الرئيسية / مجلة الجمعية / العدد 364 / الاحتياجات المائية للأعلاف

الاحتياجات المائية للأعلاف

ضمن فعاليات اللجنة الثقافية والعلمية استضافت جمعية المهندسين الزراعيين المهندس الزراعي جاسم بوفتين ماجستير تقنيات الاستزراع الصحراوي والزراعة بدون تربة.

المهندس جاسم بوفتين

وبدأ حديثة للحضور عن تزايد الاهتمام بالمياه في دول مجلس التعاون الخليجي، نتيجة إلى زيادة نسبة الوعي بقضية نقص المياه والاستنزاف الجائر للموارد المائية المحدودة من قبل القطاع الزراعي بشكل رئيس وضرورة ترشيد استخدامها. تعاني هذه الدول أزمة في المياه نتيجة لمحدودية المياه المتجددة المتوفرة لديها، فالبلدان التي تعاني أزمة في المياه يتعين عليها القيام باتخاذ إجراءات حاسمة في ترشيد استخدامات المياه لأغراض الاستهلاك البلدي و الزراعي والصناعي.

يستهلك القطاع الزراعي معظم كميات المياه الجوفية في ري المحاصيل الحقلية، وذلك لاستخدامه طرق ري تقليدية مثل الري بالغمر، وتتراوح كميات المياه المستخدمة لري الهكتار الواحد في دول الخليج العربي ما بين 40 ألف م3 /العام

إلى 110 ألف م3 /العام . ولمحدودية المياه الجوفية بالمنطقة فمن الضروري اتخاذ الخطوات المناسبة لتقليل الفاقد في المياه خاصة بالقطاع الزراعي، فان ترشيد استهلاك المياه في هذا القطاع يصبح أمراً أكثر تأثيرا في مواجهة أزمة تناقص المتاح من موارد المياه الجوفية وتدهور نوعيتها بالتملح, وعلى ذلك فان الاهتمام برفع كفاءة استخدام الموارد المائية في القطاع الزراعي يعد أمراً بالغ الأهمية, ويندرج تحت ذلك التوصل إلى زيادة إنتاجية المحاصيل دون زيادة في الاستهلاك المائي بوحدة المساحة .

ولعل مقارنة التكاليف الإجمالية والعائد الزراعي تقود إلى الجزم بثقة عالية بأن قطاع الزراعة في صورته الراهنة يشكل أحد أكبر مصادر الهدر في الموارد المائية المحدودة وقد اقترح العديد من الباحثين ترشيد استخدام المياه بالقطاع الزراعي باتباع واحد أو أكثر من الطرق التالية:

< تحسين نقل المياه على المستوى الحقلي.

< تحسين طرق الري.

< اختيار المحاصيل الأنسب من ناحية الإنتاجية واستهلاك المياه.

< تحسين خواص التربة.

< استخدام محسنات التربة.

< زراعة الأعلاف والإنتاج الحيواني.

IMG_6505تعتبر محاصيل الأعلاف أرخص مصدر لإمداد الحيوانات الزراعية بالطاقة والبروتين اللازمين، بينما تمثل الأعلاف المركزة أغلى المواد الغذائية كلفة، وهذا ينعكس بالطبع على سعر المنتجات الحيوانية في الحالتين، إذ أن ثمن العلف يشكل النصيب الأكبر في تكاليف الإنتاج الحيواني حيث يشكل غذاء الحيوان نحو 70 – 80 % من مجموع المدخلات الاستثمارية لعملية الإنتاج الحيواني في الكثير من مناطق العالم.

مصادر اللحوم الحمراء في دول مجلس التعاون الخليجي هي 4 أنواع فقط من الحيوانات المجترة بصفة رئيسة، وهي الأغنام والماعز والجمال والأبقار. وتحتاج هذه الحيوانات إلى نوعين من الأعلاف وهما الأعلاف الخشنة والأعلاف المركزة، وتكتسب الأعلاف الخشنة أهمية عالية بسبب مقدرة الحيوانات المجترة العيش عليها حصرياً بينما لا تستطيع ذلك على الأعلاف المركزة.

