علاقات الماء بالأراضى WATER RELATIONSHIP IN SOILS الباب السادس علاقات الماء بالأراضى WATER RELATIONSHIP IN SOILS

محتوى الارض الرطوبى Soil Moisture Content ترجع أهمية قياس المحتوى الرطوبى فى الآتى : أنه بمعرفه المحتوى الرطوبى للأرض بالاضافه للخواص الاخرى يتم تقسيم تأثير الماء على نمو النباتات. حساب كميه ماء الرى او المطر التى يحتاجها المحصول او لحساب عمود التسرب لكميه معلومة من الماء. حساب البخر – نتح Evapotranspiration .

حيث: fالمحتوى الرطوبى النهائى المراد الوصول اليه. iالمحتوى الرطوبى الابتدائى (الفعلى). mتشير الى اساس الكتله , v تشير الى اساس الحجم. w كثافة الماء = 1000 كجم م-3. b الكثافة الظاهريه للأرض. D العمق.

طرق قياس المحتوى الرطوبى

الطريقه الوزنيه:Gravimetric Method هى طريقه مباشره تتم بأخذ عينه من التربه بواسطة الأوجر. تقدير الوزن الرطب للأرض (Wm). تجفف فى الفرن على 105  م لمده 24 ساعة. يقدر الوزن الجاف تماما (Wd). الفرق بين الوزن الرطب و الوزن الجاف تماما هو وزن الماء (Ww). مميزات هذه الطريقه: سهوله الحسابات و نتائجها تتميز بالواقعية. عيوب الطريقه: معرضه للخطأ نتيجة النقل من الحقل الى المعمل. تكرار الاوزان يحتاج لجهد و تستغرق وقت طويل. كذلك تحدث بعثره بالحقل نتيجة أخذ العينات.

طريقه المقاومه الكهربية Electrical Resistance Method يطلق عليها أيضا طريقه المكعبات المسامية Porous Blocks أو مكعبات الجبس .Gypsum Blocks هى طريقه غير مباشره حيث تعتمد على أن التوصيل الكهربى لمكعب مسامي يعتمد على كميه الماء الممتص من الأرض بواسطة المكعب الذى فى حاله اتزان مع الأرض. وبذلك يمكن معايره المقاومه الكهربية (1  التوصيل الكهربى) مع المحتوى الرطوبى فنحصل على المحتوى الرطوبى بدلاله المقاومه الكهربية.

مميزات الطريقه عيوب الطريقه بسيطة غير مكلفه نسبيا. غير مبعثره للتربة. يمكن توصيلها بمسجل للنتائج. عيوب الطريقه تحتاج لمعايره دائمة من مكعب لآخر . تختلف حسب نوع الأرض تختلف بمرور الزمن نظراً لاختلاف مسامية المكعب مع الزمن .

طريقه التشتت النيتروني Neutron Scattering Method طريقه غير مباشره تعتمد على نيترونات سريعة Fast neutrons تنبعث من مصدر مشع (عادةً ما تكون راديوم وبريلليوم). هذه النيترونات تبطأ slowed or thermalized بواسطة ذرات الايدروجين بالتربة والتى مصدرها الماء. هذه النيترونات البطيئة يتم الاحساس بها بواسطة حساس مستقبل .detector يتم تسجيل هذه النيترونات على عداد و يطلق على الجهاز Neutron Probe .

مميزات الطريقه θv = [( Rs / Rstd )] ( b – j ) بسيطة تحتاج الى معايره واحده. تصلح لمعظم انواع الاراضى عدا المرتفعه فى نسبه الطين او المرتفعه فى نسبه الكلوريد او الحديد اوالبورون حيث تحتاج الى معايره خاصة . تعتبر هذه الطريقه غير مبعثره للتربة . تقيس المحتوى الرطوبى على اساس الحجم حيث ان : θv = [( Rs / Rstd )] ( b – j ) حيث (القراءة القياسيه) Rstd هى معدل العد بالغطاء Shield القياس بدون ارض ، Rs هى معدل العد بالأرض (قراءه الجهاز بالأرض) ، b, j ثوابت المعايره و الخاصة بالجهاز. يمكن القياس لأعماق مختلفة و بذلك يمكن عمل ميزانيه للماء و معرفه حركه الماء بالتربة . يمكن توصيل الجهاز بمسجل نتائج مستمر لتتبع تغيرات المحتوى الرطوبى .

عيوب الطريقه الجهاز غال الثمن و عليه فالتكاليف المبدئية مرتفعه. غير حساس ولا يعطى قراءات صحيحة قرب السطح او عند وجود منسوب ماء ارضى water table قريب من سطح الارض . قد يسبب اضرار و مخاطر صحية بخاصة فى الاحوال او المناطق التى لا يوجد بها العلاج المناسب اذا ما حدث اتلاف للمصدر المشع المشع أو لأسباب سوء الاستخدام .

