العوامل البيئية (الضوء) وأثرها في نمو وإنتاج المحاصيل الخضرية

يعتبر الضوء واحداً من العوامل البيئية الضرورية لنمو النباتات كونه مصدراً من مصادر الطاقة اللازمة لحدوث عملية التمثيل الضوئي وتكوين الكلوروفيل ولتحرك البلاستيدات الخضراء في بروتوبلازم الخلية الورقية وكذلك لنمو السطح التمثيلي ولتكوين الهرمونات والفيتامينات ولنضج المحصول.

هذا وتقسم الأشعة الشمسية من حيث أطوال موجاتها إلى ثلاثة أقسام وهي الأشعة فوق البنفسجية والأشعة المرئية والأشعة الحرارية شكل (1).

1- الأشعة فوق البنفسجية:

وهي أشعة غير مرئية يقل طول موجاتها عن 390 نانومتر تصل نسبة هذه الأشعة إلى 6 – 7 % من مجموع الأشعة الشمسية إلا أن ما يصل منها إلى سطح الأرض لا يتجاوز 2 % فقط وذلك نظراً لامتصاصها من قبل غاز الأوزون الموجود في الغلاف الجوي. إن تعرض النباتات ولو لفترة قصيرة للأشعة فوق البنفسجية والتي يقل طول موجاتها عن 300 نانومتر يعتبر ضاراً جداً بالنباتات.

أما الأشعة فوق البنفسجية والتي يتراوح طول موجاتها ما بين 300 – 380 نانومتر فإنها تعبر طبقة الأوزون وتعتبر هذه الأشعة ذات أثر إيجابي في نمو النبات إذ تعمل هذه الأشعة على سرعة عملية الاستقلاب الغذائي وتساعد على تكوين فيتامين C وعلى تفرع الساق كما تساعد على رفع درجة مقاومة النبات لانخفاض درجات الحرارة وتعيق انتشار ونشاط الكائنات الحية الممرضة.

ولابد من الإشارة إلى أن الزجاج لا يسمح بنفاذ الأشعة فوق البنفسجية لذلك فإن الشتول التي تنمو في البيوت الزجاجية لا تتعرض لعملية التقسية، لذا فهي لا تتهيأ بشكل جيد للزراعة المكشوفة كما تتميز الخضار المنتجة في البيوت الزجاجية بانخفاض نسبة فيتامين C فيها مقارنة مع نفس الخضار المزروعة في الظروف الحقلية (المكشوفة).

2- الأشعة المرئية (الضوئية):

وهي أشعة يتراوح طول موجاتها ما بين 380 – 710 نانومتر تؤثر هذه الأشعة على سير العمليات الفيزيولوجية التي تجري في النبات ويطلق عليها اسم أشعة النشاط التمثيلي، حيث وجد أن تمثيل غاز ثاني أوكسيد الكربون يتم بنشاط بوجود الأشعة الضوئية الحمراء – الأرجوانية التي يتراوح طول موجاتها ما بين 600 – 700 نانومتر وكذلك الأشعة الزرقاء – البنفسجية والتي يتراوح طول موجاتها ما بين 400-500 نانومتر كما وتؤثر الأشعة الزرقاء – البنفسجية أيضاً على حركة البلاستيدات الخضراء في بروتوبلازم الخلايا وعلى شكل وحجم الأوراق. لكن التأثير الفيزيولوجي لهذه الأشعة والذي يتجلى في تأثيرها في امتصاص الماء والعناصر الغذائية وفي النمو الخضري والجذري للنبات وتكوين الأبصال والدرنات وغيرها من الأعضاء الادخارية وعلى طبيعة ودرجة التفرع بالإضافة إلى تأثيرها في الإزهار وعقد الثمار، وموعد النضج يختلف تبعاً لنوعية الضوء Light quality أي تبعاً لطول الموجات التي يتكون منها الضوء وتبعاً لشدة الإضاءة Light intensity وتبعاً لطول الإضاءة اليومية Light duration والتي تعرف بالـ Photoperiod.

3- الأشعة الحرارية:

وهي أشعة غير مرئية يزيد طول موجاتها عن 710 نانومتر. تؤثر هذه الأشعة على عملية التمثيل الضوئي إذا لم يزد طول موجاتها عن 3000 نانومتر. تمد هذه الأشعة النباتات بالطاقة الحرارية اللازمة.

شكل (1): تركيب الضوء في الأشعة الشمسية.

تعتبر الأشعة الطويلة منها والتي يزيد طول موجاتها عن 3000 نانومتر ضارة بالنبات إذ تؤدي إلى زيادة شدة النتح وزيادة استهلاك المادة العضوية على التنفس، كما ترفع درجة حرارة الأوراق فتظهر عليها علائم الاحتراق إضافة إلى أنها تؤدي إلى تشوه الثمار مما يؤدي إلى انخفاض كمية الإنتاج وتدهور نوعيته.

هذا وتصل أشعة الشمس إلى النباتات على شكل أشعة مباشرة وأشعة منتشرة.

الأشعة المباشرة هي جزء من الأشعة الشمسية التي تصل إلى النباتات على شكل أشعة متوازية بينما الأشعة المنتشرة فتسقط على الأوراق بعد انعكاسها وانتشارها من على جزيئات الهواء والغبار وغيرها من الجزيئات الصلبة العالقة في الهواء 0 الأشعة الكلية.

تتغير نسبة الأشعة المباشرة الواصلة إلى سطح الأرض بحسب فصول السنة وبحسب ساعات النهار وصفاء الجو. ففي الجو الملبد بالغيوم فإن الأشعة المباشرة لا تصل إلى النباتات، أما في الجو الصحو فإن نسبة الأشعة المباشرة قليلة صباحاً ومساء وتصل نسبتها إلى 60 – 85 % ظهراً.

وتجدر الإشارة إلى أن تركيب الضوء يختلف في الأشعة المباشرة عن غير المباشرة وذلك باحتوائه على كمية كبيرة من أشعة النشاط التمثيلي. هذا وتسقط الأشعة المباشرة على الأوراق الخارجية للنبات فقط بينما تساعد الأشعة المنتشرة على حدوث عملية التمثيل الضوئي في الأوراق الداخلية والسفلية من النبات لهذا تلعب الأشعة المنتشرة دوراً هاماً في حياة النبات (شكل 2).

شكل (2): الطاقة الشمسية الممتصة من قبل أوراق بعض المحاصيل الخضرية:

1) الشوندر، 2) الفاصولياء، 3) الخس، 4) الذرة.

❖ تأثير الضوء على العمليات الفيزيولوجية:

تؤثر طول الفترة الضوئية Photoperiod، التي تتعرض لها النباتات في العلميات الفيزيولوجية والحيوية.

لكن طول النهار يتأثر بالقرب أو البعد عن خط العرض. فهو يتساوى في الانقلابين الخريفي والربيعي تقريباً. ومع بداية الربيع يستطيل النهار واصلاً في مطلع الصيف إلى 13 – 14 ساعة بين خطي عرض 10 – 30º. وإلى 14 – 16.5 ساعة بين خطي العرض 30 – 50º وإلى 19 ساعة عند خط العرض 60º. في حين لا يتغير طول النهار عند خط الاستواء على مدار السنة ويساوي 12 ساعة ويظهر (الجدول التالي) تغيرات طول النهار تقريباً عند خطوط العرض المختلفة وفي أوقات مختلفة من السنة بالساعات والدقائق.

جدول يبين: تغير طول النهار عبر خطوط العرض المختلفة وفي اوقات مختلفة من السنة.

من أهم العمليات الفيزيولوجية التي يؤثر عليها الضوء:

أ - إنبات البذور: وجد بنتيجة التجارب أن بذور بعض المحاصيل الخضرية تنبت بوجود الضوء حيث يشجع الضوء إنباتها (الخس) في حين أن الكثير من محاصيل الخضر تعتبر محايدة تجاه الضوء أي يمكن أن تنبت بذورها في وجوده أو غيابه.

ب- امتصاص العناصر الغذائية: يحتاج امتصاص العناصر الغذائية من التربة للطاقة ويستمد النبات هذه الطاقة من المواد الكربوهيدراتية والتي يعتبر الضوء ضرورياً لتكوينها.

ج- النتح: يؤثر الضوء على سرعة النتح وذلك عن طريق رفع درجة حرارة المسطح الخضري المعرض للضوء وعن طريق زيادة نفاذية الغشاء الخلوي والذي يؤدي إلى زيادة خروج الماء من السيتوبلازم.

د- التمثيل الضوئي: تتوقف كمية المواد الكربوهيدراتية التي يكونها النبات على عدة عوامل منها ما يدعى بالعوامل الخارجية كالضوء والحرارة ونسبة الرطوبة وتوفر غاز ثاني أوكسيد الكربون ومنها ما يسمى بالعوامل الداخلية كنشاط الإنزيمات وكمية الكلوروفيل.

هـ- الإزهار: تشير معطيات بعض الباحثين إلى وجود علاقة ما بين طول النهار والإزهار وهي ما أطلق عليها اسم الفترة الضوئية، وبها أمكن تقسيم النباتات إلى ثلاث مجموعات من حيث استجابتها لطول الفترة الضوئية:

1- نباتات النهار الطويل:

تزهر إذا ما تعرضت لفترة ضوئية أطول من الفترة الحرجة (حوالي 14 ساعة) وتختلف الفترة الحرجة باختلاف النوع والصنف والعمر الفيزيولوجي هذا ويسرع إزهار هذه النباتات بزيادة طول الفترة الضوئية التي تتعرض لها إما إذا كانت الفترة الضوئية قصيرة فإن إزهار هذه النباتات يكون بطيئاً وقد لا تزهر إذا قصرت فترة الإضاءة عن الفترة الحرجة ومن نباتات النهار الطويل نذكر: الجزر، اللفت، الفجل، الشوندر الأحمر، السلق، السبانخ، الملفوف. شكل (3).

2- نباتات النهار القصير:

تزهر نباتات هذه المجموعة إذا ما تعرضت لفترة ضوئية أقصر من الفترة الحرجة ويختلف ذلك باختلاف النوع والصنف. ويسرع إزهار هذه النباتات بزيادة طول فترة الظلام أما إذا كانت الفترة الضوئية طويلة فإن النباتات لا تزهر مطلقاً ومن نباتات النهار القصير نذكر البطيخ الأحمر، البطيخ الأصفر، الخيار، الفليفلة، الباذنجان، البندورة، الكوسا وغيرها.

شكل (3): تأثير طول الفترة الضوئية على نمو وتطور بعض المحاصيل الخضرية: 1) الشمرة، 2) الخس، 3) السبانخ (عندما تكون الفترة الضوئية طويلة حوالي 17 ساعة)، 4) الشمرة، 5) الخس، 6) السبانخ (عندما تكون الفترة الضوئية قصيرة حوالي 10 ساعات).

3- النباتات المحايدة لطول النهار:

وهي النباتات التي لا توجد علاقة ما بين إزهارها وطول الفترة الضوئية التي تتعرض لها هذه المجموعة بعض أصناف الفاصولياء والبازلاء. وتجدر الإشارة إلى أن المواد المهيأة للإزهار تتكون في الأوراق ومن ثم تنتقل إلى القمة النامية.

ووجد بنتيجة إحدى الدراسات التي أجريت على السبانخ وهو من نباتات النهار الطويل أنه عندما تتعرض (الميرستيم) لظروف الإضاءة الطويلة في نفس الوقت الذي تتعرض فيه الأوراق لظروف الإضاءة القصيرة وجد أن هذا النبات لا يبدأ بالإزهار، ولوحظ أن تحول القمة النامية من الحالة الخضرية إلى الحالة الزهرية حدث فقط عند تعريض أوراق السبانخ لفترة طويلة للإضاءة.

أدت الدراسات إلى افتراض وجود مادة أو أكثر يتم إنتاجها في الأوراق تحت تأثير طول الفترة الضوئية وسميت هذه المواد الشبه هرمونية باسم فلوريجين Florigen وتنتقل هذه المواد من الأوراق إلى القمة النامية مما يؤدي إلى تحول النبات من الحالة الخضرية إلى الحالة الزهرية.

ومن الجدير بالذكر أن المواد اللازمة لتهيئة نباتات النهار الطويل للإزهار تماثل تلك التي تلزم نباتات النهار القصير.

❖ تأثير شدة الإضاءة:

شدة الإضاءة هي عبارة عن الطاقة الإشعاعية التي تصل إلى وحدة المساحة في الزمن ويعبر عنها إما بـ جول/سم²/د أو أو حريره/ سم² /د او شمعة/قدم.

تختلف شدة الأشعة الشمسية الواردة إلى سطح التربة باختلاف فصول السنة فهي تقل شتاء وتزداد صيفاً كما تختلف خلال ساعات النهار إذ تصل إلى أقصى حد لها خلال ساعات الظهيرة وتنخفض إلى الحد الأدنى في ساعات الصباح الباكر والمساء. كما تتأثر شدة الإضاءة بالظروف الجوية حيث تنخفض في الجو الغائم وبوجود الضباب والغبار وتزداد في الجو الصحو. إضافة إلى تأثرها بالبعد عن خط الاستواء، ففي مجال يتراوح بين 5 و55 خط عرض تكون الشمس عمودية بمقدار 20 مرة عن الأماكن الأخرى.

تلعب شدة الإضاءة دوراً هاماً في سير العمليات الحيوية التي تجري داخل النبات حيث تزداد سرعة التمثيل بزيادة شدة الإضاءة إلى حد معين ويختلف ذلك باختلاف النوع المزروع، وبارتفاعها عن هذا الحد تتأثر العمليات الفيزيولوجية إذ يزداد النتح وتزداد شدة التنفس وتظهر علامات الاحتراق على الأوراق وذلك نتيجة ارتفاع درجة حرارة الأوراق وبالتالي فإن ذلك يؤدي إلى انخفاض كمية المحصول.

وجد بنتيجة الدراسات أنه عندما تكون شدة الإضاءة أقل من (0.055) جول/سم 2/د فإن الخيار المزروع ضمن الدفيئات لا ينمو وذلك لأن سرعة التنفس تكون أعلى من سرعة التمثيل الضوئي. أما عندما تكون شدة الإضاءة بحدود 0.055 – 0.166 جول/سم ² /د فإن عملية التمثيل الضوئي تسير بشكل طبيعي ولكن في مرحلة حمل الثمار يجب ألا تقل شدة الإضاءة عن (0.276 جول/سم2 /د).

ومن الجدير بالذكر أن انتقال النبات المفاجئ من ظروف الإضاءة الضعيفة إلى ظروف الإضاءة الشديدة يؤثر في نمو وتطور النبات إذ يؤدي إلى تفكك الكلوروفيل وتلون الأنسجة المعرضة لأشعة الشمس بلون أخضر باهت وتصبح الأنسجة طرية. كما وتؤثر شدة الإضاءة أيضاً على التركيب التشريحي للأوراق فعندما تكون الإضاءة شديدة فإن الخلايا الورقية المحتوية على البلاستيدات الخضراء تكون مندمجة وممتلئة بالعناصر الغذائية في حين أن الإضاءة الضعيفة تؤدي إلى توسع المسافات البينية بين خلايا الميزوفيل عندها تصبح الأوراق عصيرية .

هذا وتقسم المحاصيل الخضرية من حيث احتياجها للشدة الضوئية إلى:

1- نباتات شديدة الحاجة للشدة الضوئية وتشمل النباتات التي تستخدم ثمارها في التغذية كالبندورة والفليفلة والباذنجان والبطيخ الأحمر والأصفر والخيار حيث تحتاج نباتات هذه المجموعة إلى إضاءة قوية لتنمو بشكل طبيعي ويؤدي انخفاض شدة الإضاءة إلى التأثير على النمو وعلى نوعية المحصول الناتج.

2- نباتات متوسطة الحاجة لشدة الإضاءة وتشمل النباتات التي تزرع من أجل الحصول على أعضائها الادخارية في التغذية كالخس والفجل والشوندر والجزر.

3- نباتات قليلة الحاجة لشدة الإضاءة وتشمل بعض الخضار الورقية كالبقدونس والبصل الأخضر والقرنبيط تتميز نبات هذه المجموعة بأنها تنمو بشكل طبيعي في ظروف الإضاءة الضعيفة نسبياً.

❖ علاقة الفترة الضوئية بمراحل نمو وتطور المحاصيل الخضرية:

تختلف حاجة النباتات للضوء تبعاً لمرحلة النمو، ففي حين أن الضوء يعتبر غير ضروري لإنبات البذور فإنه بعد الإنبات تقع على عاتق المسطح الخضري الصغير مهمة تطوير ونمو المجموع الجذري والورقي لذلك تدعو الحاجة في هذه المرحلة إلى وجود الأشعة الحرارية خاصة.

وبعد ظهور عدة أوراق حقيقة تستطيع النباتات أن تتحمل فترة ضوئية أقصر من المطلوبة في المرحلة السابقة، وفي مرحلة تشكل الأعضاء الادخارية يلعب الضوء دوراً هاماً في تشكيل المواد الكربوهيدراتية حيث تحتاج النباتات التي تخزن المواد الكربوهيدراتية في جذورها (شوندر، جزر، لفت) أو في درناتها أو كورماتها إلى فترة ضوئية طويلة في المراحل الأولى من حياتها وذلك يتم صنع أكبر كمية من المواد الكربوهيدراتية وتحتاج هذه النباتات في المراحل المتقدمة من حياتها إلى فترة ضوئية قصيرة وذلك للمساعدة على انتقال المواد الكربوهيدراتية من المجموع الخضري إلى أماكن التخزين.

هذا ويعتبر الضوء غير ضروري في نهاية مرحلة تكوين الأعضاء الادخارية لبعض النباتات كالقرنبيط حيث تغطى أقراص القرنبيط بالأوراق الخارجية للنبات لمنع وصول أشعة الشمس إلى القرص الزهري.

أما بالنسبة للنباتات التي تستعمل ثمارها في التغذية فتعتبر مرحلة تشكل الأعضاء التكاثرية شديدة الحساسية لقلة الإضاءة، إذ يتأخر تكوين الأعضاء التكاثرية وحمل الثمار وتتساقط كذلك البراعم الزهرية والعقد الصغيرة عند ضعف أو قلة الإضاءة.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

وزارة التعليم العالي تكرم جامعة العميد لحصولها على جائزة المكتبة الأكاديمية المتميزة

جمعية العميد تناقش استعداداتها لانطلاق فعاليات المؤتمر العلمي الرابع لإحياء تراث أمير المؤمنين (عليه السلام)

أكاديمية التطوير الإداري تواصل برنامج الخطة الخمسينية لعدد من ملاكات العتبة العباسية المقدسة

المجمع العلمي يواصل تقديم دورته التطويرية لعدد من الملاكات التربوية في الديوانية

المزيد

الآخبار الصحية

الرياضة وحدها لا تكفي.. كيف يؤثر الجلوس الطويل على الصحة؟

دراسة: بدائل السكر ليست آمنة على الكبد

تفاحة قبل النوم.. عادة بسيطة مفيدة أم خطر على الصحة؟

احذر مشاركتها مع الآخرين.. 3 أدوات شائعة قد تنقل أمراض خطيرة

المزيد

الآخبار التكنلوجية

الهنغاري لاسلو كراسناهوركاي يفوز بجائزة نوبل للآداب 2025

رسميا.. إعلان الفائز بجائزة نوبل للسلام لعام 2025

باحثون: تشات جي بي تي ونماذج الذكاء الاصطناعي يمكن "تسميمها"

عالمان في الأعصاب يرفعان دعوى قضائية ضد شركة آبل

المزيد

مواضيع ذات صلة

الماء وعلاقته بنمو المحاصيل الخضرية

الغازات وأثرها في نمو وإنتاج المحاصيل الخضرية

العوامل البيئية (الحرارة) وأثرها في نمو وإنتاج المحاصيل الخضرية

العائلة المركبة

السلسفيل الأسود

توزيع المحاصيل في العالم والعوامل المؤثرة عليها

توزيع المحاصيل الهامة في العالم

العوامل التى تؤثر على توزيع المحاصيل في الوطن العربي

توزيع بعض المحاصيل الهامة في الوطن العربي

توزيع المحاصيل بمصر والعوامل المؤثرة عليها

تقسيم المحاصيل

العوامل الجوية (المناخية) وعلاقتها بانتاج المحاصيل