الأعلاف الخشنة هي الأساس في تغذية الحيوانات المجترة ويعطيها الإحساس بالشبع وبذلك تسمى بالأعلاف المالئة، وهي المسؤولة عن المحافظة على صحة الحيوان حيث تمده بالطاقة والبروتين اللازمين للمحافظة على الوزن ليقوم بكل العمليات الايضية المطلوبة لحياة الحيوان كما تمده كذلك بالفيتامينات والأملاح المعدنية والماء. وتتكون الأعلاف الخشنة من البقوليات مثل الجت والبرسيم بأنواعه ولوبيا العلف وغيرها وكذلك من النجيليات وهي الأكثر تنوعا مثل: الذرة الرفيعة والذرة الشامية والشوفان والشعير والحشائش بأنواعها.

الاحتياجات المائية للمحاصيل

IMG_6502تكمن أهمية معرفة الاحتياجات المائية للمحاصيل في توفير المصادر المائية لتلبية هذه الاحتياجات خاصة في المناطق التي تعاني من شح في مواردها المائية، ويعد من المواضيع الهامة جداً في مجال الري لأنها العنصر الحاسم لكل الحسابات المائية لأي بلد وهذا يساعد على حسن إدارة وترشيد استخداماتها حتى في حالة توفر المياه بكثرة و يعتبر المرحلة الأولى والمهمة لتخطيط الإدارة المثلى للمياه المتوفرة، كما أن جدولة الري الجيدة في الحقول والمزارع تعتمد كلياً على مدى دقة وصحة تقدير الاحتياجات المائية للمحاصيل.

يعرف الاستهلاك المائي للنبات بأنه كمية الماء المفقودة بالكامل نتيجة البخر من سطح التربة والبخر/نتح من النبات، بالإضافة إلى كمية المياه المستعملة في بناء أنسجة النباتات والعمليات الحيوية المؤثرة في نموه والتي تشكل نسبة 1 ٪ أو أقل من الكمية الكلية المستهلكة بعمليتي البخر/نتح ويعبر عن الاستهلاك المائي بعمق مكافئ من الماء (ملم) .لقد تطور تقدير البخر/نتح كثيراً خلال العقود الثلاثة الأخيرة، وما زال التطور مستمراً ، لأن استخدامات المياه قد زادت كثيرًا، والطلب على المياه في زيادة متناسبة مع الزيادة في معدلات النمو.

لحساب الاحتياجات المائية الفعلية للاعلاف لابد من حساب معامل المحصول Kc ومن ثم حساب متوسطات بيانات الطقس بها حيث سيكون معامل المحصول Kc معروفاً ولن يتبقى إلا حساب البخر/نتح المرجعي ETo للمنطقة المستهدفة من خلال المعادلة التالية:

ETc = Kc × ETo

ولحساب البخر/نتح المرجعي ETo يجب معرفة الأحوال الجوية من درجة حرارة ورطوبة وسرعة رياح وإشعاع شمسي أو طول اليوم للمنطقة واستخدام برنامج CropWat لحساب البخر/نتح المرجعي باستخدام معادلة بنمان مونتيث الموصى بها من قبل الـ FAO. وبذلك يمكن معرفة الاحتياجات المائية لحشيشه البانك الأخضر والشعير أو أي نبات نجيلي آخر مشابه له. وبالنهاية يتم استعمال النتائج في خطط التنمية ومشروعات التوسع الزراعي وخاصة دراسات الجدوى المتعلقة بالإنتاج الحيواني.

اللايسمتر

إن عملية قياس البخر/نتح من مساحات واسعة غير ممكنة من الناحية العملية، ولكن يمكن قياسها على نطاق مصغر من خلال تجارب على عدد محدد من النباتات ومساحة من الأرض صغيرة تحاكي الواقع، وأهم وأدق طريقة مستخدمة لهذا الغرض هي طريقة اللايسمترات. هذه الطريقة شائعة الاستخدام في قياس الاستهلاك المائي للنبات في الحقل مباشرة وما زالت تستخدم منذ أكثر من 300 عام، يوجد نوعان من اللايسمترات الوزنية وتعتمد على إدخال اللايسمتر داخل ميزان يزن اللايسمتر ومحتوياته، أما اللايسمتر غير الوزني هو صندوق أو وعاء يحتوي على حجم معين من التربة وبعمق يكفي لتغطية طول جذور النباتات المراد قياس الاستهلاك المائي لها، ويكون معزولاً عن الأرض المحيطة به، وعادة يصنع من مادة الحديد الصاج المطلي بمادة عازلة كي لا يتأثر بالحرارة، وتختلف أحجامها تبعًا لطبيعة المحاصيل ونموها الخضري من حيث عمق المجموع الجذري وحجم النبات، وكلما كان حجمه أكبر تكون نتائجه أدق. تم استخدام

