تبخیر – تعرق و نیاز آبیاری

رابطه بین آب و خاك و گیاه و اتمسفر را می‌توان به این صورت توصیف كرد كه گیاه برای زنده ماندن نیاز به آب دارد و آب به صورت ذخیره در خاك موجود است. اتمسفر انرژی لازم برای گیاه را تأمین می‌كند تا بتواند آب مورد نیاز خود را از خاك دریافت كند. این فرایندهای به ظاهر ساده در یك سیستم بسیار پیچیده و مرتبط صورت می‌گیرد كه به آن زنجیره آب – خاك – گیاه – اتمسفر گفته می‌شود. هر یك از عناصر این زنجیره متأثر از اجزاء دیگر بوده و بر سایر عناصر نیز اثر می‌گذارد. بطوری كه 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 كردن موضوع و تبیین آن می‌باشد.

گیاه در مناطق خشك و نیمه خشك كه مسأله كمبود آب یكی از معضلات كشاورزی می‌باشد تعرق اساسی ترین فرایندی است كه در زنجیره آب – خاك – گیاه – اتمسفر صورت می‌گیرد. حدود 90درصد اجزاء فعال گیاه از آب تشكیل شده و بیش از 99درصد مصرفی گیاه مصرف تعرق و تبخیر می‌شود. تعرق فرایندی است كه طی آن آب از طریق روزنه های گیاه تبدیل به بخار شده و از آن خارج می‌شود. تعرق زمانی انجام می‌شود كه فشار بخار آب در داخل گیاه بیشتر از فشار بخار آب در هوای مجاور بوده و روزنه ها نیز باز باشند تا دی اكسیدكربن بتواند برای انجام فتوسنتز وارد گیاه شود. بنابراین هر زمان كه روزنه ها باز باشند ولو این كه در داخل خود برگ و یا در حد فاصل برگ و هوای مجاور مقاومت هایی صورت بگیرد، عمل تعرق انجام می‌پذیرد. مگر این كه 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 حركت 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 حركت هوا در لایه مجاور برگ داشته و اگر هوای مجاور برگ ساكن باشد این مقاومت به دلیل اشباع شدن سریع از بخار آب زیاد شده و تعرق یكباره كاهش می‌یابد. به همین دلیل یكی از سازگاری های گیاه با كم آبی كرك دار شدن سطح برگهاست تا بدین وسیله هوا در بین كركها محبوس و ساكن شود اما هنگامی كه هوا به سادگی در حد فاصل برگ و هوا جریان داشته باشد تعرق نیز جریان پیدا می‌كند. اما مقاومت روزنه ها (rleaf) در برابر جریان بخار آب یك خصوصیت فیزیولوژیكی است كه توسط خود گیاه كنترل می‌شود. مثلا برخی از گیاهان بر سلولهای روزنه كنترل داشته و در مواقع لزوم آن را باز و بسته می‌كنند.

همزمان با خروج آب از برگها، گیاه آب را از طریق ریشه ها جذب می‌كند تا آبی كه در اثر تعرق از دست رفته است جبران شود. برای این منظور آب در داخل خاك به سمت ریشه ها حركت نموده و پس از وارد شدن به داخل گیاه از طریق آوندها به برگها می‌رسد. حركت آب از خاك به داخل ریشه و سپس از ریشه به برگ در اثر اختلاف پتانسیل بین خاك و برگ است. میزان جریان آب طی این فرایند عبارت است از:

كه در آن

Q = سرعت جریان آب از خاك بطرف برگها

 = پتانسیل كل آب در داخل برگ كه مجموع پتانسیل آماس (فشاری) سلولهای برگ ( ) و پتانسیل اسمزی ( ) در برگ است.

 = پتانسیل كل آب در خاك، شامل ماتریك 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 خاك.

با خارج شدن آب از خاك، رطوبت كاهش یافته و پتانسیل كل آن ( ) كاهش پیدا می‌كند. در این وضعیت ضریب هدایت موئینگی خاك با درصد رطوبت رابطه مستقیم دارد كاهش یافته و در نتیجه مقاومت خاك (rsoil) افزایش پیدا می‌كند. كاهش و افزایش rsoil باعث می‌شود كه آب كمتری داخل گیاه شده و با كم شدن آماس سلولها، پتانسیل آب برگ ( ) نیز كاهش یابد. با كم شدن  سرانجام روزنه ها بسته شده و مقاومت در برابر خروج آب در برگ (rleaf) افزایش و نهایتا براساس معادله 8-1 سرعت تعرق كاهش پیدا می‌كند. چون گازكربنیك نیز از همان مسیر وارد گیاه می‌شود این عمل باعث كاهش ورود آن نیز شده و مقدار فتوسنتز كه در.اقع كمیت و كیفیت محصول است تقلیل پیدا می‌كند.