إدارة ري محصول الذرة الصفراء (Zea mays L.) لزيادة

كفاءة استخدام المياه في وسط العراق

علي عبد فهد* رمزي محمد شهاب* عبد الحسين وناس علي* علي عباس محمد*

الملخص :

تهدف الدراسة إلى تحديد الاحتياجات المائية الفعلية وكفاءة استخدام المياه لمحصول الذرة الصفراء (العروة الخريفية) عند جدولة الري الكامل والناقص اعتمادا على الاستنزاف الرطوبي في المحيط الجذري. نفذت تجربة حقلية للموسم 2000 في محطة ابحاث قسم التربة والمياه، منظمة الطاقة الذرية العراقية، 30 كم جنوب شرق بغداد. استخدم تصميم القطاعات كاملة التعشية وبثلاث مكررات. تضمنت التجربة خمسة معاملات للري: معاملة الري الكامل (المقارنة) عند استنزاف 40-50% من الماء الجاهز واربعة معاملات للري الناقص (حذف ريتين) عند مرحلة النشوء والنمو الخضري والتزهير وتكوين الحاصل. تم تحديد كمية مياه الري وموعد الريات اعتماداً على مقدار الاستنزاف الرطوبي للتربة باستخدام مقياس الرطوبة النيتروني. حسبت كميات المياه لكل رية لتعويض الاستنزاف الرطوبي للطبقة 0-30 سم من الزراعة حتى بداية التزهير ثم امتدت متابعة الخزين الرطوبي وتعويض الاستنزاف لتشمل الطبقة 0-60 سم في مرحلتي التزهير والنضج الفسلجي. اجريت جميع العمليات الزراعية حسب التوصيات. استخدمت معادلة التوازن المائي لتحديد التبخرنتح الفعلي (الاستهلاك المائي، ET_a) من متابعة الاستنزاف الرطوبي للطبقة 0-100 سم وقياس عوامل الموازنة المائية الاخرى. كما تم تحديد التبخرنتح المرجعي من معادلة بنمان-مونتيث المعدلة (ET_o) والتبخر من حوض التبخر (E_p).

اظهرت معاملة الري الكامل أعلى استهلاك مائي بلغ 558 مم وانخفض إلى 525-531 مم عند معاملات الري الناقص ووصل عدد الريات عند معاملة الري الكامل 14 رية وكمية ماء الري 610 مم، انخفض إلى 480-490 مم عند استخدام 12 رية في معاملات الري الناقص. اختلفت مساهمة المياه الجوفية حسب معاملات الري وبلغت اعظمها في معاملة الري الناقص عند مرحلة التزهير (48 مم) وتكوين الحاصل (51 مم) والتي تؤلف 9-10% من الاستهلاك المائي الفعلي للمحصول. تشير نتائج حاصل الحبوب إلى عدم وجود فروق معنوية بين معاملة الري الكامل ومعاملتي الري الناقص عند مرحلة النمو الخضري وتكوين الحاصل. على الرغم من انخفاض كميات الماء المضافة في معاملات الري الناقص خلال مرحلتي النمو الخضري وتكوين الحاصل الا انها قد أنتجت حاصلاً مقارباً لحاصل معاملة الري الكامل حيث بلغ حاصلهما النسبي 93-94% من معاملة الري الكامل (8.215 طن/هكتار) وغير مختلف عنه معنوياًًً مما يشير إلى تحمل تلك المرحلتين للري الناقص. في الوقت نفسه وجدت زيادة في كفاءة استخدام الماء الحقلي في تلك المعاملتين مقارنة مع معاملة الري الكامل. عليه تعد جدولة الري اعتمادا على الاستنزاف الرطوبي في المحيط الجذري وممارسة الري الناقص تقنيات فاعلة لزيادة كفاءة استخدام المياه وتوفير كميات كبيرة من مياه الري لخدمة استراتيجية ادارة الموارد المائية لمواجهة العجز الحالي باتجاه تحقيق الامن المائي.

مقدمة:

تحتل الموارد المائية في الوطن العربي مكانا" متميزا" بين الموارد الطبيعية وتلعب دورا" أساسيا" في حياة الإنسان والبيئة. إن قطاع الزراعة هو المستهلك الرئيسي لهذه المياه والذي يبلغ في معظم الأقطار العربية حوالي 90% (الزراعة والتنمية، 1999) من المياه المتاحة. من هنا يتوضح الدور المهم الذي يمكن ان تلعبه الزراعة في اتخاذ الإجراءات والوسائل لغرض الاستخدام الأمثل لهذه المياه وإيجاد التـقـنـيات التي ترفع من كفاءة استخدامها.

رغم إن الأراضي المروية في العالم تؤلف حوالي 20% من المساحة المزروعة إلا إنها تنتج ما يقرب من 40% من الغذاء (FAO، 1994). لهذا يبرز دور الزراعة الإروائية وامكانية تطويرها في سبيل الاستثمار الأمثل للمياه وزيادة الإنتاج. وان ما يميز الزراعة الإروائية في الوطن العربي هي سيادة الأساليب التقليدية في الإرواء السيحي (السطحي) وما تتضمنه من هدر في استخدام المياه. انعكس ذلك في قلة كفاءة الري السطحي الذي تصل إلى حوالي 50% (المجلة العربية لادارة مياه الري، 1999) بسبب الرشح العميق للمياه بعيدا عن المجموع الجذري الفعال والذي يشير إلى أن حوالي نصف كمية المياه المستخدمة لا يستفيد منها النبات. كما إن العشوائية في عدد الريات ومواعيدها وكمياتها هي الصفة الأخرى التي ما زالت تميز الري على مستوى المزارعين أو المشروع. إن عدم التوازن بين الطلب على المياه والموارد المتاحة دفع إلى التفكير في إيجاد سبل ووسائل تسهم في ترشيد إستهلاك المياه. من الوسائل الفعالة في الاستثمار الأمثل للمياه، هو السيطرة على كمية المياه المعطاة في كل رية وعدد الريات (جدولة الري) وحسب قابلية استيعاب التربة للماء وحاجة النبات في مراحل نموه المختلفة للوصول إلى أعلى إنتاجية. كما أن الطلب المتزايد على المياه سيفرض الحاجة مستقبلا إلى إيجاد وسائل لغرض السيطرة على مياه الري من خلال اختزال كميات مياه الري وتحسين وقت الإضافة (Epperson et al., 1993).