عدد 24 لايسميتر لا وزني تتوزع على ست مجاميع

IMG_6522ولإعداد اللايسمترات يجب التأكد من فتحة الصرف بأنها سالكه وغير مسدودة مع استخدام قطعة شبكة حديدية صغيرة القطر حول فتحة أنبوب الصرف داخل اللايسمتر لمنع دخول شوائب تغلق الأنبوب، استخدام حصى في قاع اللايسمتر بسماكه 10 سنتيمتر كي تساعد على صرف الماء الزائد من منطقة الجذور، ووضع أنبوب Diviner2000 عمودياً بمنتصف اللايسمتر والتأكد من ملامسته للقاع الأسمنتي للايسمتر.

يزرع اللايسمتر بالمحصول، ثم تبدأ عملية الري حتى تصبح التربة مشبعة. ثم تبدأ عملية قياس المحتوى الرطوبي الحجمي لكمية مياه الري المضافة في اليوم الأول، ثم متابعة المحتوى الرطوبي باستمرار (وذلك باستخدام جهاز Diviner2000) مع قياس كمية مياه الصرف إن وجدت في الوعاء الخاص بذلك. البخر/نتح في هذه الحالة يساوي كمية مياه الري المضافة ناقصاً كمية المياه المتبقية في اللايسمتر ناقصاً مياه الصرف وهذا في حالة توفر القياس الدقيق لكميات مياه الري المضافة، أما إذا تعذر ذلك فيتم استخدام قيم رطوبة التربة بعد الري ويطرح منها قيمة رطوبة التربة اللاحقة حسب فترة القراءة. وفي حالة سقوط الأمطار يتم تحديد كميتها وإضافتها إلى كمية مياه الري المضافة إلى اللايسمتر .

معايرة جهاز (Diviner2000)

لقياس رطوبة التربة

clip_image002من الضروري معايرة الجهاز مع التربة الجديدة والذي تعتمد نظرية استخدام جهاز Diviner2000 على الصفات الكهرومغناطيسية للتربة والهواء والماء. ويعمل الجهاز على نظام السعة الكهربائية (capacitance) وهو يتكون من مستشعر مثبت به عصا مدرجة لقياس أعماق مختلفة بنفس المكان

المعاملات التجريبية

تم تسمية المعاملات على أساس البخر/نتح من علف الشعير الأخضر و حشيشة البانك الأخضر المزروعة في لايسمترات المعاملات التجريبية كما يلي:

معاملة ري50: وفيها تم الري بالشكل الطبيعي وتوفير الماء لها بدون أي إجهاد مائي وذلك بعد استنفاد حوالي 50% من الماء الكلي المتاح في الطبقة العليا من التربة لعمق حوالي 20 سنتيمتر وتحسب الاحتياجات المائية ومعامل المحصول من هذه المعاملة.

معاملة ري80: وفيها يتم الري بعد أن يتم استهلاك حوالي 80% من الماء المتاح بالتربة.

IMG-20160211-WA0041معاملة ري شح: وفيها يتم الري بعد ظهور علامات العطش على النبات وتكون عند استهلاك أكثر من 80% من الماء المتاح بالتربة، ويجب أن نذكر بان علامات الإجهاد العادية التي تظهر على النبات عند منتصف النهار لا تؤخذ في الحسبان وإنما يتم ربط ظهور علامات الإجهاد المائي خلال ساعات الصباح الأولى مع نسبة رطوبة التربة المقاسة حتى عمق 30-40 سم.

ويستهدف الري إعادة التربة إلى سعتها الحقلية في جميع المعاملات المذكورة وسيساعد على ذلك القياس والمتابعة المستمرة لرطوبة التربة وحالة النباتات.

