علم المحاصيل

أساسيات المحاصيل الزراعية

مقدمة في علم المحاصيل – أساسيات الإنتاج

علم المحاصيل : هو الفرع من العلوم الزراعية الذي يبحث في قواعد إنتاج المحاصيل الحقلية من الناحية العلمية والتطبيقية وفي علاقة هذا الإنتاج بالأرض الزراعية. ويسمى Agronomy وهي مشتقة من الكلمة اليونانية Agronomos وهي مكونة من شقين هما Agros ومعناها الحقل و nomos ومعناها إدارة.

محصول الحقل: هو أي نبات عشبي يزرع على نطاق واسع.

المحصول: النباتات التي تزرع لسد حاجة الإنسان.

عدد المحاصيل في التجارة الدولية حوالي 200 محصول (نوع نبات) منها 15 تمثل حجم المحاصيل الغذائية المتداولة .

الموطن الأصلي للمحصول:

هو المنطقة التي نشأ فيها نبات المحصول لأول مرة

أهمية دراسة الموطن الأصلي للمحصول:

<!--دراسة الأنواع والأصناف البرية من الناحية الوراثية مما يفيد في دراسة التطور.

<!--الاستفادة من الأنواع و الأصناف بالمناطق المختلفة بزراعتها مباشرة في مناطق مشابهة او بالاستفادة من صفاتها الوراثية في تحسين المحاصيل ونقل بعض الصفات المرغوبة.

<!--دراسة الظروف البيئية التي ينمو بها المحصول.

<!--الكشف عن وجود نباتات جديدة ذات أهمية للإنسان ,استئناسها.

المناطق الأصلية الثمانية للمحاصيل:

<!--منطقة الصين: الدخان , الذرة الرفيعة , قصب السكر

<!--منطقة الهند:

<!--مركز سيام وبورما : الأرز , السمسم , قصب السكر , القطن

<!--مركز ملايو والهند الصينية: قصب السكر

<!--منطقة وسط آسيا: البسلة , البصل , العدس , القطن

<!--منطقة الشرق الأدنى: الترمس , الحلبة , السمسم , القمح

<!--منطقة حوض البحر المتوسط: البرسيم المصري , الشعير , العدس , الفول , القمح الصلد

<!--منطقة الحبشة: الترمس , الجلبان , الحلبة , السمسم , الذرة الرفيعة , الكتان

<!--منطقة جنوب المكسيك وأمريكا الوسطى : الذرة الشامية , القطن

<!--منطقة أمريكا الجنوبية:

<!--مركز بوليفيا وأكوادور: البطاطس , القطن , الدخان

<!--مركز شيلي : البطاطس

<!--مركز البرازيل وبارجواي : الفول السوداني

توزيع المحاصيل:

يمكن تفسير توزيع النباتات إلى الأسباب الآتية:

<!--العوامل الجوية

<!--عوامل التربة (عوامل أرضية)

<!--تطور النباتات وتكيفها للتغير في العوامل البيئية

<!--الانتقال للأنواع والأجناس المختلفة من المجموعة النباتية

العوامل التي تؤثر على توزيع المحاصيل في العالم:

<!--العوامل المناخية

<!--الحرارة

<!--الضوء

<!--الأمطار ودرجة الرطوبة

<!--العوامل الأرضية

<!--العوامل الحيوية:

<!--العوامل الاقتصادية والسياسية

<!--العوامل الاجتماعية والدينية والتشريعات الخاصة بمنع زراعة بعض المحاصيل.

تقسيم المحاصيل:

<!--التقسيم غير الزراعي للمحاصيل

<!--التقسيم الزراعي

أولا: التقسيم غير الزراعي للمحاصيل

1-مكان المحصول من الملكة النباتية: تقسم أفراد المجموعة النباتية إلى أربعة مجاميع

<!--النباتات الثالوسية و تتضمن الطحالب , الفطريات , الأشين و البكتيريا.

<!--النباتات الحزازية وتتضمن الحزازيات المنبطحة والحزازيات القائمة

<!--السرخسيات والنباتات البذرية

وتتضمن مغطاة البذور ومعراة البذور

وتقسم كل من هاتين المجموعتين إلى قسمين نباتات ذات الفلقة الواحدة ونباتات ذات الفلقتين

وتقسم كل من هاتين المجموعتين إلى عدة رتب

وتقسم كل رتبة الى عدة فصائل

وكل فصيل الى عدة أجناس

وكل جنس الى عدة أنواع

وكل نوع الى عدة تحت نوع

وكل تحت نوع الى عدة أصناف

وكل صنف الى عدة سلالات

مثال : محصول القمح:

