طرق تقدير القياسات الفسيولوجية لنمو المحاصيل

يمكن اعتبار الوزن الغض للنبات أو وزن أي عضو منه هو المقياس الحقيقي لمقدار النمو فيه خاصة في البادرات التي ينقص وزنها الجاف في بداية نموها وذلك لنقص المواد المختزنة في الأندروسيرم أو الأوراق الفلقية وكذلك البراعم والعقل. وتوجد طرق عديدة لقياس نمو المحصول أو أحد أعضائه ويمكن تقسيم هذه الطرق إلى ما يلي:

المعادلات الفسيولوجية للنمو:

توجد قياسات مختلفة لقياس سرعة نمو أعضاء النبات وبعض التغيرات في العمليات الفسيولوجية بالنبات وأهم هذه القياسات ما يلي:

1. نسبة وزن أي عضو من الأعضاء إلى الوزن الكلي للنبات تقدر النسبة المئوية لوزن أي عضو من أعضاء النبات إلى الوزن الكلي للنبات فيما يلى:

وتدل هذه النسبة على قدرة النبات على تكوين هذا العضو بالنسبة للوزن الكلي للنبات. فمثلا قتل نسبة وزن الجذور الدرنية إلى الوزن الكلي على قدرة النبات على تخزين المواد الغذائية بالجذور. وتدل هذه النسبة في الجذور غير الدرنية على قدرة الجذور على الانتشار بالأرض وامتصاص الماء والعناصر الغذائية وتدل النسبة بين الأوراق ووزن النبات على كفاءة النبات في بناء المجموع الهوائي والتي تتغير بمدى تقدم النبات في العمر.

2. السرعة النسبية لنمو النبات: نفاس الزيادة الكلية في المادة الجافة في زمن معين مثل جم / اسبوع كما يلي:

                                                         و2 - و1

الزيادة الكلية للمادة الجافة بالنبات = ـــــــــــــــــ

                                                         ز2 - ز1

و1 - الوزن الجاف للنبات في بداية الفترة (ز1)

و2 - الوزن الجاف للنبات في نهاية الفترة (ز2)

وتدل السرعة النسبية لنمو النبات على الزيادة الناتجة في وحدة زمنية معينة بالنسبة لوحدة من الوزن الأصلي (المادة الجافة غالباً) ولهذا تعتبر السرعة النسبية لنمو النبات دليلاً على الكفاءة في إنتاج المادة الجافة وتقاس السرعة النسبية للنمو أو الزيادة الناتجة في المادة الجافة في وحدة زمنية معينة بالنسبة لوحدة من الوزن الأصلي (1958 ,Watson) تبعاً للمعادلة الآتية:

                                       لو هـ و2 - لو هـ و1

السرعة النسبية للنمو = ــــــــــــــــــــــــــــــــ

                                               ز2 – ز1

تدل وتعبر السرعة النسبية للنمو على كفاءة النبات في إنتاج المادة الجافة والتي تختلف من نبات لآخر حيث تزيد السرعة النسبية لنمو نبات بنجر السكر عن الشعير مثلا ويلاحظ أن السرعة النسبية للنمو تتناقص بتقدم النبات في العمر والذي قد يرجع إلى نقص في سطح أوراق النبات وكذا الظروف والعوامل البيئية.

3- السرعة النسبية لنمو الأوراق: يمكن قياس السرعة النسبية لنمو أي عضو من أعضاء النبات كوزن الدرنات أو الجذور أو الأوراق أو غير ذلك فتقاس السرعة النسبية لنمو أوراق النبات في أي فترة من حياته تبعاً mg/m2/day للمعادلة التالية:

                                                                       لو هـ و2 - لو هـ و1

السرعة النسبية لنمو المادة الجافة للأوراق = ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

                                                                                ز2 - ز1

حيث أن لو هـ - لوغاريتم نابریان = 2.303

و1 = الوزن الجاف لأوراق النبات في أول الفترة ز1

و2 = الوزن الجاف لأوراق النبات في نهاية الفترة ز2

وتدل السرعة النسبية لنمو الأوراق على كفاءة النبات في إنتاج الأوراق والتي تختلف من محصول لآخر فتكون عالية في البطاطس ومنخفضة في الشعير مثلا. وتقل بتقدم النبات في العمر. كما تؤثر العوامل البيئية وإضافة النيتروجين على السرعة النسبية لنمو الأوراق حيث تعمل على زيادتها كما تؤثر درجة الحرارة العالية على زيادة نمو المحاصيل الجذرية.

4. سرعة نمو المحصول: هي مقياس لقياس سرعة نمو المحصول وهذا المقياس عبارة عن حاصل ضرب كفاءة التمثيل في دليل مساحة الأوراق. وتقدر سرعة النمو عادة بالجرامات بوحدة المساحة في وحدة الزمن وليكن الأسبوع مثلا.

5. دليل مساحة الأوراق (LAI): هو مقياس لقياس مساحة أوراق النبات بالنسبة لمساحة الأرض التي يشغلها النبات بشرط قياس كل من مساحة الأوراق والأرض بنفس وحدة القياس كالمتر وأطلق على هذا المقياس الاصطلاح دليل مساحة الأوراق. ويمكن تعريفه بأنه مقياس ذو دلالة مورفولوجية ويدل على نسبة سطح الأوراق إلى سطح الأرض. ويدل على سعة جهاز المربع.

التمثيل الضوئي للنباتات ويتراوح مقداره ما بين 3 - 10 ويعرف بدليل مساحة الأوراق الأمثل هو مقدار الدليل الذي يستقبل 95% من الضوء الساقط على الأوراق قبل أن يصل إلى سطح الأرض. ويمكن قياسه بالمتر المربع في المتر المربع حيث يدل على كفاءة النبات في تغطية مساحة معينة من الأرض وهي تؤثر على كفاءة التمثيل الضوئي.

6. نسبة مساحة الأوراق إلى وزن النبات: هي عبارة عن نسبة مساحة الأوراق بالنسبة لوزن النبات ويمكن حسابها تبعاً للمعادلة التالية:

                                                  (س2 – س1) ( لو هـ و2 - لو هـ و1)

نسبة الأوراق إلى وزن النبات = ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

                                                   (لو هـ س2 - لو هـ س1) (و2 – و2)

حيث أن

س1 = مساحة سطح الأوراق في بداية الفترة ز1.

س2 = مساحة سطح الأوراق في نهاية الفترة ز2.

و1 = وزن النبات في بداية الفترة ز1.

و2 = وزن النبات في نهاية الفترة ز2.

لو هـ = لوغاريتم نابریان = 2.303

7. الكفاءة التمثيلية (NAR): كفاءة التمثيل تساوى الزيادة في وزن النبات والناتجة من مساحة معينة من الأوراق في وحدة زمنية معينة وتقاس كفاءة التمثيل في فترة ما (ملجم/م2 يوم) تبعاً للمعادلة التالية:

                          (و2 - و1) (لو هـ س2 - لو هـ س1)

كفاءة التمثيل = ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

                                  (ز2 - ز1) (س2 - س1)

حيث أن :

و1 = الوزن الجاف للنبات في أول الفترة ز1.

و2 = الوزن الجاف للنبات في نهاية الفترة ز2.

س1 = مساحة سطح أوراق النبات في أول الفترة.

س2 = مساحة سطح أوراق النبات في نهاية الفترة.

وتحسب معادلة كفاءة التمثيل على أساس مساحة سطح الأوراق ويمكن تقديرها على أساس وزن الأوراق ويفضل البعض تقديرها على أساس كمية النيتروجين البروتيني بالأوراق بدلاً من السطح الكلى لأوراق النبات أو أوزانها وتحسب كفاءة التمثيل في فترة ما من حياة النبات على أساس كمية النيتروجين البروتيني بالأوراق كما يلي:

                            (و2 – و1) (لو هـ ن2 - لو هـ ن1)

كفاءة التمثيل = ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

                                    (ز2 - ز1) (ن2 - ن 1)

حيث أن

و1 = الوزن الجاف للنبات في أول الفترة ز1.

و2 = الوزن الجاف للنبات في نهاية الفترة ز2.

ن1 = كمية النيتروجين البروتيني في أول الفترة.

ن2 = كمية النيتروجين البروتيني في نهاية الفترة.

تدل الكفاءة التمثيلية على مقدار الزيادة في المادة الجافة الناتجة من مساحة معينة أو وزن معين من الأوراق في وحدة زمنية معينة. لا تعتبر الكفاءة التمثيلية مقياس يدل على التمثيل الضوئي ولكن تعبر عن مقدار الفرق بين الزيادة الناتجة عن التمثيل الضوئي والنقص الناجم عن التنفس ولهذا يتوقف الاختلاف في الكفاءة التمثيلية على سرعة التمثيل الضوئي وسرعة التنفس. حيث يمكن اثبات أن السرعة النسبية للنمو = كفاءة التمثيل * نسبة مساحة الأوراق كما يلي:

   (و2 - و1) (لو هـ س2 - لو هـ س2)            (س2 - س1) (لو هـ و1 - لو هـ و1)

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ         ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

     (ز2 - ز1)  (س2 - س1)                             (لو هـ س2 – لو هـ س1) (و2 - و1)

     لو هـ و2 - لو هـ و1

= ـــــــــــــــــــــــــــــــــ

         ز2 – ز1

8. الكثافة النوعية للورقة: هي النسبة بين الوزن الجاف للورقة مقدراً بالمليجرام إلى مساحة الورقة مقدراً بالسنتيمتر المربع (مللجرام/ سم 2) وتقدر من المعادلة التالية:

                                       الوزن الجاف للورقة بالمليجرامات

الكثافة النوعية للورقة = ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

                                     مساحة الورقة بالسنتيمترات المربعة

9. نسبة القدرة على تحويل الطاقة الشمسية: يقصد بها القدرة على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيمائية ويمكن حساب كفاءة المحاصيل على تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كيمائية (كيلو سعر/ جرام) وذلك بتطبيق المعادلة التالية:

نسبة القدرة على تحويل الطاقة الشمسية =

الطاقة الكيميائية للمادة الجافة الناتجة من البناء الضوئي

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ 100

طاقة الأشعة الضوئية التي تستخدم في البناء الضوئي

ويمكن حساب الأشعة المستخدمة في التمثيل الضوئي بضرب الإشعاع الكلي × 0.45 ويفترض في هذه المعادلة أن الزيادة في المادة الجافة بالنسبة لمساحة معينة.

المحصول عبارة عن مادة ذات تركيب كيميائي CH2O أي 3٫7 كيلو سعر/ جرام.