تعتمد الاحتياجات المائية للمحصول على عدة عوامل منها الظروف المناخية السائدة وطبيعة المحصول والصنف ونوع التربة وقابلية التربة على مسك الماء وخصائصها الهيدروليكية الأخرى. تؤثر رطوبة التربة ضمن المنطقة الجذرية في مقدار التبخرنتح. إذ تمتص جذور النبات الماء من التربة اعتماداً على كمية المياه الجاهزة للامتصاص وتبدأ معدلات النتح من النبات أو التبخر من التربة بالانخفاض مع زيادة الشد الرطوبي في التربة (Shaw, 1964). برز اتجاهاً نحو ترطيب منطقة الجذر الفعال عند اجراء حسابات اضافة الماء عند عملية الري وليس مجموع المنطقة الجذرية بهدف زيادة كفاءة المياه المستخدمة (Itter et al., 1996; Annac et al., 1996). وفي هذه الحالة سيتم اختزال الفواقد بالرشح العميق إلى اقل حد ممكن ويشجع نمو وتطور المجموع الجذري والاستفادة من المياه الجوفية. وفي هذا الصدد اظهرت نتائج الابحاث في مواقع جغرافية مختلفة إمكانية تحمل النبات لظروف نقص رطوبة التربة (الجفاف) وأعطاء حاصل يقل قليلاً عن الحاصل تحت ظروف الرطوبة المثالية (Bazza, 1996). يتم ذلك باستخدام اساليب الري الناقص (Deficit irrigation) عن طريق اختزال عدد الريات خلال موسم النمو أو خلال مراحل معينة من نمو النبات (Kovacs et al., 1996).

يجهز الارتفاع الشعري من الماء الجوفي الضحل كميات مهمة من الماء إلى المحاصيل وان 40% من التبخرنتح الفعلي للمحاصيل المروية جيداً يجهز من الماء الجوفي الموجود على عمق 1.5 م (Mason et al., 1983). ان حركة الماء إلى الاعلى والتي تحصل بسبب التبخر والامتصاص من قبل النباتات تقلل من محتوى الماء في سطح التربة وتخفض من جهد الماء مسببة حركة باتجاه الاعلى ضد الجاذبية (Kramer،1983). بلغت نسبة اسهام الماء الجوفي حوالي 83 و 24 و 8 و 4 و 3 % من التبخر نتح الكلي لمحصول القمح مع عمق ماء جوفي 0.91 و1.83 و2.74 و3.66 و4.57 م على التوالي (Abdur Rehman et al., 1977). وكان الماء الجوفي بعمق 1.3 م مصدراً كافياً للرطوبة اللازمة لنمو محصولي زهرة الشمس وفول الصويا في غياب المطر أو الري. في دراسة اخرى وجد ان حوالي 38 و 50 و 58 % من احتياجات التبخرنتح لمحصول زهرة الشمس استلمت من الماء الجوفي بعمق حوالي 2 م تحت الشدود الرطوبية 0.8 و2 و6 بار. وان عمق المنطقة الجذرية ارتبط مع زيادة الشد الرطوبي للتربة وعملت الجذور بفعالية لتجهيز ماء اكثر من الماء الجوفي لاكمال متطلبات التبخرنتح (Haque, 1985).

أشارت عدد من البحوث (Prieto and Angueira, 1996; Annandale et al., 2000) إلى مفهوم الري الناقص (اعطاء كمية من المياه تقل عن الاحتياجات المائية الفعلية للمحصول) كتقنية جديدة في ادارة المياه تؤدي إلى تحسين عمليات الري واستثمار المياه الامثل وزيادة كفاءة استخدامها. وفي هذا المضمار ذكر Kirda واخرون (1996) ان تعريض المحاصيل إلى الشد المائي خلال مراحل نمو محددة لا يسبب اختزال معنوي في حاصل النبات وبهذه الطريقة يمكن توفير كمية من المياه يمكن استغلالها لاغراض التوسع الزراعي.

يهدف البحث إلى تحديد الاحتياجات المائية الفعلية لمحصول الذرة الصفراء للموسم الخريفي 2000 تحت الري الكامل والري الناقص اعتماداً على مراحل النمو من خلال جدولة الري وتحديد كمية المياه التي يمكن توفيرها. تمت عملية الجدولة بمتابعة الاستنزاف الرطوبي في التربة باستخدام مقياس الرطوبة النيتروني. كما يهدف إلى ايجاد كفاءة استخدام المياه ومعامل المحصول نسبة إلى التبخرنتح المرجعي وحوض التبخر.

المواد وطرق العمل:

الموقع وخصائص التربة:

نفذت تجربة حقلية خلال الموسم الخريفي 2000 في محطة ابحاث قسم التربة والمياه، منظمة الطاقة الذرية العراقية لتحديد الاحتياجات المائية لمحصول الذرة الصفراء ودراسة بعض مؤشرات تحمل الشد المائي (الجفاف). تقع منطقة الدراسة على بعد 30 كم جنوب شرق مدينة بغداد وعلى خط عرض ^o 33.14 شمالاً وخط طول ^o 44.4 شرقاً وعلى ارتفاع 34 م عن مستوى سطح البحر. يمتاز مناخ المنطقة بانه شبه استوائي قاري مع متوسط درجة حرارة الهواء 22.6 م. يصل المعدل السنوي لسقوط الامطار حوالي 150 مم والتبخر الاعظم يزيد على 2000 مم. يصل متوسط سرعة الريح 3.5 م/ثانية والرطوبة النسبية 44%. يبلغ متوسط التبخر اليومي خلال فصل الصيف 15 مم وأعلى تبخر 25 مم.