القبيلة النباتات البذرية

القسم مغطاة البذور

المجموعة ذات الفلقة الواحدة

الرتبة الأعشاب

الفصيلة النجيلية

الجنس ترتكم

النوع أستيفم

الصنف سخا 69

2-الأسماء العلمية:

يطلق على كل نبات أو محصول اسم علمي يسمى ويعرف به ويتكون الاسم العلمي كلمتين تشير الأولى إلى اسم الجنس والثانية إلى اسم النوع

3-التقسيم الكيميائي الحيوي

من خلال استخدام التركيب الكيميائي للنباتات في إيجاد العلاقة أو القرابة بين النباتات بعضها البعض

4-التقسيم حسب مسار الكربون في عملية تثبيت ثاني أكسيد الكربون:

- مجموعة النباتات ثلاثية الكربون مثل القمح , الشعير

- مجموعة النباتات رباعية الكربون مثل الذرة الشامية الذرة الرفيعة ,قصب السكر

- مجموعة نباتات كراسيلاسيا Crassulacean acid metabolism مثل الأناناس

5-التقسيم حسب تركيز ثاني أكسيد الكربون في الجو عند نقطة التعويض

- محاصيل مرتفعة CO2 (30 – 70 ppm بالحجم ) مثل القمح والشعير والفول و

-محاصيل منخفضة CO2 ( 0 – 10 ppm بالحجم ) مثل الذرة الشامية والرفيعة وقصب السكر . تتميز بكفاءتها الإنتاجية العالية

6-نباتات مرتفعة الكفاءة التمثيلية

تحتاج إلى ظروف حرارة مرتفعة وإضاءة عالية وانخفاض معدل التنفس مما يسمح بتكوين معدلات مرتفعة من المادة الجافة في ووحدة المساحة خلال فترة زمنية معينة (40 -80 ملجرام/ ديسمتر) , وتسمى بالنباتات رباعية الكربون نسبة إلى أن أول مركب ثابت يتكون في عملية البناء هو حمض الأكسالواستيك وهو حمض رباعي (مسار هاتش وسلاك).مثل الذرة الشامية وقصب السكر.

القدرة الإنتاجية للمحصول: هو الفرق بين الكربوهيدرات الناتجة عن عملية التمثيل الضوئي والمستهلكة في التنفس.

7-نباتات منخفضة الكفاءة التمثيلية تتميز بقلة تموين المادة الجافة (10 -40 مليجرام /ديسمتر) وارتفاع معدل التنفس (عملية الهدم) وتسمى نباتات ثلاثية الكربون حيث أول مركب ثابت ينتج خلال عملية البناء هو حمض الفسفوجلسريك ثلاثي الكربون (مسار كالفن).

ثانيا : التقسيم الزراعي

<!--التقسيم حسب الأهمية الاقتصادية

<!--محاصيل البقول الغذائية

<!--محاصيل الحبوب

<!--محاصيل السكر

<!--المحاصيل الزيتية

<!--محاصيل الألياف

<!--محاصيل العلف الأخضر

<!--المحاصيل الطبية

<!--محاصيل الكاوتشوك

<!--محاصيل ورقية

<!--محاصيل درنية

<!--محاصيل الصبغات

<!--التقسيم حسب الاستعمال الخاص

<!--محاصيل التسميد الأخضر

<!--المحاصيل الاحرش

<!--محاصيل السيلاج

<!--محاصيل التحميل

<!--محاصيل التغطية

<!--التقسيم حسب الموسم الزراعي

<!--محاصيل صيفية

<!--محاصيل شتوية

<!--التقسيم حسب عمق الجذور

<!--محاصيل سطحية الجذور (3 – 4 أقدام )

<!--محاصيل متوسطة عمق الجذور (5 - 6 أقدام )

<!--محاصيل عميقة الجذور ( 6 أقدام أو أكثر)

<!--التقسيم حسب دورة الحياة

<!--محاصيل حولية

<!--محاصيل ثنائية الحول مثل البصل , بنجر السكر

<!--محاصيل معمرة

العوامل البيئية وعلاقتها بسلوك المحاصيل

أولا: العوامل الجوية

يعتبر المناخ العامل الايجابي اللازم لتحديد المحصول الملائم لكل منطقة كما تعتبر المعلومات الخاصة بالمحاصيل وأصنافها النامية في منطقة من المناطق أهم المقاييس الدالة على طبيعة المناخ بهذه المنطقة.

من أهم العوامل الجوية التي تؤثر على المحصول:

<!--الإضاءة

<!--الحرارة

<!--الرطوبة

<!--الغازات

<!--الغبار

<!--الرياح

حيث ينشأ الاختلاف في المناخ في المناطق المختلفة من سطح الأرض نتيجة الى الاختلاف في كل من:

<!--خطوط العرض والطول

<!--البعد عن المسطحات المائية

<!--تيارات المحيطات

<!--اتجاه وشدة الرياح

وهذه العوامل هي التي تحدد ما يسمى بدورة المناخ الكبرى

اما دورة المناخ الصغرى التي تعنى بها العناصر الجوية من خلال الكساء الأخضر الذي يلعب دورا مهما للغاية في التأثيرات عليها Micro-climate cycle .

أولا: الإضاءة

الضوء ضروري لتكوين الكلوروفيل وحدوث عملية التمثيل الضوئي التي تعتبر المصنع المنتج للمواد الغذائية اللازمة لنمو النبات.

الخصائص المهمة للإضاءة التي تؤثر على توزيع وإنتاج المحاصيل:

<!--طول الموجة الضوئية

<!--شدة الإضاءة

<!--طول فترة الإضاءة

طول الموجة الضوئية:

يسير الضوء في موجات كهرومغناطيسية حيث يتحدد لون هذه الموجات بمقدار طول موجتها كما ويحدد أيضا مستوى طاقتها حيث يتكون الضوء من جسيمات يسمى كل منها فوتون يحمل كل فوتون قدرا من الطاقة يعرف بطاقة الكم (الكوانتم).

طول الموجات التي تصل الى الأرض من الشمس يتراوح بين 290 – 750 مليميكرون ومنها المرئية وغير المرئية. أهم الموجات بالنسبة للمحصول هي المرئية حيث طول موجاتها بين 400 – 750 مليكرون كما هو مبين

- اللون البنفسجي 400 – 435 مليمكرون

- الأزرق 435 – 490 مليميكرون

- الأخضر 490 – 574

- الأصفر 574 – 626

- الأحمر 626 – 750

غير المرئية:

<!--الأشعة تحت الحمراء 800 – 2000

<!--الأشعة القصيرة فوق البنفسجية اقل من 290 مليميكرون

يصل إلى الأرض قدر قليل من الأشعة الشمسية التي تصل إلى الغلاف الخارجي أما الباقي فقد يحجب عن سطح بعدة وسائل منها :

<!--طبقة الأوزون

<!--رطوبة الغلاف الجوي

<!--الغبار والأتربة

<!--انعكاس جزء من الإشعاع بواسطة سطح الأرض.

يؤثر نوع الضوء على عملية التمثيل الضوئي حيث تمتص الأشعة القصيرة في الطرف الأزرق والتي يتراوح طول موجتها 350 -400 ميكرون والأشعة الطويلة من الطرف الأحمر 650 – 700 مليميكرون بواسطة الكلوروبلاستيدات وتعتبر هذه الأشعة هي المصدر الرئيسي لعملية التمثيل الضوئي.

شدة الإضاءة:

هي كمية الضوء وتعرف بأنها سرعة انتقال الفوتونات وتقاس بالشمعة – متر (لكس) أو الشمعة – قدم

المصطلح (شمعة – متر أو شمعة - قدم) يعني أن كمية الضوء الساقطة من شمعة قياسية على سطح يبعد بمقدار متر واحد أو قدم واحد

تحتاج النباتات إلى حد ادني من شدة الإضاءة 100 – 200 شمعة – قدم كحد أدنى لاستمرار عملية التمثيل الضوئي اللازم للنمو. كما تختلف استجابة الأنواع النباتية لشدة الضوء حسب النوع وحسب الصنف.كما أن نشاط عملية التمثيل الضوئي يختلف في النبات تبعا لاحتياج كل ورقة من أوراق النبات الواحد للضوء.كذلك يختلف توزيع شدة الإضاءة على سطح الأوراق المختلفة من النبات حسب زاوية سقوط الإشعاع والتظليل.

تزداد عملية التمثيل الضوئي بزيادة شدة الإضاءة إلى أن تصل إلى حد معين حيث يصل النبات إلى نقطة التشبع الضوئي.

نقطة التشبع الضوئي : هي الحد الفاصل من شدة الإضاءة التي لا يحدث زيادة بعدها في عملية التمثيل الضوئي بزيادة شدة الإضاءة.

تنقسم الحاصلات تبعا لشدة الإضاءة التي يحدث عندها التشبع الضوئي إلى مجموعتين:

<!--المجموعة الأولى نباتات الشمس وتتعرض لشدة إضاءة 5000 شمعة – قدم أو أكثر

<!--المجموعة الثانية نباتات الظل تتعرض لشدة إضاءة 500 شمعة – قدم

طول فترة الإضاءة:

يلزم النبات التعرض لعدد معين من الساعات الضوئية لكي تتم عملية الإزهار ويعرف هذا بالاستجابة لفترة الإضاءة.

تنقسم المحاصيل طبقا لاستجابتها للفترة الضوئية إلى ثلاث مجموعات رئيسية هي:

<!--محاصيل فترة إضاءة طويلة لا تقل عن 13 ساعة

<!--محاصيل فترة إضاءة قصيرة حد أقصى 12 ساعة

<!--محاصيل محايدة لا تتأثر أزهار هذه المحاصيل بفترة الإضاءة مثل القطن , الدخان , الذرة الشامية

<!--محاصيل النهار القصير بين حد أدنى حرج وحد أعلى حرج مثل الأرز المصري

تختلف حساسية المحاصيل للفترة الضوئية باختلاف أطوار نمو النبات و الأوراق.

الحرارة:

تقاس درجة الحرارة أما بمقياس سلسيوس او الفهرنهيت

م = ( ف -32 ) × 5/9

ف = ( م × 9/5 ) + 32

ترجع حرارة الأرض إلى الأشعة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض وتتوقف درجة حرارة المكان على:

<!--الموقع – خطوط العرض يؤثر على طول النهار

<!--زاوية سقوط الأشعة الشمسية

<!--البعد عن المحيطات

<!--الارتفاع عن سطح البحر

<!--محتوى الجو من الأتربة والسحب و الأدخنة

<!--الرياح

<!--خصائص الأرض – اللون والمكونات

<!--الكساء الجليدي

أثر الحرارة على النمو والعمليات الفسيولوجية في النبات

يلاءم كل نبات نطاق معين من درجات الحرارة يتراوح بين حد أدنى وحد أقصى

و يوجد بينهما حد أمثل 60 – 90 ف

تقتل النباتات عند درجة حرارة 110 – 130 ف

يتوقف النمو للحاصلات الشتوية عند حرارة 90 -100 ف

تموت الحاصلات الحولية عند حرارة 32 - 40 ف

تقسيم المحاصيل تبعا لاحتياجها لدرجة الحرارة

<!--محاصيل صيفية – تعطي أفضل نمو عند درجة حرارة مرتفعة

<!--محاصيل شتوية – تحتاج إلى درجة حرارة اقل

صفر النمو : أدنى درجة حرارة تلاءم نمو المحصول

الحرارة المتجمعة : عدد من وحدات درجات الحرارة اللازمة لأي مرحلة من مراحل النمو يزيد عن صفر النمو ويلزم لإتمام هذه المرحلة. ويمكن حساب الحرارة المتجمعة ليوم , أسبوع , شهر

يختلف مقدار الحرارة المتجمعة من نقطة إلى أخرى ومن فصل نمو إلى آخر ويرجع ذلك لعدة عوامل :

<!--خصوبة التربة

<!--موقع المكان

<!--الارتفاع

<!--صفات الأرض

<!--المحتوى المائي

<!--انحدار الأرض

<!--شدة الإضاءة

<!--الرياح

تؤثر الحرارة تأثيرا مباشرا على النباتات إذ يؤدي ارتفاع الحرارة إلى نقص لزوجة البروتوبلازم ويتجمع في درجة حرارة مرتفعة عن 50 م.

يزداد نشاط البرتوبلازم في المدى الحراري من صفر – 40 م

يؤدي ارتفاع الحرارة إلى زيادة معدل امتصاص الماء والعناصر الغذائية ومعدلات النتح والتنفس مع نقص كمية الغذاء المخزون.

الرطوبة الجوية:

الرطوبة النسبية:

الرطوبة المطلقة:

درجة حرارة نقطة الندى:

الرياح:

الهواء وتركيبه:

أثر المحصول على العوامل البيئية

يتكون النبات من أعضاء هوائية فوق سطح الأرض وأعضاء أرضية تحت سطح الأرض وتتأثر هذه الأعضاء بالعوامل البيئية المحيطة كما تؤثر هذه الأعضاء بدورها في هذه العوامل. ويعرف تأثيرها بدورة العوامل البيئية الصغرى. وهذا يرجع إلى طبيعة انتشار الأعضاء.

<!--كثافة الكساء الأخضر

<!--فترة بقاء مساحة الأوراق

<!--التوزيع الأفقي للأوراق

<!--التوزيع الرأسي للأوراق

<!--زاوية الورقة

الباب الثالث

العوامل الأرضية

أولا: قوام التربة:

يشير قوام التربة إلى نسبة حبيبات التربة بعضها إلى بعض وهو مقياس للدلالة على درجة خشونة حبيبات التربة أو نعومتها. وتنقسم تبعا لأقطار حبيباتها إلى:

<!--رمل 2 – 0.05 ملم

<!--سلت 0.05 – 0.002 ملم

<!--طين اقل من 0.002 ملم

المادة الغروية اقل من 0.001 ملم

الأراضي الرملية : تحتوي على اقل من 10 -20 % من السلت والطين وتنقسم إلى :

<!--أراضي رملية تحتوي على أقل من 10 % من السلت والطين

<!--أراضي رملية صفراء تحتوي على 10 -20 % من السلت والطين (أراضي خشنة)

الأراضي الصفراء : تحتوي على مقدار من السلت والطين بين 20 -5- % وتنقسم إلى :

<!--أراضي صفراء خفيفة تحتوي من 20 إلى اقل من 30 % من السلت والطين

<!--أراضي صفراء ثقيلة تحتوى 30 إلى اقل من 50 % من السلت والطين (متوسطة القوام)

الأراضي الطينية: تحتوي على 50 إلى أكثر من 80 % من السلت والطين وتنقسم إلى:

<!--أراضي طينية خفيفة تحتوي على 50 إلى اقل من 80 % من السلت والطين

<!--أراضي طينية ثقيلة تحتوي 80 % فأكثر من السلت والطين (أراضي ناعمة القوام)

تأثير قوام التربة على الخواص الفيزيائية والكيميائية للتربة:

<!--الخواص الفيزيائية

التهوية , كمية المياه , حركة المياه , الكثافة الحقيقية والظاهرية , المسامية , بناء التربة , السطح المعرض للتفاعلات

<!--الخواص الكيميائية

العناصر الكيميائية , السعة التبادلية , التفاعلات الكيميائية , ثاني أكسيد الكربون , الأملاح

ثانيا : بناء التربة :

يشير إلى نظام تجمع حبيبات التربة المفردة لتشكل تكوينات مركبة Aggregates أو ما يطلق عليه حبيبات متجمعة أو حبيبات مركبة.

<!--الأراضي الرملية عديمة البناء

<!--نمط صفائحي – ورقي أو قشري

<!--نمط شبة منشوري

<!--نمط مفكك

<!--نمك كروي

<!--نمط أعمدة

ثالثا : ماء التربة :

<!--الماء الحر أو ماء الجذب الأرضي 0.5 – 0.1 بار

<!--السعة الحقلية 1/3 بار

<!--نقطة الذبول الدائم 15 بار

<!--الماء الهيجروسكوبي 31 بار

الماء الميسر بين السعة الحقلية ونقطة الذبول الدائم

الماء الغير ميسر بين نقطة الذبول الدائم والماء الهيجروسكوبي

الماء الشعري بين السعة الحقلية والماء الهيجروسكوبي

محلول التربة يحتوي على العناصر N , P , K , SO4 , Ca , Mg , Fe , وغيرها

رابعا : درجة الحرارة :

تمتص التربة أشعة الشمس وترتفع الحرارة أثناء النهار وتفقدها أثناء النهار والليل

<!--في الصيف تزداد درجة حرارة الأرض 2% يوميا من الحرارة المتبقية

<!--في الشتاء تفقد الأرض 2% يوميا من حرارتها وبهذا يحصل التوازن الحراري للتربة

تتأثر درجة حرارة التربة بالعوامل التالية:

- القوام , اللون , التركيب الكيميائي , كمية الدوبال , الانحدار , الغطاء الأرضي للمحصول , كمية المياه.

خامسا : كيمياء التربة :

نعني بكيمياء التربة :

<!--رقم حموضة التربة

<!--ملوحة الأرض وقلويتها

رقم حموضة التربة :

هو عبارة عن الأس السالب لدرجة تركيز أيون الهيدروجين النشط بالجرام في اللتر.

جدول رقم ( ) تقسيمات الأراضي تبعا لتأثير رقم الهيدروجين

مجموعة الأرض	رقم الحموضة	مجموعة الأرض	رقم الحموضة
شديدة الحموضة	أقل من 4.5	متعادلة	6.6 – 7.3
قوية الحموضة جدا	4.5 – 5.0	خفيفة القلوية	7.4 – 7.8
قوية الحموضة	5.1 – 5.5	متوسطة القلوية	7.9 – 8.4
متوسطة الحموضة	5.6 – 6.0	قوية القلوية	8.5 – 9.0
خفيفة الحموضة	6.1 – 6.5	قوية القلوية جدا	9.1