سریع و تهویه کافی برای ریشه گیاه به عنوان عوامل محدودکننده مد نظر قرار گرفت. برای حد پائینی نه تنها رطوبت نقطه پژمردگی بلکه مقاومت مکانیکی خاک را هم در فراهمی آب دخیل دانستند. علاوه بر عدم قطعیت در حدود بالایی و پائینی LLWR، محدودیت دیگر این روش این است که مانند PAW سهولت فراهمی آب در بین حدود بحرانی بالائی و پائینی یکسان فرض میشود. در حالی که خود داسیلوا و همکاران - 1994 - نیز تأیید میکنند که جذب آب توسط گیاهان با تغییر مکش ماتریک، مقاومت مکانیکی؛ و تهویه به صورت تدریجی تغییر مییابد - بتز و همکاران، 1998؛ گرانولت و همکاران،. - 2001
این محدودیتها باعث شد که گرانولت و همکاران - 2001 - مفهوم جدیدی از آب قابل استفاده را به نام گنجایش انباشته آب، ارائه نمایند که در آن پیدایش محدودیتهای برای جذب آب توسط ریشه بین دو حد بالایی و پایینی به صورت تدریجی است. بر این اساس با افزایش مکش ماتریک خاک از رطوبت اشباع تا بینهایت، فراهمی آب خاک برای گیاه بهطور تدریجی در پاسخ به محدودیتهای مختلف فیزیکی خاک تغییر مییابد. این تغییرات تدریجی برای گیاهان مختلف و درشرایط محیطی مختلف در یک خاک معین متفاوت خواهد بود. آنها در این روش کل دامنه منحنی مشخصه رطوبتی از اشباع تا بینهایت - که در آن عوامل مختلف بر جذب آب تأثیر میگذارد - را به اجزاء کوچکتر - گنجایش آب دیفرانسیلی - C - h - تقسیم کرده، سپس هر جزء را در شدت عامل محدودکنندهی متناظرش به صورت تابع وزنی گنجایش آب مؤثر - i - h - - ضرب کرده و سپس مجموع آنها را در نظر گرفتند:
بر اساس مفهوم فراهمی، در دامنه رطوبتی کم، جذب آب به دلیل مقاومت مکانیکی خاک و کاهش هدایت هیدرولیکی و در دامنه مرطوب، به دلیل کمبود تهویه به صورت تدریجی میباشد. در حالی که در روشهای LLWR و PAW توابع وزنی به صورت پلهای از 0 به 1 در قسمت مرطوب و از 1 به 0 در قسمت خشک است.گرانولت و همکاران - 2001 - و همچنین عگسرزاده و همکاران - 2010 - نتیجه گرفتند که در مجموع مقدار آب قابل استفاده تعیین شده به روشIWC بیشتر از LLWR است و علت آن تغییر تدریجی جذب آب توسط ریشه با افزایش عامل محدودکننده است. اعتقاد بر این است که IWC ارتباط بهتری با پدیدههای طبیعی دارد؛ اما دانش ما از عوامل محدودکننده آن هنوز کامل نیست و محدودههای توابع وزنی در IWC تا اندازهای به طور دلخواه انتخاب شدهاند.
ازاینرو پژوهشهای تکمیلی برای تعیین مرزها و توابع وزنی در حضور گیاه مورد نیاز میباشد.حرکت آب به سمت ریشههای گیاه پاسخی به شیب پتانسیل اسمزی ایجاد شده در سلولهای ریشه میباشد. وقتیکه شوری خاک بالا باشد، املاح موجود در ناحیه ریشه باعث کاهش پتانسیل اسمزی خاک و کاهش شیب پتانسیل آب بین محلول خاک و سلولهای ریشه گیاهی میشود. بنابراین در خاک شور، گیاه علاوه بر غلبه بر پتانسیل ماتریک باید بر پتانسیل اسمزی ناشی از املاح خاک نیز غلبه نماید و این مستلزم مصرف انرژی بیشتری توسط گیاه جهت جذب آب است . از نظر گرانولت و همکاران - 2004 - آنچه که از منظر گیاه در جذب آب مهم میباشد مجموع پتانسیل ماتریک و اسمزی آب خاک است، در نتیجه با کاهش پتانسیل اسمزی - شورتر شدن محلول خاک - گیاه در پتانسیل ماتریک بالاتری پژمرده میشود.
در ضمن با کاهش رطوبت، اثر شوری بر قابلیت جذب آب توسط گیاه کاهش مییابد و این به دلیل افزایش نقش پتانسیل ماتریک نسبت به پتانسیل اسمزی در رطوبتهای پایین میباشد. با این استناد، آنها تابع وزنی اسمزی را در محاسبه IWC در خاک-های شور معرفی کردند:در این رابطه - h - رطوبت به صورت تابعی از مکش ماتریک خاک - مدل ونگنوختن یا هر مدل دیگری از منحنی رطوبتی میتواند باشد - ، hm، hos و hom به ترتیب مکش ماتریک، مکش اسمزی در رطوبت اشباع - s - و مجموع مکش ماتریک و اسمزی، و C - h - مشتق رطوبت نسبت به مکش یا همان گنجایش رطوبت نقطهای، است:
نانگ - 2012 - به منظور بررسی اثر شوری - هدایت الکتریکی حدود 7 دسیزیمنس بر متر - بر فراهمی آب خاک، ضمن برآورد مقادیر PAW و IWC، میزان آب جذب شده توسط گیاه را از طریق بیلان آبی در شرایط مزرعه به دست آورد. مقایسه نتایج نشان داد که PAW نزدیکترین برآورد را نسبت به آب جذب شده توسط چمن رادز 6 در خاک شور دارد. نانگ بیان کرد از آنجایی که این گیاه در برابر شوری مقاوم میباشد و شوری بیشترین ضریب اثرگذار در محاسبه IWC را دارد، این معنی را میدهد که اعمال اثر ضریب شوری در محاسبه IWC بایستی نادیده گرفته شود و با حذف ضریب شوری IWC به PAW میل یافت.
میلانی - 1394 - شاخصهای PAW، LLWR، IWC در تعیین فراهمی آب خاک برای درخت بادام در شوریهای مختلف بر اساس پاسخ گیاه ارزیابی کرد. استفاده از پاسخ گیاهی بادام برای تعیین تابع وزنی محدودیتهای جذب آب، نشان داد که گیاهعملاً آب بیشتری را نسبت به آنچه که شاخصهای فراهمی آب برآورد میکنند، جذب میکند.تابع وزنی فرضی ارائه شده در معادله 2 ، بدون توجه به نوع گیاه، تأثیر شوری روی فراهمی آب - IWC - را اغراقآمیز و غیرواقعی برآورد میکند؛ اما با توجه به اینکه گونههای مختلف گیاهی توانایی متفاوتی نسبت به تحمل شوری دارند، توابع وزنی واقعی به دست آمده از عکسالعمل گیاه میتواند در محاسبه کاهش گنجایش آب دیفرانسیلی به واسطه شوری و تأثیرش در فراهمی آب برای گیاه بسیار کمک کننده باشد - میلانی، . - 1394
چیلدز و هنکس - 1975 - نتایج چندین مطالعه در ارتباط با شوری را جمع بندی کرده و نشان دادند که بین تعرق و تولید ماده خشک رابطه خطی وجود دارد. آنها فرض کردند که اثر شوری بر رشد گیاهی از طریق کاهش پتانسیل اسمزی خاک، کاهش شیب پتانسیل بین ریشه گیاه و خاک و درنتیجه کاهش تعرق - و محصول - است. بنابراین اگر شوری فقط اثر اسموتیکی - کاهش فراهمی آب خاک - بر رشد گیاهی داشته باشد - اثر سمیت عناصر و بهم زدن تعادل عناصر غذائی ناچیز باشد - می-توان تأثیر را از طریق کاهش افت محصول برآورد کرد . طبق رابطه مس و هافمن - 1977 - برای خاکهایی که شوری آنها از حد آستانه یک گیاه مشخص بیشتر میشود، محصول نسبی، از رابطه زیر برآورد میگردد:
در این رابطه Yr محصول نسبی، ECe هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک - dS/m - ، ECT هدایت الکتریکی حد آستانه شوری - dS/m - و b شیب خط که بیان کننده درصد کاهش محصول به ازای واحد هدایت الکتریکی میباشد. مس و هافمن - 1977 - مقادیر b و ECT را برای بسیاری از گیاهان آوردهاند که در سایت اینترنتی فائو7 در دسترس عموم قرار دارد.هدف این مطالعه بکارگیری معادله مس هافمن - 1977 - در تعیین تابع وزنی - - در معادله 2 برای محاسبه IWC و مقایسه IWC محاسبه شده به روش گرانولت با روش پیشنهادی است.
مواد و روشها
عسگر زاده و همکاران - 2010 - میزان IWC را با ارائه تمام اطلاعات برای 12 نمونه خاک بدون در نظر گرفتن شوری محاسبه کردند. در این پژوهش ما از اطلاعات مربوط به سه خاک 1، 3 و 5 که به ترتیب دارای بافتهای رسی، لوم شنی و لوم رسی هستند استفاده میکنیم. اطلاعات کلی این سه خاک در جدول 1 آمده است.برای این خاکها 5 سطح شوری 0، 1، 2، 4 و 5 دسی زیمنس بر متر برای سه گیاه بادام - گیاه حساس به شوری - ، یونجه - نسبتا مقاوم - و جو - گیاه مقاوم به شوری - فرض شده و میزان IWC با استفاده از روش گرانولت و همکاران - 2004 - و ضریب مس- هافمن - روش پیشنهادی - محاسبه میگردد.