تمتاز تربة الموقع بانها كلسية وان النسجة السائدة للطبقة السطحية 0-30 سم مزيحة طينية (Clay Loam) ومصنفة Fine loamy, Mixed, hyperthermic, typic torrifluevents . اجريت القياسات والتحاليل الاساسية للتربة باستخدام الطر ق القياسية (Page et al., 1982; Klute et al., 1986). جدول رقم (1) يبين بعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة. قدر توزيع حجوم دقائق التربة بطريقة المكثاف. قدرت الكثافة الظاهرية للتربة بطريقة الاسطوانة المعدنية (Core Sampler). قدرت سعة احتفاظ التربة بالماء تحت الشدود 0 و 33 و 100 و 500 و 1000 و 1500 كيلوباسكال وتم حساب محتوى الماء الجاهز من الفرق بين رطوبة التربة عند الشد 33 و 1500 كيلوباسكال. تم الحصول على مستخلص العجينة المشبعة للتربة المختلفة لغرض تقدير بعض الخصائص الكيميائية. قدر التوصيل الكهربائي (EC_e) والأس الهيدروجيني (pH). قدر الكالسيوم والمغنيسيوم بطريقة التسحيح مع الفيرسنيت (EDTA) 0.01 عياري، والصوديوم والبوتاسيوم باستخدام اللهب الضوئي.

العمليات الزراعية والزراعة :

حرثت الارض بواسطة المحراث المطرحي القلاب بصورة متعامدة ثم اجريت عمليات التنعيم والتسوية والتقسيم إلى وحدات تجريبية مساحة الوحدة 4x 5 م². زرعت بذور الذرة الصفراء (Zea mays L.) صنف بحوث 106 للموسم الخريفي 2000 في 20-7-2000 بوضع 3 – 4 بذور في كل جورة (حفرة) ثم خفت إلى نبات واحد بعد أسبوعين من الإنبات. المسافة بين خط و اخر 0.75 م والمسافة بين جورة واخرى 0.25م. أضيف سماد اليوريا بمعدل 400 كجم/هكتار على دفعتين، الأولى 200 كجم/هكتار عند الزراعة والثانية بعد خمسة أسابيع من الزراعة. وأضيف سماد السوبر فوسفات الثلاثي بمعدل 200 كجم/هكتار دفعة واحدة قبل الزراعة (80 كجم فسفور/هكتار). أجريت عملية التعشيب يدوياً وتمت مكافحة حفار ساق الذرة باستعمال مبيد الديازينون المحبب 10% مادة فعالة وبمقدار 6 كجم/هكتار تلقيماً في قلب النبات بعد 20 يوماً من الزراعة ولثلاث مرات وقد بلغت الفاصلة الزمنية 10 أيام. حصدت النباتات بتاريخ 10/11/2000.

جدول رقم (1)

بعض الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة

القيم عند الاعماق		الخاصية
30-60 سم	0-30 سم
290	308	الرمل (غم/كجم)
315	328	الغرين (غم/كجم)
395	364	الطين (غم/كجم)
مزيجة طينية	مزيجة طينية	نسجة التربة
1.64	1.44	الكثافة الظاهرية (ميكاغرام/م^3)
0.35	0.34	المحتوى الرطوبي الحجمي عند 33 كيلوباسكال (سم^3/سم^3)
0.14	0.14	المحتوى الرطوبي الحجمي عند 1500 كيلوباسكال (سم^3/سم^3)
5.0	5.5	المادة العضوية (غم/كجم)
7.6	7.5	الأس الهيدروجيني (pH)
3.2	3.5	الايصالية الكهربائية (ديسي سيمنز/م)
275	273	كاربونات الكالسيوم (غم/كجم)
الايونات الذائبة (ملي مول/لتر) :
10.1	10.2	الكلوريد
30.2	28.9	الكبريتات
12.6	13.5	الكالسيوم
14.9	15.8	المغنيسيوم
14.8	14.6	الصوديوم
5.0	5.2	البيكربونات

تركت مسافة 2.0 م بين القطاعات الرئيسية و1 م بين الالواح لغرض السيطرة على حركة الماء والاملاح. استخدم تصميم القطاعات كاملة التعشية (Randomized Complete Block Design) وبثلاثة مكررات. حللت البيانات إحصائيا وتم مقارنة المتوسطات عند اختبار اقل فرق معنوي (LSD) عند مستوى 5%.

معاملات الري :

استخدمت خمس معاملات للري تضمنت معاملة واحدة للري الاعتيادي (الكامل) واربعة معاملات للري الناقص عند اربعة مراحل من نمو النبات وكما ياتي:

الأولى (T1) : الري الاعتيادي عند استنزاف 40-50% من الماء الجاهز

الثانية (T2) : الري الناقص باختزال ريتين عند مرحلة النشوء، 28 يوم).

الثالثة (T3) : الري الناقص باختزال ريتين عند مرحلة النمو الخضري، 32 يوم).

الرابعة (T4) : الري الناقص باختزال ريتين عند مرحلة التزهير، 17 يوم).

الخامسة (T5) : الري الناقص باختزال ريتين عند مرحلة تكوين الحاصل، 36 يوم).

جدول رقم (2) يبين معاملات الري الاعتيادي والري الناقص عند مراحل نمو النبات الاربعة التي استخدمت.

