عناصر المناخ وأثرها على النبات - الضوء ودرجة الحرارة

​

الضوء وعملية التمثيل الضوئي:

& سبق التوضيح أن الضوء لازم في عملية التمثيل الضوئي . ومن نواتج عملية التمثيل الضوئي الجلوكوز الذي يتحول إلى مركبات أخرى . ويستهلك جزء من الغذاء المتكون في عمليـة التنفس Respiration ، والفرق بين عملية التمثيل الضوئي و التنفس = يعرف باسم صافي عملية الأيض . &

& وبالتالي فإنه يمكن زيادة معدل عملية الأيض (البناء) بتقليل التنفس . والتنفس لازم لانطلاق الطاقة التي يستعملها النبات في عملياته الحيوية . وكان هناك إعتقاد أن عملية التنفس تتم أثناء الليل فقط ، ولكن وجد أخيراً أن هناك نوعين من التنفس :

1. التنفس الظلامي Dark respiration
2. التنفس الضوئي Phto respiration

& كما وجد أن النباتات تنقسم إلى ثلاثة أنواع من حيث مسار دورة البناء الضوئي :

• نباتات ثلاثية الكربون C3 : في هذا النوع من النباتات نجد أن أحد النواتج الوسطية في تكوين سكر الجلوكوز في عملية التمثيل الضوئي هو حمض ثلاثي ذرات الكربون (حمض فوسفوجليسرات) Phosphoglyceric acid مثل نباتات القمح – الشعير– الأرز– فول صوليا – البرسيم – البنجر– البطاطس وغيرها.
• نباتات رباعية الكربون C4 : النباتات في هذا النوع تنتج أحماض وسطية رباعية الكربون مثل حمض الماليك والأسبارتيك (Malic, Aspartic) مثل الذرة الصفراء والشامية والرفيعة و قصب السكر .
• النباتات العصارية CAM: وهي نباتات تشابه في مسارها لنباتات C4 ، ولكن تختلف في وقت دخول CO₂ للقيام بعملية البناء الضوئي، فيكون الدخول في الليل وتتم عملية البناء في النهار مثل الصبار والتين الشوكي و الأناناس . &

& عند مقارنة كفاءة التمثيل الضوئي للإستهلاك المائي للنوعين C3 و C4 نجد أن كفاءة النوع رباعي الكربون يفوق نباتات ثلاثي الكربون (وتعبرعن كفاءة الإستهلاك المائي كمادة منتجة نباتية جافة لكل متر مكعب من الماء) . كذلك الفقد في المادة الجافة نتيجة التنفس الضوئي في نباتات (C3) بمقدار 40 % في حين أنه في نباتات (C4) لا يتعدى 3 %. وعند إرتفاع درجة الحرارة في نباتات C3 يؤدي ذلك إلى زيادة في معدل التنفس الضوئي بسرعة أكثر من التمثيل الضوئي وبالتالي تؤدي إلى نقص في معدل الأيض الغذائي (NAR). ونتيجة لأهمية محاصيل C4 فلقد أوضح بعض الباحثين إذا تم تحويل دورة التمثيل الضوئي من C4 إلى C3 لبعض النباتات مثل القمح وفول الصويا فإنه من الممكن زيادة محصولها بمقدار 50 %. وفيما يلي ملخص للفرق بين النوعين السابقين :

كيفية تعديل شدة الإضاءة :

& في حالة زيادة شدة الضوء عن الحد اللازم يمكن تعديل شدة الإضاءة من خلال :

• اختيار المحصول المناسب (محاصيل المناطق الاستوائية تحتاج إلى شدة ضوء أعلى من محاصيل المناطق المعتدلة).
• تعديل كثافة الزراعة للنباتات .
• التحكم بعمليات تقليم أو خف النباتات .
• تحميل المحاصيل المزروعة بمحاصيل أخرى بينية .
• إستعمال الشباك والتظليل .
• إنتاج أصناف من المحاصيل تتحمل شدة الإضاءة .

& ويتضح من الشكل التالي أن معدل عملية التمثيل الضوئي يزداد بزيادة شدة الإضاءة حتى حد معين وثم يستقر ويثبت ، وهنا يمكن تفسير ذلك فزيولوجياً لوجود العامل المحدد الآخر وهو غاز ثاني أكسيد الكربون والذي يحدد المعدل الأقصى لعملية التمثيل الضوئي ، والذي عنده يكون أقصى معدل للتمثيل في النبات . كما يمكن تعديل شدة الإضاءة بحال المحاصيل في البيوت المحمية من خلال الإعتماد على الإضاءة الصناعية جزئياً أو كلياً . &

  شكل (2) العلاقة ما بين درجة الحرارة وكل من التمثيل الضوئي والتنفس 

الإضاءة الصناعية :

& في البيوت المحمية يعتبر الإعتماد على الإضاءة الصناعية عملية غير إقتصادية ولكن تستعمل في حالة المحاصيل ذات العائد المرتفع كما في نباتات الخضر – والزينة المزروعة في غير موسمها الطبيعي . ومصادر الإضاءة الصناعية هي :

أ- المصابيح الكهربائية العادية ويطلق عليها Tungestens lamps : وهذه المصابيح غنية بالضوء الأحمر والأشعة دون الحمراء Infrared وهي فقير في الضوء الأزرق ولا ينصح بوضعها قريبة من النباتات حتى لا تؤدي إلى زيادة درجة الحرارة الصادرة بسبب وجود التنغستين.

ب- مصابيح الفلورسنت  Fluorescent: وتتميز بوفرة اللون البنفسجي وقلة الأشعة الحمراء ودون الحمراء وتمتاز بكفاءتها عن النوع الأول ويعاب عليها ضعف الإضاءة مع الإستعمال ، وكذلك اختلاف شدة الإضاءة على طول المصباح فيزداد في الوسط ويقل عند الطرفين ويوصى باستعمال النوعين الأول والثاني للحصول على نتائج أفضل نسبة 1 : 2 أو 1 : 5 ، وتستعمل أنواع السابقة في البيوت الزجاجية والصوب الزجاجية أو في غرف النمو . &

2) درجة الحرارة :

& تعد درجة الحرارة من أهم العناصر المناخية ذات التأثير المباشر في زراعة المحاصيل الزراعية , وهي المسؤولة إلى حد ما عن توزيعها وانتشارها الجغرافي ، فكلما كان النبات أكثر قدرة على تحمل درجات الحرارة المتفاوتة كان أكثر انتشاراً . كذلك تلعب دوراً في تحديد موسم نموها ونضجها . &

& وتلعب الحرارة دوراً رئيسياً في كثير من العمليات الطبيعية والكيمائية والتي تؤثر بدورها في التفاعلات الحيوية . فتؤثر الحرارة على عمليات إنتشار الغازات والسوائل وكذلك على عمليات إذابة الأملاح كما تؤثر على التفاعلات الإنزيمية في الخلايا . &

& تقاس درجات الحرارة بواسطة الترمومترات وثرموكوبل Thermocouples و Thermometers. وتقاس درجات الحرارة العظمى والمثلى يومياً وبحسب معدل درجة حرارة اليوم كمتوسط لدرجتي الحرارة . وتختلف درجات الحرارة من يوم إلى آخر حسب الموسم ومن مكان إلى آخر . وكذلك تختلف بالارتفاع فتقل درجة الحرارة بمقدار 51 لكل 200 م تقريباً . &

وتنقسم القراءات الدالة على درجة الحرارة إلى :

• درجة الحرارة الحدية لنمو النبات : Cardinal Temperature

& وهي الدرجة التي تحدث عندها تغيرات حساسة في حيوية النباتات وفي نموه وفي طاقته الإنتاجية . وقد حدد لكل عملية حيوية ثلاث درجات حرارية مميزة هي القصوى (الحد الأعلى) والصغرى أو الدنيا (الحد الأدنى) وبينهما الحرارة المثلى وهي أكفئ درجة حرارة لحدوث التفاعل . &

& وتختلف الدرجات الحدية من محصول إلى آخر ويمكن للنباتات عموماً أن تنمو بين درجة حرارة صفر مئوي إلى درجة حرارة 55 مْ ، ويمكن أن تقسم النباتات من حيث إستجابتها للحرارة إلى :

​