درسنامه آموزشی دانش فنی تخصصی کلاس دوازدهم امور باغی

واحد یادگیری 6: هواشناسی و اقلیم

اقلیم کشاورزی، شاخص‌های اقلیم کشاورزی و نواحی اقلیم کشاورزی:

مقدمه:

در سال 1978 سازمان خواروبار جهانی (FAO) (Food and Agriculture Organization) به منظور بهینه‌سازی استفاده از زمین، آب و سایر منابع، مدلی را تحت عنوان (A.E.Z) (Agro- Ecological zones) سامانه منطقه‌ای کشاورزی- اکولوژیکی یا پهنه‌بندی اکولوژیکی- کشاورزی ارائه کرد. فائو پس از تحقیقات و آزمایش‌های فراوان در سال 1983 بهره‌گیری از این مدل را برای تمامی کشورها توصیه نمود. از آن به بعد چندین برنامه به منظور پشتیبانی از مطالعاتی که امکان ارائه پیش‌بینی و یا برآوردهایی در زمینه چگونگی توسعه کشاورزی در قرن 21 را داشتند و یا اینکه چه مکان‌هایی پتانسیل لازم جهت امنیت غذایی در کشورهای در حال توسعه را دارا هستند به انجام رساند. این مدل شامل سه بخش اصلی به شرح زیر است:

1- شناسایی ویژگی‌های محلی مرتبط با تولیدات کشاورزی نظیر اقلیم، منابع آب، خاک و شرایط فیزیکی به کمک سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) (Geographic information systems) و پهنه‌بندی مناسب آن‌ها.
2- شناسایین یازها و محدودیت‌های محصولات کشاورزی با توجه به منابع فوق‌الذکر و هماهنگ‌کردن آن‌ها با شرایط مدیریتی و شرایط فرضی تغییر اقلیم.
3- ارائه ساختاری مناسب در راستای کاربری اراضی، نظیر تعیین ویژگی‌های حاصل‌خیزی زمین، توسعه منطقه با کشت آبی یا دیم، نیاز آیش، تخمین گنجایش جمعیتی و بهینه‌سازی کاربرد منابع زمین و آب.

پروژه اصلی پهنه‌بندی اکولوژیکی کشاورزی فائو، آخرین تلاش در زمینه کاربرد آمایش سرزمین در یک مقیاس قاره‌ای بود. روش به کاررفته در این طرح در کمی نمودن پارامترهای اقلیم، خاک و سایر پارامترهای فیزیکی که در برآورد حاصلخیزی محصولات تعیین‌کننده هستند، بسیار مؤثر خواهد بود. نواحی اکولوژیکی کشاورزی به نواحی گفته می‌شود که دارای خصوصیات اقلیمی، خاکی و ویژگی‌های طبیعی یکسان هستند. در حالی که مفهوم AEZ در اصل مفهومی ساده است. اما روش انجام آن توسط فائو در قالب رایانه، نرم‌افزار و سخت‌افزارهای رایانه‌ای طراحی شده است. اساس تحلیل‌ها که شامل ترکیب لایه‌های اطلاعات فضایی به منظور تعیین نواحی مستعد کشاورزی است، با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) امکان‌پذیر می‌گردد. بیشترین تحقیقات پیشرفته AEZ از به هم پیوستن مجموعه‌ای از پایگاه‌های داده مرتبط با (GIS) و مدل‌های ویژه رایانه‌ای که قابلیت استفاده همزمان را در مدیریت منابع طبیعی و تخصیص کاربری اراضی دارد، شکل گرفته است. تعیین پتانسیل اقلیم مناسب برای رشد یک محصول، مقدمه و پیش نیاز آمایش سرزمین و مطالعات الگوی کشت منطقه‌ای نیز محسوب می‌گردد. گیاهان زراعی برای رشد و نمو و تکامل مراحل رشدی خود نیازمند شرایط مناسب محیطی، هوا، آب و خاک می‌باشند. تنوع شرایط مطلوب گیاهان باعث گسترش انواع گونه‌ها در جهان گردیده است. طبقه‌بندی اقلیمی- کشاورزی (Bioclimatic) مدلی کاربردی است که مطالعات آن به امکانات وسیعی نیاز ندارد. در این روش ابتدا مناطق باتوجه به آمار بلند مدت پارامترهای جوی مؤثر بر رشد و نمو محصولات موردنظر، کمینه و بیشینۀ دما، بارندگی و رطوبت نسبی طبقه‌بندی شده و آنگاه با درنظر گرفتن شرایط موردنیاز محصول، نظیر آستانه‌های گرمایی، طول دوره رشد و نیاز آبی، پهنه‌های مساعد و مناسب کشت محصول خاص مشخص می‌گردد.