حساب البخر/نتح للمحصول ETc

يمثل كمية الماء المفقود بواسطة عمليتي البخر-نتح في وحدة زمن معينة، وذلك بقياس المحتوى الرطوبي الحجمي لكمية مياه الري المضافة في اليوم الأول، ثم متابعة المحتوى الرطوبي باستمرار (وذلك باستخدام جهاز Diviner2000) لمعرفة كميات المياه المستهلكة في كل معاملة، ومنها يتم ري النبات لكل معاملة. مع الأخذ بالاعتبار قياس كمية مياه الصرف إن وجدت في الوعاء الخاص بذلك. البخر/نتح في هذه الحالة يساوي كمية مياه الري المضافة ناقصاً كمية المياه المتبقية في اللايسمتر ناقصاً مياه الصرف. وفي حالة سقوط الأمطار يتم تحديد كميتها وإضافتها إلى كمية مياه الري المضافة إلى اللايسمتر.

وبشكل عام يتم حساب الاستهلاك المائي على فترات باستخدام العلاقة التالية:

ET= I × P – D ± ΔW±

حيث إن :

= ±ET البخر/نتح للمحصول المزروع في اللايسمتر خلال فترة زمنية محددة ووضعت العلامات لتشمل فترة قصيرة جداً خلال الشتاء يكثر فيها تكون الندى.

= I   عمق الماء المضاف بالري خلال فترة زمنية محددة.

= P   كمية الأمطار الساقطة خلال الفترة الزمنية نفسها.

= D   كمية مياه الصرف من اللايسمتر خلال نفس الفترة الزمنية.

=ΔW التغير الذي طرأ على المحتوى الرطوبي في التربة خلال نفس الفترة الزمنية.

IMG-20160211-WA0042ومن خلال هذه المعادلة يمكن حساب البخر/نتح لوحدة المساحة في وحدة زمنية محددة، ويمكن أيضًا مراقبة التغير الذي يطرأ على الاستهلاك المائي طوال فترة نمو المحصول.

وبالطبع تم اختيار المعاملة (ري 50) فقط لكل محصول، لقياس البخر/نتح ETc ومعامل المحصول Kc، لان النباتات لم تتعرض إلى نقص بمياه الري ولا إلى أي إجهاد مائي ممكن أن يعيق نموها، بالإضافة إلى مراعاة التسميد ومكافحة الآفات والأمراض والحشائش بحيث لا يتبقى غير اثر عوامل الطقس.

حساب البخر/نتح المرجعي ETo

يمثل كمية الماء المفقود بواسطة عمليتي البخر-نتح في وحدة زمن معينة بواسطة محصول أخضر كامل النمو متجانس في النمو والارتفاع مع توفر الرطوبة الأرضية الكافية وبصورة مستمرة .وأهم معادلة مستخدمة حالياً هي معادلة بنمان تعديل مونتيث (Penman Monteith) والتي أوصت بها منظمة الزراعة والأغذية العالمية لتستخدم كطريقة موحدة

لحساب البخر/نتح المرجعي بأنحاء العالم.ويمكن كتابة نص

المعادلة كالآتي:

بانمان مونتيث

 

حيث ETo تمثل البخر/نتح المرجعي (ملم/يوم)، Rn الموازنة الإشعاعية (ميغاجول/م2/يوم)، t متوسط درجة الحرارة (درجة مئوية)، u2 سرعة الرياح على ارتفاع مترين (متر/ث)، es ضغط بخار الماء المشبع (كيلوباسكال)، e ضغط بخار الماء في الهواء (كيلوباسكال)، ∆ ميل منحنى ضغط بخار الماء المشبع عند متوسط درجة الحرارة (كيلو باسكال/درجة مئوية)، γ معامل السيكرومتر (كيلوباسكال/درجة مئوية). يحتاج حساب البخر/نتح المرجعي حسب المعادلة أعلاه إلى الكثير من الجهد والحسابات مما يسهل الوقوع في الأخطاء وبرنامج CropWat يسهل عملية حساب البخر/نتح المرجعي، بينما يتم تسجيل معلومات الطقس باستخدام محطة الأرصاد المثبتة بالقرب من اللايسمترات لتغذيتها في برنامج CropWat لحساب البخر/نتح المرجعي. تعطي النسبة بين البخر/نتح للنبات المعني والبخر/نتح للنبات المرجعي معامل المحصول للفترة التي يتم فيها القياس. فيما سبق يتضح أن معامل المحصول يفترض أن يكون ثابتأ للمحصول المعين ويحسب معامل المحصول بالمعادلة التالية:

