تبخیروتعرق چیست؟
شاید در بسیاری از متون کشاورزی کلمه یا بهتر بگویم کلمات تبخیر و تعرق آشنا شده باشید. واژه تبخیر و تعرق یا تبخیر‌تعرق بیشتر درمورد محصولات زراعی و باغی به کار برده می‌شود. واژه تبخیر و تعرق از دو قسمت تبخیر به معنای تبدیل آب موجود در سطح خاک به بخار آب و تعرق به معنای خروج آب از سطح گیاه است. در معنا، هر دو کلمه تبخیر و تعرق یکسان هستند، یعنی تبدیل آب از حالت مایع به بخار، اما تبخیر یک عمل غیرارادی و تعرق یک عمل ارادی است. به عبارتی تعرق یک عمل اضافی جهت رخ دادن تبخیر می‌باشد.
برای مطالعه در مورد خاک کشاورزی به مقاله خاک کشاورزی ویا به مقاله آبیاری وخاکشناسی مراجعه کنید.
همچنین برای آگاهی بیشتر می توانید مقاله نحوه انتخاب اراضی برای آبیاری را مطاله کنید.
همانطور که می‌دانید تبخیر آب از هر سطحی در هر دمایی امکان‌پذیر است، که به آن تبخیر سطحی نیز گفته می‌شود. شدت تبخیر از سطح به جنس سطح و دما و رطوبت هوای اطراف سطح بستگی دارد. به گونه‌ای که هر چه پیوند آب و سطح ضعیف‌تر، دمای هوا بیشتر و رطوبت هوا کمتر باشد، شدت تبخیر بیشتر است.
تعرق چیست؟
تعرق زمانی رخ می‌دهد
که هر موجود زنده‌ای برای پایین آوردن دمای اندام خود، آب را از روزنه‌های سطحی
خارج می‌کند. به عبارتی شرایط محیطی (دما و رطوبت اطراف) باعث می‌شود موجود زنده
مقداری از آب ذخیره شده در اندام خود را جهت مقابله با تنش محیطی در تماس با محیط
قرار دهد تا با عمل تبخیر و صرف انرژی، محیط اطراف خود را کمی مساعدتر کند. در
گیاهان عمدتا روزنه‌های خروج آب در قسمت تحتانی برگ‌ها قرار دارد و از طریق این
روزنه‌ها تعرق صورت می‌گیرد.
میزان تعرق در گیاهان به سطح
آماس (آبدار بودن) گیاه، دما و رطوبت هوا بستگی دارد. هرچه سطح آماس گیاه و دمای
محیط بیشتر و رطوبت محیط کمتر باشد، تعرق بیشتری رخ می‌دهد. البته ذکر این نکته
ضروری است که املاح موجود در گیاه تعرق را کنترل می‌کند و هر چه میزان املاح موجود
در گیاه بیشتر باشد، میزان تعرق کاهش می‌یابد. عامل اصلی مقاومت گیاهان در برابر
تنش خشکی و شوری میزان غلظت املاح در گیاه است. به گونه‌ای که هرچه میزان املاح
موجود در گیاه بیشتر باشد پتانسیل اسمزی گیاه بالا می‌رود و این املاح از خروج آب توسط
اندام‌های گیاه جلوگیری می‌کند. تعرق از سطح گیاه تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که
پتانسیل خشکی و گرمایی محیط با پتانسیل اسمزی گیاه به تعادل برسد. در صورتی که گرما
و خشکی محیط به حدی برسد که گیاه نتواند آبی جهت تعرق از روزنه‌های خود خارج کند،
گیاه دچار پژمردگی موقت می‌شود.
پژمردگی موقت حالتی است
که گیاه برای جلوگیری از مرگ، روزنه‌های خود را بسته نگه می‌دارد تا تمام آب موجود
در اندام‌های خود صرف تعرق نشود. در این حالت گیاه حالت خمودگی و چروکیدگی به خود
می‌گیرد، در این زمان اگر آب مورد نیاز گیاه تامین شود گیاه دوباره حالت آماس خود
را بدست می‌آورد. هرچه وقفه زمانی بین پژمردگی موقت گیاه و تامین آب مورد نیاز آن
بیشتر شود، گیاه ضعیف‌تر شده، تا جایی که گیاه دچار پژمردگی دائم می‌شود و پس از
این لحظه هر چه آب در اختیار گیاه قرار گیرد حاصلی در بر ندارد و گیاه از بین
خواهد رفت. فاصله نقطه پژمردگی موقت تا پژمردگی دائم به نوع و سن گیاه بستگی دارد.
اهمیت تبخیر و تعرق در مدیریت کشاورزی
تعرق جزء مفید پارامتر تبخیر و تعرق است؛ زیرا تعرق مولفه‌ای تاثیرگذار بر میزان تولید محصول است. در شرایط محیطی مساعد هر چه تعرق گیاه بیشتر باشد، عملکرد محصول نهایی بالاتر می‌رود. تبخیر به این دلیل که در رشد و عملکرد گیاه تاثیری ندارد، جزء غیرمفید پارامتر تبخیر و تعرق به حساب می‌آید. حتی برخی از صاحب نظران علم آبیاری جزء تبخیر را از تلفات سیستم آبیاری به حساب می‌آورند. منحصراً کارایی تبخیر از سطح خاک، مساعد کردن شرایط دمایی بستر و محیط اطراف گیاه است. از این رو در سیستم‌های آبیاری نوین سعی می‌شود میزان تبخیر از سطح خاک به حداقل برسد.
آبیاری و تبخیر و تعرق
هدف از آبیاری گیاهان، تامین آب مورد نیاز گیاه جهت رشد و تعرق است اما به این دلیل که مسیر جذب آب توسط گیاه از بستر خاک صورت می‌پذیرد، نمی‌توان از تبخیر آب از سطح خاک، برای تعیین نیاز آبی گیاه صرف نظر کرد. نکته قابل تأمل در مورد پارامتر تبخیر و تعرق، تغییرات این دو جزء در طول فصل رشد گیاه است. در ابتدای فصل رشد و قبل از جوانه زنی که سطح خاک فاقد پوشش گیاهی است جز تعرق صفر و فقط جزء تبخیر از سطح خاک وجود دارد. هر چه رشد گیاه کامل‌تر شود، جزء تبخیر به دلیل افزایش چتر سایه‌انداز گیاه بر سطح خاک، کاهش پیدا می‌کند و جزء تعرق به دلیل گسترش اندام‌های گیاهی افزایش پیدا می‌کند. از این رو میزان تبخیر و تعرق در طول دوره رشد گیاه مقدار ثابتی نیست و علاوه بر این شرایط محیطی نیز بر میزان تبخیر و تعرق تأثیرگذار است.
مهم‌ترین بخش در عملیات کشاورزی تأمین به موقع آب مورد نیاز گیاه است. برنامه‌ریزی دقیق آبیاری جهت کاهش تلفات و افزایش بهره‌وری آب، مستلزم آگاهی نسبت به نیاز آبی گیاه در مراحل مختلف رشد است. تبخیر و تعرق گیاه، عمق توسعه ریشه گیاه و ظرفیت نگهداشت آب توسط خاک سه شاخص اساسی جهت برنامه‌ریزی آبیاری زمین مورد نظر است.
1- عمق توسعه ریشه در گیاهان چند ساله تقریباً ثابت است و در گیاهان یک ساله ازیک مقدار حداقل در ابتدای فصل رشد شروع و به مقدار حداکثر در انتهای فصل رشد می‌رسد.
2- ظرفیت نگهداشت آب در واحد عمق خاک وابسته به بافت و ساختمان خاک است.
3- بافت خاک ثابت است و ساختمان خاک نیز پس از شخم زدن زمین، در طول فصل رشد ثابت
است.
مهم‌ترین پارامتر تعیین کننده در برنامه‌ریزی دقیق آبیاری پی بردن به نیاز آبی گیاه یا همان تبخیر و تعرق گیاه در طول دوره رشد است.
راه های محاسبه میزان تبخیر و تعرق
برای تغییر این متن بر روی دکمه ویرایش کلیک کنید. لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است.
روش‌های مستقیم
1- سنجش رطوبت خاک
ساده‌ترین روش مستقیم محاسبه تبخیر و تعرق گیاه استفاده از روش بیلان آبی خاک است. در این روش با اندازه‌گیری مقدار آب ورودی و به جا مانده در خاک، میزان آب خروجی از خاک که همان آب مصرف شده جهت تبخیر و تعرق گیاه است، بدست می‌آید. با اندازه‌گیری رطوبت خاک در یک بازه مشخص میتوان میزان رطوبت خارج شده از خاک را که صرف تبخیر و تعرق شده است محاسبه نمود. با تعیین درصد وزنی رطوبت خارج شده از خاک میتوان میزان تبخیر و تعرق محصول را در واحد سطح محاسبه نمود.
شاید برای شما این سوال پیش آید؛ به جز تبخیر و تعرق، گیاه مصرف آب دیگری جهت ذخیره‌سازی و یا تولید شاخ و برگ و میوه ندارد؟ بله، گیاه علاوه بر تبخیر و تعرق، جهت رشد و تولید اندام‌های خود نیاز به آب دارد ولی میزان آب ذخیره شده درون گیاه در مقابل تبخیر و تعرق گیاه بسیار ناچیز است. از همین رو از میزان آب ذخیره شده در گیاه صرف نظر می‌شود.
2. لایسیمتر
دقیق‌ترین روش مستقیم محاسبه تبخیر و تعرق روش لاسیمتر وزنی است. لایسیمتر محفظه‌ای مربع شکل است که درون خاک مزرعه جایگذاری می‌شود و متناسب با محصول مورد نظر در ابعاد مختلف در مزارع مشاهده می‌شود. ساز و کار لایسیمتر تا حدودی مشابه همان روش سنجش رطوبت خاک است، فقط با این تفاوت که میزان آب ذخیره شده در گیاه را نیز مدنظر قرار می‌دهد و به همین دلیل دقیق‌ترین روش مستقیم محاسبه تبخیر و تعرق است.
حفره‌ای مجهز به کانال بازدید جهت جایگذاری لایسیمتر در زمین حفر می‌شود. لایسیمتر مجهز به باسکول بسیار دقیق است که درون حفره کار گذاشته می‌شود، سپس محفظه لایسیمتر از خاک مزرعه پر می‌شود. شرایط لایسیمتر باید به طور کامل مشابه سایر نقاط مزرعه باشد تا معرف خوبی از شرایط مزرعه باشد. از این رو لایسیمترها را در حاشیه یا نقاط بحرانی مزرعه قرار نمی‌دهند. پس از کشت گیاه و اضافه نمودن نهاده‌های کشاورزی، در طول فصل رشد وزن لایسیمتر ثبت می‌شود تا میزان آب ورودی و خروجی آب از محفظه لایسیمتر مشخص گردد. به طور مثال بلافاصله پس از آبیاری وزن لایسیمتر ثبت می‌شود و در زمان‌های مشخص (روزانه یا حتی ساعتی) نیز مجدد وزن لایسیمتر ثبت می‌شود. اختلاف وزن لایسیمتر در طول زمان، آب خارج شده از محفظه لایسیمتر یا به عبارتی تبخیر و تعرق محصول است. با مشخص بودن وزن آب خارج شده از لایسیمتر و مساحت لایسیمتر میتوان تبخیر و تعرق محصول مزرعه مورد نظر را در واحد سطح محاسبه نمود.
روش غیرمستقیم
1. تبخیر و تعرق مرجع
رایج‌ترین روش محاسبه تبخیر و تعرق گیاه برای کشاورزان استفاده از تبخیر و تعرق گیاه مرجع است. در این روش با استفاده از داده‌های هواشناسی میزان تبخیر و تعرق گیاه چمن یا یونجه محاسبه می‌شود و با داشتن ضریب گیاهی (Kc) محصول مورد نظر میتوان تبخیر و تعرق محصول را برآورد نمود. روش‌های متعددی برای محاسبه تبخیر و تعرق مرجع مانند: پنمن مانتیث، فائو پنمن مانتیث، هارگری‌وز-سامانی، بلانی-کریدل، ترنت-وایت، لیانکر و غیره وجود دارد.
مطرح‌ترین و استانداردترین روش محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع، روش فائو پنمن مانتیث (گیاه مرجع چمن) می‌باشد. در برآورد تبخیر و تعرق محصول مورد نظر با استفاده از مقدار تبخیر و تعرق گیاه مرجع، داده‌های هواشناسی کامل و جامعی از قبیل: حداقل و حداکثر دما، فشار بخار، فشار بخار اشباع، تابش طول موج کوتاه خورشیدی، تابش طول موج بلند خورشیدی، سرعت باد مورد نیاز است. با استفاده از روابط موجود تبخیر و تعرق گیاه مرجع برای منطقه مورد نظر بدست می‌آید. ضریب گیاهی نسبت تبخیر و تعرق محصول موردنظر به تبخیر و تعرق گیاه مرجع است، که در برخی از مناطق دنیا با استفاده از روش‌های مستقیم برای هر محصول تعیین گردیده است. با محاسبه تبخیر و تعرق مرجع و مشخص بودن ضریب گیاهی محصول مورد نظر میتوان تبخیر و تعرق محصول را برآورد نمود.
2. تشت تبخیر
ساده‌ترین روش محاسبه تبخیر وتعرق گیاه استفاده از داده‌های تبخیر سطحی آب است. در ایستگاه‌های هواشناسی برای محاسبه تبخیر سطحی آب از ظرفی مسطح و مندرج به نام تشت تبخیر استفاده می‌شود. با انباشت آب درون تشت تبخیر میتوان میزان تبخیر سطحی آب در هر ساعت یا طول روز را برای هر منطقه برآورد کرد. برای تعمیم میزان تبخیر تشت به تبخیر و تعرق گیاه مرجع از ضریب تشت (Kp) استفاده می‌شود. ضریب تشت در ماه‌های مختلف سال متناسب با جنس ظرف متغیر است. پس از تبدیل تبخیر به تبخیر و تعرق مرجع میتوان با داشتن ضریب گیاهی محصول مورد نظر، تبخیر و تعرق محصول را برآورد نمود.
3. تصاویر ماهواره‌ای
با گسترش کشاورزی نوین و کاربرد سنجش از دور در علوم مختلف، استفاده از تصاویر ماهواره‌ای جهت پایش زمین‌های کشاورزی نیز مورد توجه متخصصین این بخش قرار گرفته است. تصاویر ماهواره‌ای با ارائه دید یکپارچه از مزارع می‌تواند در زمانی معین وضعیت تمام نقاط مزرعه را برای کشاورز متصور کند.
برآورد تبخیر و تعرق محصول با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای یکی از مهم‌ترین کاربردهای علم سنجش از دور در زمینه تولید محصولات زراعی و باغی است. با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای میتوان در ابعاد خیلی کوچک و در زمان‌های مشخص میزان تبخیر و تعرق محصول کشت شده را برآورد کرد. به طور مثال با استفاده از ماهواره لندست8 (landsat8) میتوان هر شانزده روز یکبار تبخیر و تعرق محصول را در قطعات 900 متر مربع (30 متر در 30 متر) محاسبه نمود.
شما میتوانید برای مطالعه بیشتر در مورد سنجش از دور به مقاله سنجش از دور و یا برای آگاهی در مورد اینکه شاخص سطح برگ چه ارتباطی با میزان تبخیر و تعرق دارد به مقاله شاخص سطح برگ مراجعه کنید
محاسبه تبخیر و تعرق با کمک تصاویر ماهواره‌ای
محاسبه تبخیر و تعرق با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای روند پیچیده‌ای دارد. پایه و اساس محاسبه تبخیر و تعرق گیاهان توسط تصاویر ماهواره‌ای معادلات فیزیکی حاکم بر تبادل گرما میان خورشید، زمین و گیاه است. با محاسبه تابش‌های خورشیدی رسیده به زمین و برآورد انرژی صرف شده جهت گرم شدن زمین، میتوان میزان انرژی یا حرارتی که صرف تبخیر و تعرق محصول شده است را برآورد نمود.
با محاسبه حرارت صرف شده جهت تبخیر و تعرق و مشخص بودن گرمای نهان تبخیر آب، میزان تبخیر و تعرق محصول مورد نظر بر حسب میلی‌متر بر ساعت محاسبه می‌شود. سپس با محاسبه تبخیر و تعرق مرجع ساعتی برای منطقه مورد نظر میتوان ضریب گیاهی محصول مورد نظر را تعیین کرد.
با تعیین ضریب گیاهی محصول موردنظر و تبخیر و تعرق مرجع روزانه، مقدار تبخیر و تعرق روزانه محصول بر حسب میلی متر بر روز محاسبه می‌شود. با استفاده از این روش میتوان تبخیر و تعرق تمامی سطوح داری پوشش گیاهی اعم از: مزارع، باغات، جنگل‌ها و مراتع را برآورد نمود.
برای محاسبه تبخیر و تعرق محصول تمامی نقاط مزرعه در مراحل مختلف دوره رشد از توانایی‌های این روش در ارائه یک دید دقیق از وضعیت رشد و تنش‌های مختلف آبی محصول در سطح کل مزرعه از زمان کاشت تا زمان برداشت است.
کاربرد تعیین تبخیروتعرق گیاه
محاسبه میزان تبخیر و تعرق پوشش گیاهی در زمینه‌های مختلفی مانند: آبیاری محصولات، تشخیص محصول، تعیین نقاط بحرانی زمین، تعیین میزان عملکرد محصول، فیزولوژی گیاهی و تعیین خشکسالی کاربرد بسزایی دارد.
1- تخمین نیاز آبی محصول
با تعیین میزان تبخیر و تعرق محصول میتوان نیاز آبی محصول را مشخص نمود. هر گیاه در شرایط آب و هوایی متفاوت و مراحل مختلف رشد، میزان تبخیر و تعرق متغیری دارد. با تعیین تبخیر و تعرق محصول مورد نظر در هر مرحله از فصل رشد میتوان مقدار و زمان آبیاری را مشخص کرد. در مجموع با آگاهی از میزان تبخیر و تعرق محصول میتوان برنامه دقیق آبیاری مزارع و باغات را ارائه نمود. در اینصورت گیاه در هیچ دوره‌ای دچار تنش کم آبی نشده و نیز از تلفات آب جلوگیری می‌شود. در نهایت با افزایش بهره‌وری آب، به ازای همان مقدار آب مصرفی میتوان عملکرد محصول را به طور قابل توجهی بالا برد.
2- پهنه‌بندی نوع کشت
جهت پهنه‌بندی مناطق از نظر کشت محصولات مختلف، از تبخیر و تعرق پوشش گیاهی آن مناطق استفاده می‌شود. هر محصول روند تبخیر و تعرق خاصی در طول دوره رشد خود دارد. با تعیین میزان تبخیر و تعرق هر محصول در طول دوره رشد میتوان روند تبخیر و تعرق هر محصول را مشخص نمود. با آگاهی از روند تبخیر و تعرق هر محصول میتوان مناطقی که تحت کشت آن محصول است را شناسایی کرد.
3- تعیین وضعیت سلامتی محصول
میزان تبخیر و تعرق گیاه نشان‌دهنده وضعیت سلامت گیاه است. در مناطقی از مزرعه یا باغ، اگر آب مورد نیاز محصول تأمین نشود یا خاک دچار تنش شوری باشد، گیاه نمی‌تواند آب مورد نیاز خود را جذب کند و به تبع آن میزان تعرق گیاه به شدت کاهش می‌یابد. در مناطقی از مزرعه یا باغ که محصول دچار بیماری و یا آفت‌زدگی باشد گیاه به خوبی نمی‌تواند به چرخه زیستی خود ادامه دهد و اولین علامتی که گیاه از خود نشان می‌دهد تغییر در میزان تعرق است. در بسیاری از موارد کاهش تبخیر و تعرق محصول در بخشی از مزرعه نشان دهنده نقص در آن بخش است
4- تعیین عملکرد محصول
مهم‌ترین عامل در تعیین میزان عملکرد محصول، مقدار تبخیر و تعرق محصول در طول دوره رشد است. در بسیاری از مدل‌های کشاورزی برآورد میزان عملکرد محصول بر پایه میزان تعرق محصول در طول دوره رشد است. هر چه میزان تعرق محصول بیشتر باشد یعنی محصول سوخت و ساز بالاتری داشته و در نتیجه غذاسازی بیشتری انجام داده است. در نیمه دوم دوره رشد محصولات، به دلیل افزایش سطح پوشش گیاهی جزء تبخیر از سطح خاک به نسبت جزء تعرق گیاه بسیار پایین است و در مراحل انتهایی رشد تبخیر از سطح خاک به صفر نزدیک می‌شود. از اینرو میزان تبخیر و تعرق محصول در نیمه دوم و انتهایی دوره رشد تعیین کننده میزان عملکرد محصول است.
5- پیشنهاد برای کشت‌های نوین
با برآورد تبخیر و تعرق محصولات در مناطق مختلف میتوان سازگاری هر محصول را با اقلیم‌های مختلف بررسی کرد. امروزه یکی از دغدغه‌های دولت‌های استقلال‌طلب در جهان، بومی کردن انواع محصولات زراعی و باغی است. مهم‌ترین نشانه سازگاری محصول با محیط، میزان و روند تبخیر و تعرق محصول مورد نظر در شرایط اقلیمی منطقه است. با تعیین تبخیر و تعرق محصولات در مناطق مختلف میتوان به شباهت ساختار گیاهی و فیزیولوژی محصولات مختلف پی برد. به طور مثال اگر دو محصول متفاوت یکی در ایران و یکی در هلند روند تبخیر و تعرق یکسانی داشته باشند، میتوان نتیجه گرفت این دو محصول در شرایط اقلیمی یکدیگر قابل کشت خواهند بود.
6- تشخیص بروز خشکسالی
با افزایش مناطق درگیر خشکسالی در جهان یکی از پرکاربردترین زمینه‌های تعیین میزان تبخیر و تعرق گیاه علوم تغییر اقلیم است. امروزه جهت تشخیص بروز دوره‌های خشکسالی از داده‌های تبخیر و تعرق پوشش گیاهی در طول سال‌های متمادی استفاده می‌شود. یکی از بزرگترین علائم بروز خشکسالی افزایش میزان تبخیر و تعرق پوشش گیاهی است. این افزایش تبخیر و تعرق پوشش گیاهی تا جایی ادامه پیدا می‌کند که میزان نزولات جوی و منابع آبی موجود جوابگوی تبخیر و تعرق تمام سطوح پوشش گیاهی منطقه نیست و در نتیجه به مرور زمان خشکسالی تمام منطقه را فرا خواهد گرفت. در نتیجه با بررسی روند تغییرات تبخیر و تعرق پوشش‌گیاهی میتوان بروز خشکسالی را پیش‌بینی نمود و جهت مقابله و یا به تأخیر انداختن خشکسالی اقدامات لازم را انجام داد.
برای مشاوره تخصصی به صفحه تماس با‌ما مراجعه کرده و از مشاوره رایگان کارشناسان ما بهره‌مند شوید.