فوائد ناحیه‌بندی اقلیمی کشاورزی از دیدگاه هواشناسی کشاورزی

- عدم تمرکز فعالیت‌ها در سازمان مرکزی
- تعیین محصولات غالب در هر ناحیه
- ارائه آیین نامه‌های یکسان برای هر ناحیه
- گسترش شبکه خودکار هواشناسی کشاورزی بر اساس قانون «نخست کشاورز»
- برگزاری جلسات در هر ناحیه و بررسی راهکارهای کمک به کشاورز
- ایجاد مراکز تخصصی هواشناسی کشاورزی

قانون نخست: شناسایی ویژگی‌های محلی مرتبط با تولیدات کشاورزی نظیر اقلیم، منابع آب، خاک و شرایط فیزیکی به کمک سامانه اطلاعات جغرافیای (GIS) و پهنه‌بندی مناسب آن‌ها. 

ناحیه هواشناسی کشاورزی

اقلیم کشاورزی به عنوان مجموعه شرایط اقلیمی که امکان کاشت اقتصادی گونه‌های گیاهی را فراهم می‌سازد، تعریف می‌گردد و هدف از آن تعیین مقادیر شدت، مدت، فراوانی و لحظه وقوع شرایط و یا اثرات تدریجی شرایط اقلیمی بر روی موجودات زنده و خاک را بیان می‌کند. شاخص‌های اقلیم کشاورزی بیان کمی رابطه بین اقلیم و تولیدات کشاورزی است این مفهوم توسط متخصصین اقلیم کشاورزی که طبقه‌بندی‌های اقلیمی مرسوم را ارزیابی و آن‌ها را به علت نارسایی‌های زیادی در حل مسائل علمی کشاورزی رد کردند، مطرح گردید. بر اساس این شاخص‌ها، نواحی اقلیم کشاورزی بر مبنای مناطق همگن زراعی تعیین می‌شوند و نواحی اقلیم کشاورزی و مسائل آن را روشن می‌سازد. هدف از ناحیه‌بندی اقلیم کشاورزی تعیین نواحی آگروکلیمائی و ارزیابی این نواحی بر مبنای مطلوبیت نسبی آن‌ها جهت کاشت انواع مختلف محصولات کشاورزی است. این کار شامل جداسازی واحدهای آگروکلیمائی (کمربندها، مناطق، بخش‌ها و نواحی) است که منابع اقلیمی متفاوتی دارند. ناحیه‌بندی اقلیم کشاورزی در دو قالب ناحیه‌بندی اقلیم کشاورزی عام و خاص انجام می‌پذیرد. در ناحیه‌بندی اقلیم کشاورزی عام بدون در نظر گرفتن نیاز اقلیمی گیاه خاص، نسبت به شناسایی قابلیت‌ها و محدودیت‌های اقلیم کشاورزی و پهنه‌بندی آن‌ها در مقیاس قاره‌ای، کشوری و محلی اقدام می‌گردد. در ناحیه‌بندی اقلیم کشاورزی خاص، این پهنه‌بندی بر اساس نیاز اقلیمی هر یک از گیاهان، نسبت به پهنه‌بندی قابلیت‌ها و محدودیت‌های اقلیم کشاورزی آن گیاه اقدام می‌شود. شاخص‌های اقلیم کشاورزی اثر شرایط جوی را در مراحل مختلف رشد و نمو محصول منعکس می‌سازد. شاخص‌های آگروکلیمائی همچنین در ارزیابی منابع آگروکلیمائی در مقیاس‌های مختلف فضایی، در برنامه‌ریزی‌های کاشت محصول، میزان ریسک کاشت محصولات و تعیین فصول رویشی محصول سودمند است، بنابراین درک و فهم کاربردهای شاخص‌های مختلف آگروکلیمائی در تعیین ویژگی‌های مطلوبیت اقلیم کشاورزی برای فعالیت‌های کشاورزی بسیار ضروری است. ناحیه‌بندی اقلیم کشاورزی در برنامه‌ریزی‌های توسعه یکنواخت کشاورزی در سطح استان‌ها، طرح‌ریزی مناسب‌ترین الگوی زراعی، تولید تخصصی محصولات زراعی، تکنیک‌های مدیریت خاک و تعیین عملیات زراعی سودمند به متخصصان و فعالان بخش کشاورزی و باغداری کمک می‌نماید.

به ایستگاه‌ها و ادارات هواشناسی کشاورزی که در یک ناحیه اقلیمی قرار دارند و بر روی محصولات مشترک مطالعه می‌نمایند ناحیه هواشناسی کشاورزی گفته می‌شود.

روش تعیین نواحی

برای تعیین نواحی هواشناسی کشاورزی از شاخص‌های دما، بارش، ارتفاع از سطح دریا، نوع محصول و نظرات کارشناسی بهره گرفته شده است. بر این اساس کشور ایران به شش ناحیه تقسیم می‌شود.

تصویر نواحی 6 گانه

جهت این امر بر اساس پارامترهای بارش، دما و ارتفاع و با استفاده از روش‌های درون‌یابی اقدام به پهنه‌بندی این فاکتورها در ایران گردید. در نهایت با استفاده از شاخص‌های مذکور و نظریات محلی و کارشناسی 6 ناحیه در ایران تفکیک گردید:

در بسیاری از کاربردها در مهندسی و علوم پایه تعدادی نقاط معلوم در دسترس است، مانند داده‌های به دست آمده از آزمایش یا نمونه‌برداری. در چنین مواردی سعی می‌شود تابعی یافت که حتی‌المقدور به داده‌ها نزدیک‌تر باشد. یکی از روش‌های یافتن چنین تابعی درون‌یابی می‌باشد که وجه مشخصه این روش آن است که تابع یافت شده از این روش از تمامی نقاط داده شده می‌گذرد.

ناحیه 1:

استان‌های واقع در این ناحیه عبارت‌اند از: شمال استان فارس، کهگیلویه و بویر احمد، چهار محال و بختیاری، شرق خوزستان، غرب اصفهان، همدان، مرکز به سمت غرب استان مرکزی، مرکز به سمت شرق کرمانشاه، لرستان، کردستان، قزوین، قسمتی از زنجان، آذربایجان‌های شرقی و غربی و مرکز به سمت جنوب اردیبل. در این ناحیه اقلیمی 12 مرکز تحقیقات هواشناسی کشاورزی وجود دارد که همگی فعال می‌باشند.

ناحیه 2:

این ناحیه در کناره دریای خزر واقع بوده و بیشتر استان‌های گیلان، مازندران و گلستان را در بر می‌گیرد. در این ناحیه 4 مرکز هواشناسی کشاورزی وجود دارد.

ناحیه 3:

این ناحیه در غرب کشور واقع بوده و بیشتر در شمال خوزستان، استان ایلام و غرب کرمانشاه پراکنده بوده و در این ناحیه 2 مرکز هواشناسی کشاورزی وجود دارد.

ناحیه 4:

این ناحیه در حاشیه خلیج فارس واقع بوده و در مرکز به سمت جنوب خوزستان، استان بوشهر، قسمتی از غرب و جنوب فارس، کل استان هرمزگان و جنوب سیستان و بلوچستان را شامل می‌شود. در این ناحیه 2 مرکز هواشناسی کشاورزی وجود دارد.

ناحیه 5:

در این ناحیه که بیشتر در جنوب استان فارس، مرکز به سمت غرب کرمان و مرکز به سمت غرب استان یزد مرکز اصفهان قسمتی از استان مرکز، مرکز سمنان و قسمت‌های وسیعی از استان خراسان رضوی و شمال خراسان جنوبی پراکنده است 8 مرکز تحقیقات هواشناسی کشاورزی وجود دارد.

ناحیه 6:

این ناحیه بیشتر در شرق و جنوب کرمان، قسمت‌های وسیعی از سیستان و بلوچستان، جنوب خراسان جنوبی، شرق استان یزد، شرق اصفهان و جنوب استان سمنان مشاهده می‌گردد. در این ناحیه کویری از کشور 1 مرکز تحقیقات هواشناسی کشاورزی وجود دارد.

پهنه‌بندی اقلیم کشاورزی ایران با استفاده از روش یونسکو

هدف از پهنه‌بندی اگروکلیمای ایران با روش یونسکو، ارائه تصویری گویا از نقش کلیدی اقلیم در تولیدات زراعی به دست اندرکاران بخش کشاورزی از جمله تولیدکنندگان، محققان، برنامه‌ریزان و تصمیم‌گیران است. نقشه‌های ترسیمی با استفاده از میانگین داده‌های دراز مدت (98- 1973) بارندگی، درجه حرارت، رطوبت نسبی، تشعشع و سرعت باد ایستگاه‌های هواشناسی اصلی داخلی و کشورهای هم جوار از منابع متعدد جمع‌آوری و به محیط GIS وارد شدند. تبخیر و تعرق مطلق (ETP) از داده‌های هواشناسی جمع‌آوری، محاسبه و به اطلاعات قبلی اضافه شد. با استفاده از نرم‌افزارهای محیط GIS و مدل رقومی ارتفاع (DEM) نقشه‌های انفرادی و تلفیقی (هم پوشانی لایه‌های اطلاعاتی) در یک مدل اقلیم- مکان تهیه شدند. نتایج نشان داد که بر مبنای سه معیار اصلی طبقه‌بندی یونسکو یعنی رژیم رطوبتی، تیپ زمستان و تابستان، 28 پهنه اقلیمی در ایران قابل تشخیص می‌باشد که نشانگر تنوع قابل ملاحظه آب و هوایی ایران می‌باشد. از این تعداد 6 ناحیه (منطقه خشک با زمستان خنک و تابستان گرم، منطقه خشک با زمستان خنک و تابستان خیلی گرم، منطقه خشک با زمستان معتدل و تابستان خیلی گرم، منطقه نیمه خشک با زمستان سرد و تابستان گرم، منطقه نیمه خشک با زمستان خنک و تابستان گرم، منطقه نیمه خشک با زمستان سرد و تابستان معتدل) بیش از 90 درصد کشور را شامل می‌شود. این مطالعه نشان داد که استفاده از روش یونسکو برای تهیه نقشه‌های آب و هوایی کاربرد داشته و اطلاعات آن برای بهره‌برداران و تصمیم‌گیران قابل استفاده می‌باشد.

مطالعه اثرات تغییر اقلیم بر محصولات کشاورزی و شاخص‌های اقلیمی کشاورزی می‌تواند موجب بهبود و توسعه راهبردهای مدیریتی در ارتباط با نیازهای مهم کشاورزی در دهه‌های آینده و اتخاذ روش‌های سازگاری و کاهش اثرات سوء تغییر اقلیم بر بخش کشاورزی گردد.

جدول اقلیم پنج گانه ایران و درختان قابل کشت در هر منطقه

ردیف	نوع اقلیم	درختان قابل کشت	مناطق و شهرستان‌های مربوط به اقلیم
1	سردسیر شمالی و ارتفاعات بالای 1500 متر	سیب، گلابی، به، هلو، آلو، گوجه، گیلاس، آلبالو، زردآلو، گردو، بادام و فندق (انگور نیز در این اقلیم به مقیاس زیاد کشت می‌شود)	الف) منطقه شمالی غربی: حومه تبریز، مرند، اردبیل، سراب، آذرشهر، زیرج رود، حومه مراغه، میاندوآب، مهاباد، ارومیه، سلماس، خوی، ماکو، اهر، مشکین شهر، مغان و قسمتی از اردبیل و سراب ب) منطقه شمال شرقی: درگز و اطراف مشهد، نیشابور، تربت حیدریه، شاهرود، شیروان، قوچان، بجنورد، اسفراین، درگز ج) منطقه شمال مرکزی: شامل قزوین، زنجان، ابهر، کرج، شهریار، دماوند، طالقان و شمیرانات د) منطقه غرب: شامل همدان، ملایر، تویسرکان، نهاوند و اطراف کرمانشاه، پاوه کرند، ایلام، خرم آباد، بروجرد، سنندج، بیجار، سقز، بانه و مریوان ه) منطقه جنوب مرکزی: شامل اطراف اصفهان، گلپایگان، خوانسار، شهرضا، کاشان، نطنز، سمیرم، شهرکرد، کوهستانات یزد و) منطقه جنوب شرقی و فارس: شامل آباده، اقلید، ابرکوه، اردکان، لوانات کهگیلویه، بافت، جبال بارز ساردویه، راین، اطراف زاهدان و اطراف تفتان (خاش)
2	نیمه سردسیری و خشک فلات مرکزی	انگور، انار، انجیر، پسته	اطراف قم، کاشان، گرمسار، ورامین، ساوه، یزد، رفسنجان، زرند، سیرجان، اطراف کرمان، سمنان، دامغان، تربت جام، مه ولات، اطراف سرخس، اصطهبانات، نیریز، فسا و اطراف شیراز
3	نیمه گرمسیری ساحلی و جلگه‌های خاص داخلی	انواع مرکبات: لیمو، پرتقال، نارنگی، گریپ فروت، نارنج و دیگر انواع میوه‌جات نیمه گرمسیری از قبیل خرمالو (خرما در جنوب این اقلیم نیز وجود دارد)	الف) قسمت‌های ساحلی بحر خزر از آستارا تا گرگان شامل رشت، رودبار، رامسر، آمل، بابل، ساری، بهشهر و قسمتی از گرگان ب) جلگه خوزستان: شامل دزفول، شوش، اطراف اهواز و رامهرمز ج) قسمت‌های جنوبی فارس: شامل کازرون، قیر، کارزین، جهرم، داراب د) جلگه‌های جنوبی کرمان و بلوچستان شامل: جیرفت، حاجی آباد، ارزوئیه، سیاهو، ایرانشهر، پیک شهر، قصر قند
4	گرمسیری و خشک	خرما	حوزه ساحلی خلیج فارس از ساحل اروندرود تا گواتر بلوچستان شامل خرمشهر، آبادان، بهبهان، شوشتر تا بوشهر، برازجان و جلگه‌های داخلی ساحل خلیج فارس و بحر عمان تا لنگه و بندرعباس
5	گرمسیری و مرطوب	خرما، موز، انبه، پاپایا، گوآوا و غیره	حوزه میناب، رودان، چابهار و تیس، جلگه دشتیاری و راسک و باهو کلات تا دره سرباز