طرق أخرى لقياس المحتوى الرطوبى مثل اشعه  جاما و امتصاصها أو تغيرات الأرض الحرارية طبقا لاختلاف المستوى الرطوبى. باستخدام موجات الألتراسونيك Ultra sonic أو موجات الرادار أو طرق الاستشعار عن بعد. كل هذه الطرق غير عمليه للعمل العادى و الروتينى الدائم بالحقل و كذلك فهى مازالت تحت الدراسة و التطور.

ثوابت الرطوبة نسبه التشبع Saturation percent (S) السعه الحقليه Field capacity (FC) المكافئ الرطوبى(ME) Moisture equivalent نقطه الذبول(WP) Wilting point الماء الميسر(AW) Available water

نسبه التشبع Saturation percent عبارة عن قيمه المحتوى الرطوبى للأرض فى الحاله المشبعه. يعبر عنها كنسبه مئوية. تتوقف قيمتها على قوام الأرض وكثافتها الظاهريه والمسامية تتراوح قيمتها بين 25 – 60 % على أساس الوزن. تكون قيمتها على اساس الحجم (35 – 45 %) بالأرض الرملية 50 % فى الارض المتوسطه القوام و تصل الى 60 % أو اكثر للأرض الطينية.

السعه الحقليه Field capacity عبارة عن قيمه المحتوى الرطوبى للأرض المشبعه بعد صرف الماء الحر بها (ماء الجذب الارضى) ، يعبر عنها كنسبه مئوية حيث ان الارض المشبعه بالحقل تصرف الماء الحر لأسفل بفعل تأثير الجاذبيه الارضيه خلال يومين. المحتوى عند جهد ماء ارضى مابين -10 الى -33 ك باسكال حيث القيمه -10 ك باسكال مع الاراضى الخشنة القوام و القيمه -33 ك باسكال مع الاراضى الناعمة القوام. تستخدم فى تقدير كميه الماء فى احتياجات الرى و كذلك كميه الماء المخزون بالا راضى و الميسر للنبات. وتتأثر بقوام الارض ونوع الطين المتواجد بها و محتوى الماده العضويه بالأرض ووجود طبقات صماء بالقطاع و معدل البخر نتح.

المكافئ الرطوبى Moisture equivalent عبارة عن قيمه المحتوى الرطوبى الذى تحتفظ به الارض السابق تشييعها لمده 24 ساعة عند تعرضها لقوه طرد مركزى قدرها 1000 جاذبيه ارضيه على الجرام الواحد لمده نصف ساعة فى جهاز الطرد المركزى 2440 لفه و يعبر عنها كنسبه مئوية. هى الطريقه المعمليه لتقدير السعه الحقليه. قيمته تجريبيا تتساوى مع السعه الحقليه فى الاراضى المتوسطه القوام وتقل عنها فى الاراضى الخشنة القوام (الرملية) و تزيد عنها فى الاراضى الناعمة القوام (الطينية). استخدام المكافئ الرطوبى قليل جدا .

نقطه الذبول Wilting point عبارة عن المستوى الرطوبى للأرض عندما يتعرض النبات النامى بها لحاله الذبول. لا يستطيع استعادة نموه ونشاطه حتى عندما يوضع فى جو مشبع ببخار الماء ويعبر عنها بنسبه مئوية . تؤخذ قيمة المحتوى الرطوبى عند جهد ماء ارضى -1500 ك باسكال اى (15 بار) على انها نقطه الذبول المستديم .Permanent wilting point تقدر نقطة الذبول بيولوجيا باستخدام نباتات عباد الشمس بأخذ قيمة المحتوى الرطوبى للأرض عندما يتم ذبول الاوراق السفلية للنبات.

الماء الميسر Available water عبارة عن الفرق بين المحتوى الرطوبى عند السعه الحقليه و عند نقطة الذبول المستديم . AW = FC - PWP هو الماء الذى يستطيع النبات الحصول عليه. حيث ان ماء الجذب الارضى ( وهو الفرق بين نسبة التشبع و السعه الحقليه ) سريع الصرف و لا يستفيد منه النبات . الماء الموجود (بعد نقطة الذبول المستديم) يكون مرتبط بحبيبات الارض بقوه عاليه لا يستطيع النبات التغلب عليها .

لذا لا يحبذ ترك الماء بالأرض حتى يصل الى نقطة الذبول المستديم PWP يستعاض عن هذا بمحتوى رطوبى أعلى يسمى بالمحتوى الرطوبى الحدى c بدلا من PWP فى المعادله التاليه : AW = FC – PWP = FC - c عموما من الناحيه العمليه والتطبيقيه للأراضى متوسطه القوام يمكن اعتبار قيمه المحتوى الرطوبى عند التشبع مساويا ضعف قيمته عند السعه الحقليه. و مساويا اربعه اضعاف قيمته عند نقطه الذبول المستديم بالتقريب اى : SP = 2 FC = 4 PWP

العلاقة بين قوام الأرض وثوابت الرطوبة