Kc= ETc/ETo

حيث إن Kc معامل المحصول، ETc البخر/نتح الحقيقي للمحصول أو الاحتياجات المائية للمحصول ( تحت ظروف نمو مثالية) و ETo البخر/نتح للنبات المرجعي. وهكذا أمكن تضمين عوامل المناخ وطبيعة المحصول والتربة في معادلة واحدة بحيث يمكن حساب الاحتياجات المائية للمحصول باستخدام أحوال الطقس السائدة والتي تنعكس على البخر/نتح للمحصول المرجعي ومعامل المحصول المعني كما يلي:

ETc = Kc × ETo

IMG_6520يتم قياس مياه الصرف العميق مع متابعة قياس رطوبة التربة بواسطة جهاز Diviner2000 وتعتبر الفواقد بين الريتين هي الاستخدام الفعلي للماء بواسطة النبات حيث يمكن برمجتها وتخزين المعلومات أو استرجاعها على نظم الحاسوب بواسطة برنامج Irrimax.

التحليل الكيميائي والإحصائي للمحتويات الغذائية

بعد طحن الأعلاف وترقيمها، تم تحليلها كيميائياً بمختبرات تحليل الأعلاف التابعة للهيئة العامة لشؤون الزراعة والثروة السمكية بدولة الكويت، باستخدام جهازMCS100 – NIRشركة Buchi وهو جهاز يقيس المحتويات الغذائية باستخدام الأشعة تحت الحمراء بدقة عالية مقارنة بالأجهزة التقليدية التي تقيس كل محتوى على حده.

يقيس جهازNIR نسب كل من: الرطوبة- البروتين-الدهون- الألياف- الرماد- الفسفور. أخذت هذه القياسات لجميع المعاملات للأعلاف.

بعد إجراء التحليل الكيميائي للمحتويات الغذائية، تؤخذ القياسات لتحليلها إحصائيا ببرنامج JMP الإحصائي، وقد استخدمت طريقة One-way Anova Analysis وأدخلت جميع التحاليل الكيميائية بالتحليل الإحصائي بالإضافة إلى إنتاجية المحصول.

الاستنتاجات

< أوضحت هذه الدراسة أن علف الشعير الأخضر يحتاج إلى 145 ملم في الموسم

< أوضحت هذه الدراسة أن علف البانك الأخضر يحتاج إلى 97، 169 و342 ملم للحشات الثانية والثالثة والرابعة على التوالي.

< اتضح بأن علف البانك الأخضر يتحمل الإجهاد المائي فوق 80% من استهلاك الماء المتاح.

التوصيات

1- توصي الدراسة باستخدام معامل المحصول لعلف الشعير الأخضر حسب المعادلة التالية:

Kc = 0.0079T² – 0.0076T + 0.3   : T=1 to 11

حيث T فترة النمو (أسبوع) و Kc معامل المحصول الأسبوعي.

2- توصي الدراسة باستخدام معامل المحصول لعلف البانك الأخضر (الحشة الثانية، الثالثة والرابعة) حسب المعادلات

التالية على التوالي:

Kc = 0.0055T² – 0.026T + 0.447   : T=1 to 9

Kc = 0.02T² – 0.079T + 0.287       : T=1 to 9

Kc =- 0.032T² + 0.441T – 0.221    : T=1 to 8

حيث T فترة النمو (أسبوع) و Kc معامل المحصول الأسبوعي

3- تعتبر دراسة الاحتياجات المائية من الأمور المهمة والضرورية لتطور القطاع الزراعي، خاصة وأن طريقة العمل وآلية التنفيذ بسيطة بسبب المعدات والتقنيات الحديثة بالإضافة إلى المعلومات الحديثة في مجال المياه التي توفرها المنظمات والهيئات أو المؤسسات العالمية مثل: منظمة الأغذية والزراعة بالأمم المتحدة (FAO) لجميع دول العالم مثل برنامج Cropwat، حيث تعتبر مشكلة المياه مشكلة عالمية مهمة. وعليه توصي هذه الدراسة بضرورة مواصلة بحوث حساب الاحتياجات المائية للمحاصيل والأشجار المختلفة لتوفير المعلومات الضرورية لإدارة المصادر المائية المحدودة بكفاءة عالية.

عن Mohammad Al-Najjar

شاهد أيضاً

مضخات الري Pumps

انواع مضخات الري Types of pumps يوجد أنواع عديدة من المضخات المستخدمة في رفع ماء …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *