توضیح ساده مفاهیم FC ،PWP ،MAD و فرمول محاسبه نیاز آبی و آبشویی خاک شور

براي محاسبه مقدار آبي که بايد به گياه بدهيم، در اين جزوه از فرمول زير استفاده شده است:

In = (FC − PWP) × MAD × Dr

هر کدام از اين حروف يعني چه؟

FC : ظرفيت زراعي خاک است، يعني حداکثر مقدار آبي که خاک بعد از آبياري و زهکشي طبيعي مي‌تواند در خودش نگه دارد، بدون اين‌که آب از بين ذرات خاک شره کند. معمولاً به صورت درصد حجمي رطوبت بيان مي‌شود (مثلاً ۳۰٪).

PWP : نقطه پژمردگي دائم است؛ يعني درصد رطوبتي که اگر خاک به آن مقدار خشک شود، گياه حتي اگر دوباره هم آب بگيرد ديگر کامل سرحال نمي‌شود و عملاً خشک شده است. اين هم به صورت درصد حجمي بيان مي‌شود (مثلاً ۱۵٪). اين مقدار را معمولاً از آزمايش‌هاي خاک يا از جدول‌هاي استاندارد هر نوع بافت خاک (ماسه‌اي، رسي، لومي و …) مي‌گيرند، نه اين‌که شما خودتان از روي فرمول حساب کنيد.

چطور PWP را به‌دست مي‌آوريم؟ به‌طور عملي، آزمايشگاه خاک يک ستون خاک را کاملاً خيس مي‌کند، بعد آن‌قدر صبر مي‌کند تا بخشي از آب خارج شود، سپس روي خاک مکش مشخص (معمولاً حدود ۱۵ بار يا kPa 1500-) اعمال مي‌کند. رطوبتي که در اين شرايط در خاک مي‌ماند، همان PWP است. براي کارهاي معمول کشاورزي، شما به‌جاي آزمايش مي‌توانيد از جدول‌هاي آماده استفاده کنيد که براي بافت‌هاي مختلف مثلاً مي‌نويسند: «در خاک لومي، FC حدود ۳۰٪ و PWP حدود ۱۵٪ است».

MAD : حداکثر تخليه مجاز رطوبت است (Maximum Allowable Depletion). يعني ما اجازه مي‌دهيم چه نسبتي از آب قابل استفاده در خاک مصرف شود و بعد آبياري کنيم. مثلاً اگر MAD = ۵۰٪ باشد، يعني اجازه مي‌دهيم نصف آب قابل استفاده بين FC و PWP مصرف شود، بعد آبياري را انجام مي‌دهيم. اين عدد را مهندس آبياري يا منابع علمي بسته به نوع گياه انتخاب مي‌کنند (براي گياهان حساس معمولاً ۳۰–۴۰٪، براي گياهان مقاوم‌تر ۵۰–۶۰٪).

Dr : عمق مؤثر ريشه است (Rooting depth)، يعني تا چه عمقي از خاک، ريشه‌ها فعال هستند و از آن ناحيه آب مي‌گيرند. مثلاً اگر ريشه تا ۶۰ سانتي‌متر وارد خاک شده، Dr = 60 cm در نظر مي‌گيرند. اين عدد هم از منابع استاندارد يا اندازه‌گيري مزرعه‌اي به‌دست مي‌آيد.

حالا بخش به بخش فرمول را ساده کنيم. اول (FC − PWP) : اين اختلاف يعني «مقدار آب قابل استفاده براي گياه» در هر سانتي‌متر خاک. اگر FC = ۳۰٪ و PWP = ۱۵٪ باشد، اختلاف مي‌شود ۱۵٪ آب قابل استفاده در هر سانتي‌متر حجم خاک.

وقتي اين مقدار را در MAD ضرب مي‌کنيم، مشخص مي‌کنيم چند درصد از اين آب قابل استفاده را اجازه مي‌دهيم قبل از آبياري مصرف شود. مثلاً اگر اختلاف FC − PWP = ۱۵٪ و MAD = ۵۰٪ باشد، يعني ۷٫۵٪ حجم خاک مي‌تواند خشک شود و بعد آبياري کنيم.

ضرب کردن در Dr يعني اين‌که اين رطوبت مجاز را روي عمق کل ريشه‌ها اعمال کنيم. مثلاً اگر Dr = ۶۰ سانتي‌متر باشد، اين ۷٫۵٪ حجمي روي ۶۰ سانتي‌متر اعمال مي‌شود و نتيجه‌اش حجم آبي است که بايد بدهيم تا رطوبت خاک از حد آبياري مجدد دوباره به FC برسد. در نهايت In بر حسب سانتي‌متر آب (يا اگر تبديل کنيم، ميلي‌متر آب) به‌دست مي‌آيد.

پس به‌طور خلاصه، براي استفاده از اين فرمول شما خودتان مستقيم PWP و FC را با محاسبه به‌دست نمي‌آوريد؛ يا از نتايج آزمايش خاک استفاده مي‌کنيد يا از جدول‌هاي استاندارد قديمي که براي هر نوع بافت خاک، مقدار تقريبي FC و PWP را داده‌اند. سپس با توجه به نوع گياه، MAD را انتخاب مي‌کنيد و Dr را بر اساس عمق ريشه‌ها در نظر مي‌گيريد و با اين مقادير، نياز آبي (In) را محاسبه مي‌کنيد.

اگر متن جزوه‌تان گفته باشد مثلاً «براي خاک لومي، FC = ۲۵٪ و PWP = ۱۲٪ و حداکثر تخليه مجاز رطوبتي گندم برابر ۵۵٪ و عمق ريشه ۶۰ سانتي‌متر است»، يعني همين مقادير را مستقيماً بايد در فرمول جاي‌گذاري کنيد، نه اين‌که دو مرتبه آن‌ها را بسازيد يا محاسبه جداگانه‌اي انجام دهيد.

در مورد MAD هم، مقدارش از روي نياز گياه تعيين مي‌شود: هرچه گياه حساس‌تر باشد، MAD کوچک‌تر انتخاب مي‌شود (يعني زودتر آبياري مي‌کنيم)، و هرچه مقاوم‌تر باشد، اجازه مي‌دهيم درصد بيشتري از آب قابل استفاده مصرف شود و بعد آبياري کنيم. اين مقدار در جدول‌هاي مديريت آبياري براي محصولات مختلف داده مي‌شود.

براي آشنايي بيشتر با روش‌هاي آبياري، شوري خاک و آبشويي، مي‌توانيد مقالات سايت نارگيل را مطالعه نماييد.

در فرمولي که در تصوير آمده براي محاسبه «مقدار آبي که بايد به گياه بدهيم» از رابطه زير استفاده شده است:

In = (FC – PWP) × MAD × Dr

در اين رابطه:

In = عمق آب آبياري (چند سانتي‌متر آب بايد بدهيم). FC = ظرفيت زراعي خاک (درصد رطوبت خاک وقتي بعد از آبياري، آب اضافي از خاک خارج شده و خاک در بهترين حالت براي گياه است). PWP = نقطه پژمردگي دائمي (درصد رطوبتي که اگر خاک به آن برسد، گياه ديگر نمي‌تواند آب کافي از خاک بگيرد و به‌صورت دائم پژمرده مي‌شود). MAD = حداکثر کاهش مجاز رطوبت (به صورت درصد؛ يعني تا چه حد اجازه مي‌دهيم خاک بين FC و PWP خشک شود بعد آبياري کنيم). Dr = عمق ريشه گياه (بر حسب سانتي‌متر؛ يعني تا چه عمقي از خاک، ريشه‌ها آب مي‌گيرند).

۱. نقطه پژمردگي PWP چطور به‌دست مي‌آيد؟

PWP يک ويژگي «خاک» است و در آزمايشگاه اندازه‌گيري مي‌شود. خاک را اشباع مي‌کنند، سپس آن را در دستگاهي مثل «پليت پرسِر» (pressure plate) تحت مکش زياد قرار مي‌دهند تا فقط آبي که خيلي محکم به ذرات خاک چسبيده باقي بماند. در اين حالت، گياه ديگر قادر به جذب آب نيست؛ درصد رطوبت حجمي خاک در اين شرايط را PWP مي‌گويند. اين عدد را معمولاً از جداول خاک‌شناسي بر اساس نوع بافت خاک (شني، لومي، رسي و …) هم مي‌توان پيدا کرد و لازم نيست خودتان آزمايش انجام دهيد.

براي مثال، ممکن است براي يک خاک لومي: FC ≈ ۳۰٪ و PWP ≈ ۱۵٪ باشد. يعني بين ۳۰ تا ۱۵ درصد، آب قابل‌استفاده براي گياه وجود دارد، اما زير ۱۵ درصد، گياه دچار پژمردگي دائمي مي‌شود.

۲. MAD (حداکثر تخليه مجاز رطوبتي) چيست و چطور تعيين مي‌شود؟

MAD درصدي است که نشان مي‌دهد از «آب قابل‌استفاده» بين FC و PWP، چه سهمي را اجازه مي‌دهيم مصرف شود، بعد آبياري را شروع کنيم. اين عدد بيشتر به «نوع گياه و حساسيت آن به کم‌آبي» و «مرحله رشد» بستگي دارد و معمولاً از روي جداول توصيه‌اي به‌دست مي‌آيد، نه با فرمول مستقيم.

براي مثال: گياه حساس (مثل سبزيجات برگي، يا در مرحله گلدهي): MAD ≈ ۳۰٪ (يعني فقط ۳۰ درصد آب قابل‌استفاده را اجازه مي‌دهيم مصرف شود). گياه مقاوم‌تر (مثل گندم يا درختان بالغ): MAD ≈ ۵۰ تا ۶۰٪. در متن تصوير شما هم نوشته شده براي گندم MAD را ۵۵٪ گرفته‌اند؛ يعني ۵۵ درصد آب قابلاستفاده را خالي مي‌کنند، بعد آبياري بعدي را انجام مي‌دهند.

۳. عمق ريشه Dr چگونه تعيين مي‌شود؟

Dr معمولاً عمق مؤثر ريشه است؛ يعني تا عمقي که بيشترين ريشه‌هاي فعال حضور دارند و از آن ناحيه آب مي‌گيرند. اين مقدار هم از روي منابع گياه‌پزشکي و کشاورزي يا اندازه‌گيري ميداني انتخاب مي‌شود. مثلاً براي گندم ممکن است در محاسبات ۶۰ سانتي‌متر يا ۹۰ سانتي‌متر در نظر گرفته شود، در مثال شما ۲۵ سانتي‌متر ذکر شده است.

۴. چطور از اين مقادير در فرمول In استفاده مي‌شود؟ (مثال عددي)

فرض کنيد خاک لومي است و داريم روي گندم کار مي‌کنيم: FC = ۳۰٪ ، PWP = ۱۵٪ ، MAD = ۵۵٪ ، Dr = ۲۵ سانتي‌متر.

اول «آب قابل‌استفاده در منطقه ريشه» را حساب مي‌کنيم: (FC – PWP) = ۳۰ – ۱۵ = ۱۵ درصد → يعني ۰٫۱۵ بر حسب کسر. حجم آب قابل‌استفاده در عمق ۲۵ سانتي‌متر: ۰٫۱۵ × ۲۵ = ۳٫۷۵ سانتي‌متر آب.

حالا چون فقط مي‌خواهيم ۵۵٪ اين مقدار مصرف شود: In = (FC – PWP) × MAD × Dr = ۰٫۱۵ × ۰٫۵۵ × ۲۵ ≈ ۲٫۰۶ سانتي‌متر

يعني هر بار آبياري بايد حدود ۲ سانتي‌متر آب به سطح مزرعه بدهيم تا رطوبت از FC به حد آستانه مجاز (بر اساس MAD) برسد.

۵. فرمول آبشويي خاک شور و ارتباط آن با In

براي خاک شور، علاوه بر آب مورد نياز گياه، بايد کمي آب اضافه بدهيم تا نمک‌ها از ناحيه ريشه خارج شوند. در متن شما اين کار با «ضريب آبشويي» LF انجام مي‌شود. ابتدا LF را با رابطه‌اي که بين EC آب آبياري (ECi) و EC زه‌آب يا آب خروجي (ECe) وجود دارد محاسبه مي‌کنند. سپس مقدار واقعي آبي که بايد بدهيم (Aw) با فرمول زير به‌دست مي‌آيد:

Aw = In / (1 – LF)

در اينجا: In = همان عمق آب آبياري بدون در نظر گرفتن آبشويي (که از فرمول قبلي به‌دست آمد). LF = ضريب آبشويي (عدد بين صفر تا حدود ۰٫۲ يا کمي بيشتر، بسته به شوري). Aw = مقدار نهايي آبي که بايد اعمال شود تا هم نياز گياه تأمين شود و هم مقداري آب اضافه، نمک‌ها را از ناحيه ريشه بشويد.

مثلاً اگر از قبل محاسبه کرده‌ايم In = ۲ سانتي‌متر و LF = ۰٫۱۵ باشد: Aw = ۲ / (۱ – ۰٫۱۵) = ۲ / ۰٫۸۵ ≈ ۲٫۳۵ سانتي‌متر. يعني به‌جاي ۲ سانتي‌متر، بايد حدود ۲٫۳۵ سانتي‌متر آب بدهيم تا آبشويي کافي انجام شود.

جمع‌بندي: PWP = درصد رطوبت خاک در نقطه پژمردگي دائمي (از آزمايش يا جدول بافت خاک). MAD = درصد مجاز تخليه آب بين FC و PWP (از جداول توصيه‌اي بر اساس نوع گياه). با داشتن FC ،PWP ،MAD و عمق ريشه Dr مي‌توان In را حساب کرد، و اگر خاک شور است با استفاده از LF، مقدار نهايي آب آبياري Aw را به‌دست آورد.

براي آشنايي بيشتر با روش‌هاي صحيح آبياري و نگهداري گياهان، پيشنهاد مي‌شود مقالات سايت نارگيل را مطالعه نماييد.