جدولة الري ومتابعة الاستنزاف الرطوبي :

تمت عملية الري بوساطة شبكة من الأنابيب المربوطة بمصدر مغذي من الماء لغرض السيطرة على عملية إضافة الماء المحسوب اعتماداً على استنزاف المستوى المائي المحدد. تمت عملية الري على أساس الاستنزاف الرطوبي للعمق 0 – 0.30 م من الزراعة لغاية نهاية مرحلة النمو الخضري. زيد عمق ماء الري على أساس الاستنزاف الرطوبي للعمق 0– 0.60 م من بداية التزهير ولنهاية النضج الفسيولوجي للوصول إلى محتوى رطوبي يقترب من السعة الحقلية. تجري عملية الري عند استنزاف 40-50% من الماء الجاهز، اعتماداً على قياسات المحتوى المائي للتربة بعد الري وقبل الري التالية.

استعمل مقياس الرطوبة النيتروني نوع (CPN 503 DR hydroprobe) لقياس رطوبة التربة ومتابعة الاستنزاف الرطوبي في طبقات التربة وجدولة عملية الري. اذ تم تثبيت انابيب القياس (access tubes) في مراكز الالواح الثانوية (شكل رقم 1) وتمت عملية القياس عند الاعماق 20 و 40 و60 و80 و100 سم من سطح التربة. كما ثبتت تنشومترات لقياس الشد الرطوبي عند الاعماق 20 و 60 و100 سم. تم تعيير مقياس الرطوبة النيتروني موقعيا في الحقل من خلال اخذ قراءات الجهاز وما يقابلها من المحتوى المائي للتربة بالطريقة الوزنية للعمق المعين. تمثل المعادلة الاتية معادلة الخط المستقيم للعلاقة بين المحتوى المائي الحجمي ونسبة العّد (شكل رقم 2) :

θ = -0.1634 + 0.8572 CR (1)

حيث ان :

θ = المحتوى المائي الحجمي للتربة

CR = نسبة العد (قراءة المقياس في التربة إلى القراءة القياسية في الماء)

استخدمت المعادلة رقم (1) لايجاد المحتوى المائي الحجمي للتربة عند العمق المحدد والزمن المحدد من بيانات نسبة عد القراءات.

جدول رقم (2)

معاملات الري ورموزها للري الاعتيادي والشد المائي (الري الناقص)

عند مراحل نمو النبات الأربعة

تسلسل	الرمز	معاملات الري^+				الوصــــــف
		GS1	GS2	GS3	GS4
T1	NNNN	N	N	N	N	الري الاعتيادي طول موسم النمو
T2	SNNN	S	N	N	N	الشد المائي عند النشوء
T3	NSNN	N	S	N	N	الشد المائي عند النمو الخضري
T4	NNSN	N	N	S	N	الشد المائي عند التزهير
T5	NNNS	N	N	N	S	الشد المائي عند تكوين الحاصل

+ N = الري الاعتياد، ٍS = الشد المائي (حذف ريتين).

ثم حساب عمق الماء الواجب إضافته لتعويض الاستنزاف الرطوبي عن السعة الحقلية باستخدام المعادلة الآتية :

حيث ان :

d = عمق الماء المضاف (ملم)

q_fc = الرطوبة الحجمية عند السعة الحقلية.

q_bi = الرطوبة الحجمية قبل الري

D = عمق التربة عند المجموع الجذري الفعال (مم)

تمت مراقبة منسوب الماء الجوفي وملوحته. وأخذت القراءات أسبوعيا في بداية فترة النمو ولغاية الحصاد من آبار مراقبة موزعة في الحقل.

التبخرنتح الفعلي (الاستهلاك المائي) للمحصول :

قدر الاستهلاك المائي الفعلي للمحصول باستخدام معاد لة الموازنة المائية:

(I + P + C) – (ET_a + D + R) = ± DS (3)

حيث ان :

I = الري (مم)

P = المطر (مم)

C = الارتفاع الشعري (مم)

ET = التبخر نتح (مم)

D = الصرف (مم)

R = السيح السطحي (مم) (اعتبر صفرا).

∆S = التغير في خزين ماء التربة.

استخدم التغير في خزين ماء التربة اعتماداً على قياسات مقياس الرطوبة النيتروني لتحديد مقدار الاستنزاف الرطوبي خلال موسم النمو بعد الري وقبل الرية التالية (شكل رقم 3):

حيث ان :

ٍSt1 = الخزين المائي في طبقات التربة عند الزمن الاول بعد الري (مم).

St2 = الخزين المائي في طبقات التربة عند الزمن الثاني قبل الرية التالية (مم).

وعلى افتراض انR = 0 (السيح السطحي) و P = 0 (المطر يساوي صفر خلال موسم النمو)، تم حساب التبخرنتح الفعلي للمحصول عند فواصل الريات خلال موسم النمو باستخدام المعادلة الاتية:

لتقدير C (الصعود الشعري) أو D (الصرف العميق) يتطلب بيانات عن الايصالية غير المشبعة K(θ). حيث قدرت K(θ) لموقع التجربة بطريقة ليباردي (Libardi, 1980).

التبخرنتح المرجعي (Reference Evapotranspiration) :

تم اعتماد معادلة بنمان مونتيث المعدلة (معادلة 6) (FAO Penman Monteith) (ِAllen et al., 1998) في قياس التبخرنتح المرجعي وبالاعتماد على برنامج Cropwat (Smith, 1992).

حيث أن :

ET_o = التبخرنتح المرجعي للمحصول (مم/يوم)

R_n = صافي الاشعاع عند سطح المحصول (ميكا جول/م²/يوم)

G = تدفق حرارة التربة (ميكا جول/م²/يوم)

T = متوسط درجة الحرارة (م^o)

U₂ = سرعة الريح مقاسة عند ارتفاع 2 م (م/ثانية)

e_a-e_d = النقص في ضغط البخار (كيلو باسكال)

D = انحدار منحنى ضغط البخار (كيلو باسكال/م^o)

g = ثابت الرطوبة (كيلو باسكال/م^o)

900 = عامل تحويل

التبخر من حوض التبخر ومعاملات المحصول وكفاءة استخدام المياه :

تم قياس كمية الماء المتبخرة موقعياً باستخدام حوض التبخر صنف-A. كما تم حساب معامل المحصول ومعامل حوض التبخر لمحصول الذرة الصفراء باستخدام المعادلات الآتية (llen et al., 1998):

ET_a = K_c ´ ET_o (7)

ET_o = K_p x E_p (8)

ET_a = K_cp x E_p (9)

حيث ان :

ETa = التبخرنتح الفعلي (مم)

ETo = التبخرنتح المرجعي (مم)

Kc = معامل المحصول (بدون وحدات)

Ep = التبخر من حوض التبخر (مم)

Kp = معامل حوض التبخر (بدون وحدات)

Kcp = معامل حوض التبخر للمحصول

قدرت كفاءة استخدام الماء الحقلي والمحصولي حسب المعادلتين الآتية (Pene and edi, 1996):

حيث ان :

WUE_f = كفاءة استخدام الماء الحقلي (كجم/م³)

Y = حاصل الحبوب (كجم)

WA = كمية المياه المضافة في عملية الري (م³)

حيث ان :

WUE_c = كفاءة استخدام الماء المحصولي(كجم/م³)

ET_a = التبخرنتح الفعلي (م³)

النتائج والمناقشة :

الاستهلاك المائي الفعلي وحاصل النبات :

يبين الجدول رقم (3) مقدار الاستهلاك المائي الفعلي لمعاملات الري الكامل (المقارنة) والناقص وكمية مياه الري وعدد الريات ومساهمة الماء الجوفي لمحصول الذرة الصفراء للموسم الخريفي 2000. اظهرت معاملة المقارنة أعلى استهلاك مائي بلغ 558 مم وانخفض إلى 525-531 مم عند معاملات الري الناقص. وبلغ هذا الانخفاض نسبة 5-6% من الري الكامل. يعود هذا إلى اختلاف كميات الماء الجاهز للنبات في التربة، إذ يزداد معدل استهلاك النبات للماء بزيادة المحتوى الرطوبي للتربة نتيجة زيادة كمية مياه الري (William et al., 1986). ذكر Al-Hadi (1994) أن زيادة الاستهلاك المائي لمعاملة الري الكامل مقارنة مع معاملات الشد المائي تعود إلى ان رطوبة التربة عند الري الكامل تكون قريبة من السعة الحقلية. من الواضح ان هذه قيم الاستهلاك المائي للذرة الصفراء تقل كثيراعن نتائج تجارب في وسط العراق والتي بلغت 605-740 مم عند المعاملات الجافة والرطبة في اللايسيمترات (Al-Nakshabandi and Ismail, 1972) و 850-900 مم في تجارب حقلية (Abu-Khalid and Al-Hassani, 1982). من الجدير بالذكر ان تلك التجارب لم تأخذ بنظر الاعتبار ترطيب منطقة المجموع الجذري أو المجموع الجذري الفعال نتيجة اضافة كمية من المياه تزيد عن الاحتياج المائي الفعلي مما انعكس في زيادة الصرف العميق أو التبخر من سطح التربة.

وصل عدد الريات عند معاملة الري الكامل 14 رية وكمية ماء الري 610 مم، انخفض إلى 480-490 مم عند استخدام 12 رية في معاملات الري الناقص (جدول رقم 3). إذ بلغ هذا الانخفاض 20-21% من كمية مياه الري الكامل. من الجدير بالذكر ان اختزال كمية مياه الري بمقدار حوالي 20% سبب اختزالا في التبخرنتح الفعلي (الاستهلاك المائي الفعلي) حوالي 5%. إذ ان تقليل كمية المياه المضافة زاد من مساهمة الماء الجوفي لتلبية الاحتياجات المائية للمحصول.

جدول رقم (3)

عوامل الموازنة المائية لمعاملات الري الكامل والناقص

لمحصول الذرة الصفراء

الاستهلاك المائي ETa)) (مم)	مساهمة الماء الجوفي(C) (مم)	الصرف العميق (D)(مم)	الري (مم)	عدد الريات	معاملة الري	رقم المعاملة
558	0	52	610	14	NNNN	T1
528	38	0	490	12	SNNN	T2
525	40	0	485	12	NSNN	T3
530	48	0	482	12	NNSN	T4
531	51	0	480	12	NNNS	T5

اختلفت مساهمة المياه الجوفية حسب معاملات الري وبلغت اعظمها في معاملة الري الناقص عند مرحلة التزهير (48 مم) وتكوين الحاصل (51 مم) والتي تؤلف 9-10% من الاستهلاك المائي الفعلي للمحصول. قد يعزى ذلك إلى ان معاملات الري الناقص أدت إلى زيادة تعمق الجذور واستخلاص كميات من المياه الجوفية لتلبية الاحتياجات المائية للنبات وان مساهمة الماء الجوفي تزداد بتقدم عمر النبات وامتداد الجذور لا سيما في مرحلة التزهير وتكوين الحاصل. تراوح عمق الماء الجوفي في موقع الدراسة 2.6-2.8 م عن سطح الأرض خلال موسم النمو.

