اين کتاب برای درسی به همين نام تهيه شده است که در مقطع کارشناسی در رشته های علوم گياهی، کشاورزی و منابع طبيعی تدريس می­شود و برای درس رابطه­ی آب خاک و گياه تکميلی که در مقطع کارشناسی ارشد و دکترا تدريس می­شود نيز قابل استفاده است. اين کتاب حاصل 7 سال تدريس دروس ذکر شده توسط مولف می­باشد که در ابتدا به صورت جزوه­ی درسی در اختيار دانشجويان قرار گرفته است و سرانجام با ويرايش و تکميل به صورت کتاب در دسترس محققان و دانشجويان قرار می­گيرد.

کتاب دارای 14 فصل است که با توضيح اهميت آب شروع می­شود، با شرح سيستم ريشه­ی گياهان و جذب و انتقال آب در گياه ادامه می­يابد و با مطلبی درباره­ی کارايي مصرف آب، نياز آبی گياهان و تنش کمبود آب پايان می­گيرد. يک فصل نيز به آزمايش­هايي برای درس رابطه­ی آب خاک و گياه اختصاص يافته است.

عنوان                                                                                                                    صفحه

پیشگفتار............................................................................................................... 11

1ـ رابطه آب خاک و گیاه، چرا؟

1ـ1 چگونگی اهمیت آب برای فرایند تولید توسط گیاه (دریافت و تبدیل تشعشع)................... 13

2ـ1 نقش آب در پراکندن انرژی و کمک به تداوم حیات گیاه از این طریق............................... 14

3ـ1 سایر نقش های مهم آب در گیاهان....................................................................... 14

2ـ ویژگی های آب و محلول های آبی

مقدمه................................................................................................................... 17

1ـ2 ویژگی های فیزیکی آب........................................................................................ 17

1ـ1ـ2 پیوند هیدروژنی............................................................................................... 17

2ـ1ـ2 گرمای نهان ذوب آب......................................................................................... 20

3ـ1ـ2 ظرفیت گرمایی ویژه آب..................................................................................... 21

4ـ1ـ2 گرمای نهان تبخیر آب........................................................................................ 21

5ـ1ـ2 غیرقابل فشرده شدن آب................................................................................... 22

6ـ1ـ2 گرانروی یا ویسکوزیته آب................................................................................... 22

7ـ1ـ2 نیروهای چسبندگی و پیوستگی آب.................................................................... 23

8ـ1ـ2 کشش سطحی.............................................................................................. 24

9ـ1ـ2 صعود کاپیلاری آب............................................................................................ 25

10ـ1ـ2 استقامت کششی آب.................................................................................... 26

11ـ1ـ2 ثابت دی الکتریک........................................................................................... 27

12ـ1ـ2 چگالی و فشار بخار........................................................................................ 28

2ـ2 ویژگی های شیمیایی آب.................................................................................... 29

1ـ2ـ2 تعریف و اهمیت............................................................................................... 29

2ـ2ـ2 پتانسیل آب و اجزای آن..................................................................................... 32

3ـ2 ویژگی های محلول های آبی................................................................................ 40

1ـ3ـ2 ویژگی های کولیگاتیو........................................................................................ 40

2ـ3ـ2 ارتباط پتانسیل اسمزی با کاهش نقطه انجماد....................................................... 41

4ـ2 کیفیت آب برای آبیاری......................................................................................... 41

1ـ4ـ2 شفافیت........................................................................................................ 41

2ـ4ـ2 دما............................................................................................................... 42

3ـ4ـ2 BOD و COD.................................................................................................... 42

4ـ4ـ2 عناصر غذایی و مواد آلی................................................................................... 42

5ـ4ـ2 شوری........................................................................................................... 42

6ـ4ـ2 سدیم........................................................................................................... 43

3ـ روابط آب سلول

مقدمه................................................................................................................... 45

1ـ3 ساختمان سلول................................................................................................ 45

1ـ1ـ3 غشای پلاسمایی............................................................................................ 46

2ـ1ـ3 سیتوپلاسم.................................................................................................... 48

3ـ1ـ3 واکوئل........................................................................................................... 48

2ـ3 توزیع آب در سلول ها.......................................................................................... 49

1ـ2ـ3 دیواره سلولی................................................................................................. 49

2ـ2ـ3 سیتوپلاسم.................................................................................................... 50

3ـ2ـ3 واکوئل ها....................................................................................................... 51

4ـ2ـ3 تغییرات وضعیت آب سلول.................................................................................. 51

3ـ3 حرکت آب و مواد محلول از غشاها......................................................................... 53

1ـ3ـ3 انتقال فعال و غیر فعال....................................................................................... 53

2ـ3ـ3 مکانیزم اسمز................................................................................................. 54

3ـ3ـ3 حرکت آب از غشا............................................................................................. 55

4ـ3 تنظیم اسمزی................................................................................................... 56

5ـ3 نمودار هافلر...................................................................................................... 57

4ـ پتانسیل آب و اجزای آن در خاک، گیاه و اتمسفر

مقدمه................................................................................................................... 59

1ـ4 پتانسیل آب و اجزای آن در خاک............................................................................ 59

1ـ1ـ4 پتانسیل ثقلی................................................................................................ 60

2ـ1ـ4 پتانسیل اسمزی............................................................................................. 60

3ـ1ـ4 پتانسیل ماتریک.............................................................................................. 61

4ـ1ـ4 پتانسیل ماتریک.............................................................................................. 61

2ـ4 پتانسیل آب و اجزای آن در گیاه............................................................................. 62

1ـ2ـ4 پتانسیل اسمزی............................................................................................. 63

2ـ2ـ4 پتانسیل ماتریک.............................................................................................. 63

3ـ2ـ4 پتانسیل فشاری.............................................................................................. 64

4ـ2ـ4 پتانسیل ثقلی................................................................................................ 65

3ـ4 پتانسیل آب در اتمسفر....................................................................................... 66

4ـ4 روش های اندازه گیری مقدار آب و پتانسیل آب در خاک.............................................. 67

1ـ4ـ4 اندازه گیری مستقیم آب خاک............................................................................ 67

2ـ4ـ4 استفاده از نوترون متر....................................................................................... 68

3ـ4ـ4 استفاده از دستگاه تابش گاما............................................................................ 71

4ـ4ـ4 روش انعکاس سنجی زمانی.............................................................................. 72

5ـ4ـ4 تانسیومتر...................................................................................................... 73

6ـ4ـ4 بلوک های مقاومت الکتریکی............................................................................. 74

7ـ4ـ4 ترموکوپل سایکرومتر......................................................................................... 76

8ـ4ـ4 اندازه گیری پتانسیل ماتریک.............................................................................. 76

9ـ4ـ4 اندازه گیری پتانسیل اسمزی.............................................................................. 77

5ـ4 اندازه گیری مقدار آب و پتانسیل آب در گیاه.............................................................. 78

1ـ5ـ4 روش تعادل مایع.............................................................................................. 78

2ـ5ـ4 روش تعادل بخار............................................................................................... 79

3ـ5ـ4استفاده از ترموکوپل سایکرومتر........................................................................... 79

4ـ5ـ4 استفاده از محفظه فشاری................................................................................ 80

5ـ5ـ4 روش پلاسمولیز............................................................................................... 81

6ـ5ـ4 روش کریوسکوپی............................................................................................ 82

7ـ5ـ4 پتانسیل فشاری در گیاه.................................................................................... 82

5ـ ریشه : نقش، رشد و اندازه گیری

مقدمه................................................................................................................... 83

1ـ5 ساختمان و رشد ریشه....................................................................................... 83

1ـ1ـ5 ساختمان و رشد اولیه ریشه.............................................................................. 83

2ـ1ـ5 ساختمان و رشد ثانویه ریشه............................................................................ 88

3ـ1ـ5 تشکیل ریشه های فرعی.................................................................................. 90

4ـ1ـ5 انقباض ریشه ................................................................................................. 91

2ـ5 ناحیه جذب ریشه ها.......................................................................................... 92

1ـ2ـ5 ریشه های جوان............................................................................................. 92

2ـ2ـ5 ریشه های مسن تر......................................................................................... 93

3ـ2ـ5 نقش مایکوریزا................................................................................................ 94

3ـ5 عوامل موثر بر رشد ریشه.................................................................................... 95

1ـ3ـ5 عوامل درونی موثر بر رشد ریشه......................................................................... 95

2ـ3ـ5 عوامل بیرونی موثر بر رشد ریشه........................................................................ 99

4ـ5 اندازه گیری مشخصات ریشه و سیستم ریشه ای.................................................... 102

1ـ4ـ5 نمونه برداری................................................................................................... 102

2ـ4ـ5 شستشوی ریشه از خاک................................................................................. 102

3ـ4ـ5 سنجش پارامترهای ریشه................................................................................. 103

6ـ آب در خاک

مقدمه................................................................................................................... 106

1ـ6 ویژگی های مهم خاک در رابطه با آب...................................................................... 106

1ـ1ـ6 وزن مخصوص ظاهری خاک................................................................................ 106

2ـ1ـ6 وزن مخصوص حقیقی خاک................................................................................ 107

3ـ1ـ6 تخلخل خاک................................................................................................... 107

4ـ1ـ6 درصد جرمی رطوبت خاک.................................................................................. 108

5ـ1ـ6 درصد حجمی رطوبت خاک................................................................................. 108

6ـ1ـ6 ظرفیت زراعی................................................................................................. 108

7ـ1ـ6 نقطه پژمردگی دایم.......................................................................................... 109

8ـ1ـ6 نقطه اشباع ................................................................................................... 110

9ـ1ـ6 آب موجود در خاک............................................................................................ 110

10ـ1ـ6 کل آب قابل دسترس خاک................................................................................ 111

11ـ1ـ6 آب قابل دسترس حقیقی خاک......................................................................... 112

12ـ1ـ6 کسر آب قابل دسترس خاک............................................................................. 112

13ـ1ـ6 آب سهل الوصول............................................................................................ 112

14ـ1ـ6 منحنی مشخصه آب خاک................................................................................ 115

2ـ6 نگهداری آب در خاک............................................................................................ 117

3ـ6 حرکت آب در خاک............................................................................................... 117

1ـ3ـ6 اختلاف بار (پتانسیل) هیدرولیکی ( )............................................................. 119

2ـ3ـ6 هدایت هیدرولیکی اشباع (KS).......................................................................... 120

3ـ3ـ6 هدایت هیدرولیکی غیر اشباع .................................................................. 120

7ـ جذب آب از خاک

مقدمه................................................................................................................... 123

1ـ7 آناتومی مسیر حرکت آب در ریشه......................................................................... 123

2ـ7 نیروی محرک در جذب آب..................................................................................... 125

1ـ2ـ7 جذب غیر فعال................................................................................................. 127

2ـ2ـ7 جذب فعال و پدیده فشار ریشه........................................................................... 127

3ـ2ـ7 جمع بندی...................................................................................................... 128

3ـ7 مقاومت در برابر جذب آب..................................................................................... 128

4ـ7 عوامل موثر بر جذب آب........................................................................................ 129

1ـ4ـ7 عوامل درونی موثر بر جذب................................................................................. 130

2ـ4ـ7 عوامل بیرونی موثر بر جذب آب........................................................................... 131

8ـ حرکت آب در گیاه

مقدمه................................................................................................................... 133

1ـ8 ساختار سیستم هادی....................................................................................... 133

2ـ8 نیروی محرکه در انتقال آب.................................................................................... 136

3ـ8 سرعت جریان.................................................................................................... 138

4ـ8 مقاومت در برابر حرکت......................................................................................... 140

5ـ8 کارایی سیستم هادی........................................................................................ 141

1ـ5ـ8 هدایت ویژه..................................................................................................... 142

2ـ5ـ8 سطح هادی نسبی......................................................................................... 142

3ـ5ـ8 حفره سانی یا رگ بستگی............................................................................... 143

6ـ8 حرکت آب در برگ ها........................................................................................... 144

7ـ8 مقایسه مقاومت ها از خاک تا محل تبخیر............................................................... 145

8ـ8 کنترل جریان...................................................................................................... 147

9ـ تعرق

مقدمه................................................................................................................... 149

1ـ9 سطوح تبخیر کننده در تعرق.................................................................................. 150

1ـ1ـ9 آناتومی روزنه ها.............................................................................................. 150

2ـ1ـ9 تعداد و اندازه روزنه ها....................................................................................... 151

2ـ9 مسیر حرکت بخار آب در تعرق............................................................................... 153

3ـ9 نیروی محرک در تعرق.......................................................................................... 154

4ـ9 مقاومت ها در تعرق............................................................................................ 157

5ـ9 مکانیسم عمل روزنه ها....................................................................................... 158

6ـ9 واکنش باز و بسته شدن روزنه ها به عوامل محیطی................................................. 161

1ـ6ـ9 نور................................................................................................................ 161

2ـ6ـ9 رطوبت .......................................................................................................... 162

3ـ6ـ9 دما............................................................................................................... 163

4ـ6ـ9 باد................................................................................................................ 163

5ـ6ـ9 دی اکسید کربن.............................................................................................. 163

7ـ9 عوامل موثر بر تعرق............................................................................................. 163

1ـ7ـ9 عوامل گیاهی موثر بر تعرق................................................................................ 163

2ـ7ـ9 عوامل محیطی موثر بر تعرق.............................................................................. 165

8ـ9 روش های اندازه گیری تعرق................................................................................. 165

1ـ8ـ9 روش وزنی..................................................................................................... 165

2ـ8ـ9 روش لایسی متر............................................................................................. 166

3ـ8ـ9 روش جریان در ساقه........................................................................................ 166

4ـ8ـ9 روش تبادل گازی.............................................................................................. 167

9ـ9 مواد ضد تعرق.................................................................................................... 167

10ـ موازنه آب خاک

مقدمه................................................................................................................... 171

1ـ10 موازنه آب خاک................................................................................................. 171

2ـ10 رواناب............................................................................................................ 172

3ـ10 تبخیر از سطح خاک.......................................................................................... 176

4ـ10 تعرق از گیاه..................................................................................................... 178

5ـ10 زهکشی عمقی.............................................................................................. 179

11ـ کارایی مصرف آب

مقدمه................................................................................................................... 181

1ـ11 انواع کارایی مصرف آب....................................................................................... 182

1ـ1ـ11 کارایی مصرف آب فیزیولوژیکی یا کارایی تعرق...................................................... 182

2ـ1ـ11 کارایی مصرف آب پایه...................................................................................... 182

3ـ1ـ11 کارایی مصرف آب اقتصادی............................................................................... 183

2ـ11 عوامل موثر بر کارایی مصرف آب........................................................................... 184

1ـ2ـ11 خصوصیات گیاهی.......................................................................................... 184

2ـ2ـ11 شرایط اقلیمی............................................................................................... 187

3ـ2ـ11 شرایط خاک.................................................................................................. 188

4ـ2ـ11 عملیات مدیریتی........................................................................................... 189

3ـ11 افزایش کارایی مصرف آب در شرایط دیم................................................................. 192

4ـ11 تبعیض علیه ایزوتوپ ................................................................................... 192

1ـ4ـ11 برآورد میزان تبعیض......................................................................................... 193

2ـ4ـ11 میزان تبعیض در گونه های مختلف گیاهی........................................................... 194

3ـ4ـ11 تبعیض ایزوتروپی کربن و کارایی مصرف آب........................................................... 195

12ـ نیاز آبی گیاه و بهینه سازی مصرف آب

مقدمه................................................................................................................... 197

1ـ12 تعیین تبخیر تعرق گیاه یا نیاز آبی......................................................................... 197

2ـ12 تعیین تبخیر تعرق مرجع..................................................................................... 198

3ـ12 تعیین ضریب گیاهی.......................................................................................... 200

4ـ12 مقدار و زمان آبیاری........................................................................................... 206

5ـ12 کم آبیاری و بهینه سازی مصرف آب...................................................................... 206

13ـ تنش کمبود آب: توسعه، اثرات، سازگاری

مقدمه................................................................................................................... 211

1ـ13 انواع خشکی و نحوه توسعه آن ها....................................................................... 211

1ـ1ـ13 تنش کمبود آب در گیاه.................................................................................... 211

2ـ1ـ13 الگوهای وقوع خشکی.................................................................................... 212

2ـ13 اثرات تنش کمبود آب......................................................................................... 214

1ـ2ـ13 اثرات آناتومیکی و فیزیولوژیکی.......................................................................... 214

2ـ2ـ13 واکنش های متابولیکی و هورمونی................................................................... 214

3ـ2ـ13 رشد و عملکرد............................................................................................... 215

3ـ13 اثرات تامین مجدد آب بعد از یک دوره تنش............................................................. 216

4ـ13 سازگاری و تحمل خشکی.................................................................................. 217

1ـ4ـ13 فرار از خشکی............................................................................................... 219

2ـ4ـ13 اجتناب از تنش.............................................................................................. 221

3ـ4ـ13 تحمل نسبت به آب کشیدگی........................................................................... 225

5ـ13 مسیرهای فتوسنتزی و تحمل به خشکی.............................................................. 227

14ـ آزمایش هایی برای رابطه آب خاک و گیاه

مقدمه................................................................................................................... 229

1ـ14 تعیین مقدار آب نسبی، پتانسیل آب بافت گیاهی................................................... 229

2ـ14 ایجاد محلولهای اسمزی..................................................................................... 231

3ـ14 تاثیر پتانسیل آب بر جوانه زنی بذر....................................................................... 233

4ـ14 تعیین پتانسیل آب بافت گیاهی........................................................................... 234

5ـ14 کار با دستگاهای سنجش رطوبت خاک................................................................. 235

6ـ14 تعیین ظرفیت گلدانی وظرفیت زراعی.................................................................... 235

7ـ14 تعیین حد تحتانی رطوبت خاک............................................................................ 237

8ـ14 مشاهده و اندازه گیری حرکت آب در گیاه............................................................... 238

9ـ14 مشاهده روزنه ها............................................................................................. 238

10ـ14 سنجش ویژگی های ریشه............................................................................... 238

11ـ14 تعیین نیاز آبی................................................................................................ 239

منابع.................................................................................................................... 243