احتياجات المحصول من مياه الري.

تعتمد احتياجات المحصول من مياه الري على هطول الأمطار وقدرة التربة على امتصاص المياه و إستخراجها. فيما يلي حساب منظمة الأغذية و الزراعة FAO  لمتطلبات مياه الري.

يوفر هطول الأمطار، وخاصة الجزء الفعال منها، جزءًا من المياه اللازمة لتلبية احتياجات المحاصيل، و تقوم التربة التي تعمل كمخزن مؤقت، بتخزين جزء من مياه الأمطار و تخرجه للمحاصيل خلال فترات الجفاف.

في المناخات الرطبة، تكون هذه الآلية كافية لضمان نمو إيجابي في نظم المحاصيل دون الحاجة إلى الري. أما في الظروف القاحلة أو في حالة موسم الجفاف الطويل، يكون الري ضروريًا لتعويض نقص في المياه بسبب التبخر والنتح (النتح من المحاصيل والتبخر من التربة) بسبب عدم كفاية أو عدم انتظام هطول الأمطار.

ويعرّف استهلاك المياه لأغراض الري بأنه حجم المياه اللازمة لتعويض العجز بين التبخر المحتمل من جهة والأمطار الفعالة خلال فترة نمو المحاصيل والتغير في محتوى رطوبة التربة من جهة أخرى. ويختلف ذلك بشكل كبير حسب الظروف المناخية والمواسم والمحاصيل وأنواع التربة. بالنسبة لشهر معين، يمكن التعبير عن التوازن المائي للمحاصيل على النحو التالي:

UHI = ETc – P – DS

حيث :

●   ICU هو استهلاك المياه للري اللازم لتلبية طلب المحصول (مم),

●   ETc هو التبخر والنتح المحتمل للمحصول (مم),

●   P هي الأمطار الفعالة (مم),

●   DS هو التغير في رطوبة التربة (مم)

في هذه الدراسة، يتم حساب استهلاك المياه للري في كل بلد على أساس تقويم المحاصيل المروية لسنة محددة من خلال تحديد الفرق بين الإحتياجات المائية للمحاصيل أي التبخر والنتح المحتمل من مساحة المحاصيل المروية و المحصودة تحت الري الكلي المتحكم فيه (AHIfull) والتوازن المائي في ظل الظروف الطبيعية، أي التبخر والنتح الفعلي (ETa) بدون ري. وتبلغ احتياجات المغرب من مياه الري بالكيلومتر المكعب/سنة 5,823 كم3/سنة. وتبلغ نسبة الإحتياجات المائية 53%، وتبلغ كمية المياه المسحوبة للري 11,010 كم3/سنة والضغط على الموارد المائية بسبب الري 37.97%.

يتم عرض الطرق المستخدمة لحساب عنصري معادلة الإحتياجات المائية بالتفصيل أدناه.

التوازن المائي في ظل الظروف غير المروية (أو الطبيعية)

الموارد المائية المتجددة هي مجموع الموارد المائية المتجددة الداخلية (المياه السطحية و الجوفية المنتجة داخل البلد) والموارد الخارجية (المياه السطحية والجوفية التي تدخل البلد و تحده مطروحاً منها تلك التي تخرج من البلد إذا كانت خاضعة للمعاهدات أو اتفاقيات مع بلد المصب).

ينشأ المكون الداخلي من الجزء الداخلي من الهطول الداخلي الذي يتدفق إلى الأنهار والبحيرات أو يتسرب إلى طبقات المياه الجوفية بعد التبخر والنتح من النظم الإيكولوجية الطبيعية، بما في ذلك النباتات العشبية والأشجار. وبالتالي، يمكن حساب الرصيد المائي السنوي في ظل الظروف الطبيعية، أي بدون ري، والذي يعتبر أيضاً الحد الأقصى النظري لكمية المياه المتاحة فعلياً لمنطقة معينة على مدار السنة، من خلال جمع الهطول المطري السنوي و رصيد الموارد المائية الخارجية المتجددة مطروحاً منه التبخر والنتح (بإستثناء التبخر والنتح الناجم عن المياه الجوفية وتدفقات المياه السطحية إلى الأسطح المائية المفتوحة والأراضي الرطبة).

ويتألف الميزان المائي العالمي من مستويات مختلفة من البيانات المكانية – المستقاة، قدر الإمكان، من المجال العام – مقسمة إلى مجموعات بيانات مختلفة تتعلق بـ الهطول والتبخر والنتح المرجعي وقدرة التربة على الإحتفاظ بالرطوبة:

يتم حساب الميزان المائي بإستبانة مكانية قدرها 5 درجات لكل خلية شبكية ولفترات يومية. تعطي العمليات الحسابية قيمًا شهرية لكل خلية لمتوسط هطول الأمطار على المدى الطويل، و التبخر والنتح الفعلي، والتبخر والنتح الإضافي الناجم عن الزراعة المروية، والجريان السطحي، وتغذية المياه الجوفية، واحتباس رطوبة التربة. يمكن وضع ميزانيات المياه السنوية الإصطناعية لأي نطاق مكاني (بلد أو حوض نهر، على سبيل المثال) وتشمل، بالإضافة إلى المتغيرات المذكورة أعلاه، التبخر والنتح الإضافي على أسطح المياه المفتوحة والأراضي الرطبة.

بالنسبة لكل خلية شبكية، يتم تحديد التبخر والنتح المحتمل للمحصول (ETc) يومياً وفقاً للمنهجية الموضحة في دراسة منظمة الأغذية والزراعة للري والصرف (رقم 56) (منظمة الأغذية والزراعة، 1998):

ETc(t) = Kc × ETo(t)

حيث :

●   t هي الفترة الزمنية (بالأيام),

●   ETc(t) هو التبخر والنتح المحتمل للمحصول خلال فترة زمنية معينة (مم),

●   ETo(t) هو التبخر والنتح المرجعي خلال فترة زمنية معينة (مم),

●   Kc هو المعامل الثقافي أو معامل استخدام الأرض (-).

 يختلف المعامل الزراعي أو معامل استخدام الأرض Kc خلال موسم النمو وفقًا لمرحلة النمو. ومع ذلك، بالنسبة لظروف الزراعة البعلية تقرر عدم تطبيق عوامل Kc متباينة حيث لم يتم التمييز بين المحاصيل المختلفة المزروعة في الأراضي البعلية. يُفترض أن يكون التبخر والنتح الفعلي (ETa) في الظروف البعلية مساوياً للتبخر والنتح المحتمل للمحاصيل (ETc) خلال فترات السنة التي يكون فيها هطول الأمطار أكبر من التبخر والنتح المحتمل أو عندما يكون هناك مياه كافية مخزنة في التربة للسماح بحد أقصى من التبخر والنتح. أما خلال الفترات الأكثر جفافاً من العام، فإن نقص المياه يحد من التبخر والنتح الفعلي، والذي يعتمد على انخفاض توافر المياه في التربة إلى حد كبير.

يفترض أن يتجاوز التبخر والنتح في مناطق المياه المفتوحة والمستنقعات والأراضي الرطبة التبخر والنتح المرجعي بنسبة 10% طوال الفترة المقدرة.

بالنسبة لكل خلية شبكية، يتم حساب رطوبة التربة المتاحة يوميًا بإضافة التدفقات الداخلة والخارجة إلى رطوبة التربة المتاحة في اليوم السابق. ويحدث الجريان السطحي عندما يتجاوز رصيد التدفقات الداخلة والخارجة السعة القصوى لإحتفاظ التربة بالرطوبة. وبالتالي يتم حساب الجريان السطحي على أنه نسبة الهطول التي لا تتبخر ولا يمكن تخزينها في التربة. وهي دائماً موجبة، بإستثناء أسطح المياه المفتوحة أو الأراضي الرطبة، حيث قد يتجاوز التبخر الفعلي النتح هطول الأمطار. يُفترض أن إعادة تغذية المياه الجوفية تحدث فقط فوق مستوى معين، عندما يكون هناك ما يكفي من المياه المتاحة في التربة للسماح بالتسرب.

تتم معايرة النموذج من خلال مقارنة القيم المحسوبة للموارد المائية القطرية (التي تشير إلى الفرق بين هطول الأمطار والتبخر والنتح) مع البيانات المتعلقة بالموارد المائية المحلية المتجددة لكل بلد المستخرجة من الدراسات القطرية لـ AQUASTAT والمقدمة في صحائف الموارد المائية القطرية .

يُستخدم هذا الرصيد المائي المكاني الذي تمت معايرته والتحقق من صحته لحساب الإحتياجات المائية للمحاصيل (أدناه) واحتياجات مياه الري.

الإحتياجات المائية للمحاصيل

لحساب إحتياجات المحاصيل من المياه، أي التبخر والنتح المحتمل للمحاصيل المروية، فإن البيانات المستخدمة هي الرصيد المائي المعاير في الظروف الطبيعية، وإحصاءات من الخريطة العالمية للمناطق المروية والقيم المستمدة من تقويمات المحاصيل المروية. وكما هو الحال مع حساب الرصيد المائي في الظروف الطبيعية، يتم حساب التبخر والنتح المحتمل يومياً بإستبانة مكانية قدرها 5 درجات قوسية لكل خلية شبكية. ويمكن عرضها في شكل جداول إحصائية أو خرائط على مستويات مختلفة من التجميع المكاني.

يتم الحصول على التبخر النتح لمحصول مروي (ETc بالملليمتر) بضرب التبخر النتح المرجعي (ETo) بمعامل خاص بالمحصول ومرحلة النمو (ETc = Kc x ETo). وقد تم تحديد هذا المعامل لأربع مراحل: المرحلة الأولية (بعد البذر مباشرة)، و مرحلة النمو، ومرحلة منتصف النمو، والمرحلة المتأخرة (النضج قبل الحصاد). وبوجه عام، تكون هذه المعاملات منخفضة خلال المرحلة الأولية، وتزداد خلال مرحلة النمو، وترتفع في مرحلة النمو، و ترتفع في منتصف النمو، وتنخفض في المرحلة المتأخرة. ويفترض أن تستغرق كل مرحلة من المراحل الأولية و مرحلة النمو والمرحلة المتأخرة شهرًا واحدًا لكل محصول، بينما تختلف مدة مرحلة منتصف النمو حسب نوع المحصول.

على سبيل المثال، تبدأ فترة النمو الخضري للقمح في بنغلاديش، الموضحة في  مثال تقويم المحاصيل المروية، في ديسمبر وتنتهي في أبريل وفقًا للنمط التالي: المرحلة الأولية في ديسمبر (Kc = 0.4)، ومرحلة النمو في يناير (Kc = 0.8)، ومرحلة منتصف النمو من فبراير إلى مارس (Kc = 1.15)، والمرحلة المتأخرة في أبريل (Kc = 0.3). يتم عرض معاملات المحاصيل حسب المحصول ومرحلة النمو  هنا. يُفترض أن هناك دائمًا ما يكفي من المياه المتاحة لتجنب الإجهاد المائي.

يتم حساب معدل التبخر والنتح الشهري الناتج عن المساحة المروية لكل خلية شبكة بضرب المساحة المجهزة للري في كثافة المحصول و التبخر والنتح لكل محصول:

ETc(t) = IA x Σc( CIc x Kc x ETo(t))

حيث :

●   t هي الفترة الزمنية (بالأيام),

●   ETc هو التبخر النتح للخلية المروية خلال الفترة الزمنية t (مم),

●   IA هي المساحة المروية فعلياً كنسبة مئوية من مساحة الخلية الشبكية للخلية المعينة (هكتار),

●   ج هو المحصول المروي,

●   Σc هو مجموع المحاصيل المختلفة,

●   Clc هو كثافة المحصول ج (-),

●   Kc هو معامل المحصول المتغير حسب المحصول ومرحلة النمو (-),

●   ETo هو التبخر النتح المرجعي (مم).

يساوي الفرق بين التبخر المحسوب من المساحة المروية (ETc) والتبخر الفعلي في ظل ظروف غير مروية (ETa) التبخر الإضافي الناتج عن الري، والمعروف أيضًا باسم « استهلاك المياه للري » (ICU):

ICU(t) = ETc(t) – ETa(t)

يتم تحديد حجم المياه المستهلكة للري حسب البلد والسنة المعينة. هناك حاجة إلى كمية إضافية من المياه (20 سم) لإعداد أرض زراعة الأرز وغمرها بالمياه لحماية النباتات؛ ويضاف هذا الحجم الإضافي إلى العجز في مياه الأمطار لتحديد الاحتياجات المائية للري.

IWR = (وحدة معالجة مياه الأمطار (سنة) × أكيل + 0.2 × أبادي (سنة)) × 10

حيث :

●   IWR هو إجمالي متطلبات مياه الري في السنة (م3),

●   ICU (سنة) هو إجمالي استهلاك مياه الري في السنة (م3),

●   Acell هي مساحة الخلية الشبكية (هكتار),

●   Apaddy(an) هي المساحة المروية المزروعة بأرز الأرز في السنة (هكتار).

ونظراً لأن هذه المياه الإضافية اللازمة لحقول الأرز تعاد إلى حد كبير إلى المجاري المائية الأساسية أو المياه الجوفية، فهي غير مدرجة في استهلاك مياه الري. لم يتم تضمين عنصر الإحتياجات من مياه الري اللازمة لإرتشاح الملح في التقديرات في هذه الدراسة بسبب نقص البيانات المتاحة عن التملح، وهو أمر مرتبط بالسياق إلى حد كبير. تتوافق الإحتياجات من مياه الري المحسوبة مع صافي الإحتياجات، والتي تستثني المياه المفقودة أثناء التسليم (النقل والتوزيع و الإستخدام).

مع منظمة الأغذية والزراعة FAO

تحديث 22/05/2022