يبين الجدول رقم (4) بأن نتائج حاصل الحبوب تشير إلى عدم وجود فروق معنوية بين معاملة الري الكامل (T1) ومعاملتي الري الناقص عند مرحلة النمو الخضري (T3) وتكوين الحاصل (T5). على الرغم من انخفاض كميات الماء المضافة في معاملات الري الناقص خلال مرحلتي النمو الخضري وتكوين الحاصل الا انها قد أنتجت حاصلاً مقارباً لحاصل معاملة الري الكامل حيث بلغ حاصلهما النسبي 93-94% من معاملة الري الكامل (8.215 طن/هكتار) وغير مختلف عنه معنوياًًً. في هذا الصدد ذكر Kirda وآخرون (1996) ان تعريض نبات الذرة الصفراء إلى شد مائي خلال مرحلة تكوين الحاصل لم تؤد إلى خفض حاصل الحبوب معنوياً وانه اسهم في توفير 34% من متطلبات الري. اظهرت معاملة الري الناقص عند مرحلة التزهير اوطأ حاصل حبوب (5.624 طن/هكتار) مما يعكس حساسية هذه المرحلة لنقص الري. وجد عدد من الباحثين (Eck, 1986; Moss and Downey, 1971) ان تعريض النبات إلى الشد المائي أثناء مرحلة التزهير يقلل الإخصاب وعقد الحبوب في اغلب الحبوبيات وان اكثر المحاصيل حساسية في هذه المرحلة هو الذرة الصفراء. إذ ان انخفاض الحاصل يترافق مع ظروف جوية جافة تعمل في تخفيض نشاط حبوب اللقاح وأضرار في نمو أنبوب اللقاح من الميسم إلى البويضات. كما ذكر Bennette واخرون (1989) ان تعريض النبات للشد المائي في طور مرحلة الأزهار قد أدى إلى خفض حاصل الحبوب بنسبة 25%.

وجدت زيادة في كفاءة استخدام الماء الحقلي (معادلة رقم 10) (الحاصل/الماء المستخدم) في معاملتي الري الناقص T3 وT5 مقارنة مع معاملة الري الكامل رغم عدم وجود فروقات إحصائية (جدول رقم 5). إذ بلغت أعلى كفاءة (1.6 كجم/م³) عند معاملتي الري الناقص في مرحلة النمو الخضري وتكوين الحاصل. في الوقت نفسه بلغت اوطأ كفاءة استخدام للماء الحقلي (1.17 كجم/م³) عند معاملة الري الناقص في مرحلة التزهير. على العموم جاءت نتائج كفاءة استخدام المحصولي (معادلة رقم 11) (الحاصل/التبخرنتح الفعلي) متوافقة مع كفاءة الماء الحقلي. إذ لوحظت اعلى كفاءة لاستخدام الماء المحصولي 1.44-1.47 كجم/م³ عند المعاملات الري الكامل والري الناقص عند مرحلتي النمو الخضري وتكوين الحاصل. من جهة اخرى لوحظت كفاءة واطئة عند الري الناقص في مرحلتي النشوء والتزهير.

جدول رقم (4)

حاصل الحبوب لمعاملات الري والحاصل النسبي واستخدام الماء النسبي

مقارنة مع معاملة الري الكامل

استخدام الماء النسبي (%)	كمية مياه الري (مم)	الحاصل النسبي (%)	حاصل الحبوب^+ (كجم/هكتار)	معاملة الري	رقم المعاملة
100	610	100	8215 a^+	NNNN	T1
80	490	77	6348 bc	SNNN	T2
79	485	94	7724 ab	NSNN	T3
81	482	68	5624 c	NNSN	T4
79	480	93	7643 ab	NNNS	T5

+ تشير الحروف المختلفة في العمود إلى وجود فروقات معنوية عند اختبار اقل الفروقات معنوية (LSD_0.05).

جدول رقم (5)

كفاءة استخدام المياه الحقلي والمحصولي لمعاملات الري

كفاءة استخدام الماء المحصولي (كجم/م^3)	كفاءة استخدام الماء الحقلي (كجم/م^3)	معاملة الري	رقم المعاملة
1.47 a	1.35 ab	NNNN	T1
1.20 b	1.30 bc	SNNN	T2
1.47 a	1.60 a	NSNN	T3
1.06 b	1.17 c	NNSN	T4
1.44 a	1.60 a	NNNS	T5

+ تشير الحروف المختلفة في العمود إلى وجود فروقات معنوية عند اختبار اقل الفروقات معنوية (LSD_0.05).

التبخرنتح المرجعي والتبخر من حوض التبخر ومعاملات المحصول :

بلغ التبخرنتح المرجعي (ETo) التجميعي (محسوب من معادلة Penman-Monteith المعدلة) 687 مم و التبخر من حوض التبخر (Ep) التجميعي (مقاس من حوض التبخر صنف-A) 1010 مم لموسم نمو الذرة الصفراء مقارنة مع التبخرنتح الفعلي (ُETa) لمعاملات الري 525-558 مم (شكل رقم 4). يعود سبب زيادة قيم Ep عن ETo وETa إلى كون عملية التبخر من حوض التبخر تحدث دون انقطاع في الليل والنهار في فقدها للماء في صورة بخار إلى الجو الخارجي مع توافر مصدر للطاقة ووجود الاضطراب في تيارات الهواء حول جوانب حوض التبخر (Wilson, 1974). أما قيم التبخرنتح المرجعي (ETo) فتعتمد على العوامل المناخية (درجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية وعدد ساعات سطوع الشمس وسرعة الريح) وتمثل التبخرنتح من سطح حشائشي يغطي سطح الارض وبدون نقص للماء (ِAllen et al., 1998). يتاثر التبخرنتح الفعلي بعوامل النبات كغلق الثغور خلال الليل وكذلك عوامل التربة (William, 1986).

لوحظت زيادة في معدل استهلاك المحصول الفعلي للماء مع تقدم موسم النمو ولجميع معاملات الري (شكل رقم 4). إذ كانت قيم الاستهلاك المائي قليلة في مرحلة النشوء مقارنة بسائر مراحل النمو وذلك لصغر حجم النبات وانخفاض مساحته الورقية. ثم حصل ارتفاع كبير في احتياج النبات للماء في مرحلة التزهير بسبب وصول النباتات إلى مساحتها الورقية القصوى وزيادة حاجة النباتات لبناء مواد غذائية اكثر لتلبية متطلبات الأزهار وعقد البذور. بعدها حصل انخفاض في قيم الاستهلاك المائي عند نهاية فترة النمو بسبب انخفاض احتياج النبات من الماء لاكتمال تكوين أنسجته وخلاياه وجفاف نسبة عالية من أجزائه. بلغت نسبة الاستهلاك المائي لمعاملة الري الكامل في مرحلة النشوء حوالي 13% من مجموع الاستهلاك المائي، ارتفعت إلى 29% في مرحلة النمو الخضري و41% في التزهير ثم انخفضت إلى 17% في تكوين الحاصل. لم تختلف هذه النسب كثيرا عن مثيلاتها في معاملات الري الناقص وبلغت 12-14% في مرحلة النشوء و 22-34% في النمو الخضري و 37-46% في التزهير و 16-18% في تكوين الحاصل. كان نمط الزيادة في التبخر من حوض التبخر (Ep) والتبخرنتح المرجعي (ETo) مشابها إلى التبخرنتح الفعلي (ETa) مع مراحل نمو النبات المختلفة. لكن قيم Ep و ETo استمرت تزيد عن قيم ETa طول موسم النمو.

يبين الجدول رقم (6) قيم معامل المحصول (Kc) لمعاملة الري الكامل (المقارنة) تراوحت بين 0.63 و0.96. كما يلاحظ بشكل عام ازدياد قيم معامل المحصول مع تقدم النمو حتى يصل إلى أقصى قيمة له عند التزهير ثم يبدأ بالانخفاض عند مرحلة تكوين الحاصل والنضج. من جهة اخرى وجد السلوك نفسه عند معاملات الري الناقص مع ملاحظة انخفاض قيمة المعامل لمرحلة النمو التي تعرضت للشد المائي (الري الناقص). اشار Doorenbos و Kassam (1986) إلى مديات مقاربة لمعامل المحصول لمراحل نمو النبات.

جاءت قيم معامل حوض التبخر (Kcp) بالاتجاه نفسه لقيم معامل المحصول (Kc) حسب مراحل النمو ولكنها اقل بالمقدار (جدول رقم 6). إذ لوحظت اوطأ قيمة لمعامل حوض التبخر في مرحلة النشوء ثم ارتفعت خلال مرحلة النمو الخضري ووصلت اعلى قيمة لها خلال التزهير وانخفضت مرة اخرى عند تكوين الحاصل.

جدول رقم (6)

معامل المحصول (K_c) (معادلة رقم 7) ومعامل حوض التبخر (K_cp) (معادلة رقم 9)

لمعاملات الري حسب مراحل نمو محصول الذرة الصفراء

مراحل النمو	معاملات الري
	T1	T2	T3	T4	T5
	NNNN	SNNN	NSNN	NNSN	NNNS
معامل المحصول (Kc)
النشوء	0.63	0.50	0.63	0.57	0.65
النمو الخضري	0.78	0.74	0.60	0.72	0.78
التزهير	0.96	0.94	0.99	0.87	0.94
تكوين الحاصل	0.85	0.86	0.92	0.88	0.81
معامل حوض التبخر (Kcp)
النشوء	0.43	0.34	0.43	0.39	0.44
النمو الخضري	0.53	0.50	0.41	0.49	0.53
التزهير	0.65	0.64	0.67	0.59	0.64
تكوين الحاصل	0.58	0.58	0.63	0.60	0.55

الاستنتاجات:

أظهرت جدولة الري اعتماداً على الاستنزاف الرطوبي في المحيط الجذري توفيراً كبيراً في الاحتياجات المائية لمحصول الذرة الصفراء (العروة الخريفية) بلغ حوالي 30% من القيم المقدرة في وسط العراق. تم ذلك من خلال السيطرة على الصرف العميق وتوفير الاحتياجات الفعلية للمحصول. كما ان ممارسة جدولة الري الناقص اعتماداً على مراحل نمو النبات وتحديد مرحلة النمو الاكثر تحملا للجفاف ادى إلى توفير اضافي في مياه الري بلغ حوالي 20% من معاملة الري الكامل. إذ لم يوثر الري الناقص في مراحل نمو النبات الاكثر تحملا للجفاف (النمو الخضري وتكوين الحاصل في محصول الذرة الصفراء) في حاصل النبات واقتربت مؤشرات الانتاج عند الري الكامل مع مثيلاتها عند معاملات الري الناقص.

عليه تعد جدولة الري اعتمادا على الاستنزاف الرطوبي في المحيط الجذري وممارسة الري الناقص تقنيات فاعلة لزيادة كفاءة استخدام المياه وتوفير كميات كبيرة من مياه الري لخدمة استراتيجية ادارة الموارد المائية لمواجهة العجز الحالي باتجاه تحقيق الامن المائي.

المراجع

1. الزراعة والتنمية (1999). الموارد المائية المتجددة واستخداماتها في العالم، مجلة الزراعة والتنمية في الوطن العربي، المنظمة العربية للتنمية الزراعية، العدد الاول، السنة الثامنة عشر ص 47-53.

2. FAO (1994). مكافحة الجوع، نشرة منظمة الاغذية والزراعة للامم المتحدة بمناسبة يوم الاغذية العالمي لعام 1994. ص 1-8.

3. المجلة العربية لادارة مياه الري (1999). كفاءة الري السطحي في الوطن العربي وافاق تطويره، المنظمة العربية للتنمية الزراعية، السنة الاولى، العدد الاول ص 21-33.

4. Abdur Rehman, M. Akram and Z. Haque) 1977). Lysimetric studies on irrigation requirements in relation to depth of water table. Proc. Esso Seminar on Water Manage. For Agric. Lahore, Vol. II:125-137.

5. Abou-Khalid, A. and K. Al-Hassani (1982). Evaporation and potential evapotranspiration under the arid conditions of central Iraq. SOLR, Field Doc. No. 32, Baghdad, Iraq.

6. Al-Hadi , S.S. (1994). Effect of different Soil moisture contents on Barely water consumptive use. Dirasat 5:119-131.

7. Allen, R.G., L.S. Pereira, D. Raes, M. Smith. (1998). Crop Evapotranspiration. FAO Irrigation and Drainage Paper 56, Rome.

8. Al-Nakshabandi, G.A. and H.N. Ismail (1972). The transpiration of corn. J. Agric. Sci. Camb. 79: 501-507.

9. Anac, M.S., M. Ali Ul, I.H. Tuzel, and D. Anac (1996). Optimum irrigation schedules for cotton under deficit irrigation conditions. In: Nuclear Technique to Assess Irrigation Schedules for Field Crops, pp. 225-241, IAEA TECDOC-888, Vienna.Annac et al., 1996

10. Annandale, J.G., G.S. Campbell, F.C. Olivier, N.Z. Jovanovic (2000). Predicting crop water uptake under full and deficit irrigation: An example using pea (Pisum sativum L. cv. Puget). Irrig. Sci. 19: 65-72.

11. Bazza, M. (1996). Contribution to the improvement of irrigation management practices through water-deficit irrigation. In: Nuclear Technique to Assess Irrigation Schedules for Field Crops, pp. 151-174, IAEA TECDOC-888, Vienna.

12. Bennett, J.M., L.S. Muttl, P.S. Rao, and J.W. Jones. (1989). Interactive effects of nitrojen and water stress on biomass accumulation, nitrogen uptake, and seed yield of maize. Field Crop Res. 19: 297-311.

13. Doorenbos, J., Kassam, A. H. (1986). Yield response to water. FAO. Irrigation drainage paper, 33. FAO, Rome.

14. Eck, H. V. 1986. Effect of water deficits on yield, yield components, and water use efficiency of irrigation corn. Agron. J. 78: 1035–1040.

15. Epperson, J.E., J.E. Hook, and Y. Mustafa (1993). Dynamic programming for improving irrigation scheduling strategies of maize. Agricultural Systems 42: 85-101.

16. Haque, Z. (1985). Irrigation requirements of sunflower under shallow water table conditions in central Iraq. Ministry of Irrigation, Sci. Bull. No. 107, Baghdad, Iraq.

17. Itter, B., F. Maraux, P. Ruelle, and J.M. Deumier (1996). Applicability and limitations of irrigation scheduling methods and techniques. In: Irrigation Scheduling: From Theory to Practice, Proceedings ICID/FAO Workshop, Sep. 1995, Rome. Water Report No. 8, FAO, Rome.

18. Kirda, C., R. Kanber, K. Tulucu, and H. Gungor. 1996. Yield response of cotton, maize, soybean, sugarbeet, sunflower and wheat to deficit irrigation. In: Nuclear Techniques to Assess Irrigation Schedules for Field Crops. IAEA, TECDOC 888, pp. 243-260, Vienna.

19. Klute, A., R.C. Dinauer, D.R. Buxton, and J.J. Mortvedt (1986). Methods of Soil Analysis, Agron. 9 (Part 1), Madison, Wisconson, USA.

20. Kovacs, T., G. Kovacs, and J. Szito. (1996). Crop yield response to deficit irrigation imposed at different plant growth stages. In: Nuclear Techniques to Assess Irrigation Schedules for Field Crops. IAEA, TECDOC 888, pp. 89-114.

21. Kramer, P. J. (1983). Water Relations of Plants. Academic Press, New York.

22. Libardi, P.L., K. Reichardt, D.R. Nielsen, and J.W. Biggar (1980). Simple field methods for estimating soil hydraulic conductivity. Soil Sci. Soc. Am. J. 44: 3-7.

23. Mason, W.K., W.S Meyer, R.C.G. Smith, and H.D. Barrs. (1983). Water balance of three irrigated crops on fine-textured soils of the Riverine Plain. Aust. J. Agric. Res. 34:183-191.Mason et al., 1983

24. Moss, G.L. and L.A. Downey (1971). Influence of drought stresson female gametophyte development in corn (Zea mays L.) and subsequent grain yield. Crop Sci. 11: 368-372.

25. Page, A.L. R.H. Miller, and D.R. Keeney (1982). Methods of Soil Analysis. Part 2., Chemical and Microbiological Properties, 2^nd. Edition, Agronomy 9, Am. Soc. Agron., Inc, Soil Sci. Soc. Am. Inc., Madison, WI, USA.

26. Pene, C.B.G., and G.K. Edi (1996). Sugarcane yield response to deficit irrigation at two growth stages. In: Nuclear Techniques to Assess Irrigation Schedules for Field Crops. IAEA, TECDOC 888, pp. 115-129, Vienna.

27. Prieto, D. and C. Angueira (1996). Water stress effect on different growing stages for cotton and its influence on yield reduction. In: Nuclear Technique to Assess Irrigation Schedules for Field Crops, pp. 13-32, IAEA TECDOC-888, Vienna.

28. Shaw, R.H. (1964). Prediction of soil moisture under meadow. Agron. J. 56:320-324.

29. Smith, M. (1992). Cropwat. A computer for irrigation planning and management. FAO Irrigation and Drainage. Paper 46, Rome, Italy.

30. William, R., W.R. Kneebone, and I.L. Pepper (1986). Consumptive water use by subirrigation turfgrass uder desert conditions. J. Agric. Water Resour. 5: 201-219.

31. Wilson, E.M. (1974). Engineering Hydrology. 2^nd. ed. Macmillan Company, London pp.22.

---

* مركز التربة والموارد المائية - دائرة البحوث الزراعية وتكنولوجيا الغذاء - وزارة العلوم والتكنولوجيا – بغداد – العراق.