کشاورزی در جهان و ایران

کشاورزی از مهم‌ترین فعالیت‌های اقتصادی انسان در سطح کره زمین است که با روی‌آوردن انسان به این فعالیت فصل جدیدی از زندگی در تاریخ بشری آغاز شد. (یک جانشینی و تمدن)

کشاورزی هم اکنون مهم‌ترین فعالیت اقتصادی در جهان است و یک سوم کل خشکی‌های روی زمین را در بر می‌گیرد؛ 45 درصد جمعیت شاغل را به کار گرفته است. که این مقدار در کشورهای در حال توسعه بیشتر است و بیشترین سهم از درآمد ملی را تشکیل می‌دهد.

طبق بر آوردهای به عمل آمده بیش از 250 میلیون نفر در سراسر جهان به کار کشاورزی اشتغال دارند و گیاهان بسیار متنوعی (حداقل 1000 گونه) را با بهره‌گیری از شیوه‌های متفاوت کشت‌وکار می‌نمایند.

کشاورزی تنها فعالیتی است که کمترین آسیب را به طبیعت وارد می‌سازد، اما از شرایط طبیعی به ویژه آب و هوا به شدت تأثیر می‌پذیرد.

عمده زمین‌های زراعی در ایران:

ایران از نخستین کشورهایی در جهان است که کشاورزی و زراعت در آن آغاز گردیده است. در قرن اول پیش از میلاد ایرانی‌ها همه درختان میوه‌ای را که در یونان کشت می‌شده (به استثنای زیتون کشت می‌کرده‌اند). با هجوم اسکندر، کشاورزی ایران رو به زوال گذاشت و بسیاری از مزارع از بین رفت و این وضع تا زمان به حکومت رسیدن اردشیر بابکان ادامه یافت. ساسانیان به بازسازی قنات‌ها و تشویق و گسترش کشاورزی، باغبانی و دامپروری پرداختند. پس از ساسانیان تا حمله مغول، کشاورزی ایران به تناوب دچار رکود (در زمان بنی امیه و پیشرفت در زمان بنی عباس و حکومت‌های محلی) گردید. دانشمندان این سرزمین در خلال مطالعه درباره ویژگی دارویی گیاهان به امور کاملاً فنی نیز می‌پرداختند و دستگاه‌هایی برای بهره‌برداری از آب تهیه دیدند که از آن جمله می‌توان حفر قنوات را نام برد. تقریباً یک سوم زمین‌های ایران قابلیت کشاورزی دارند؛ اما به دلیل نامناسب‌بودن توزیع آب در بیشتر نواحی، در اکثریت زمین‌های قابل کشت در ایران کشت و زراعت انجام نمی‌شود. فقط 12 درصد از آن تحت عملیات کشاورزی می‌باشد (شامل باغات، تاکستان‌ها و زمین‌های قابل کشت) اما کمتر از یک سوم از زمین‌های قابل کشت تحت آبیاری بوده و مابقی تحت کشاورزی خشک می‌باشند. همچنین شمال و شمال غرب ایران دارای خاک حاصل‌خیز هستند.

با وجود اینکه ایران کشور وسیعی است، روی هم رفته خاک ایران برای کشاورزی در ابعاد بزرگ آن چنان مناسب نیست. و تنها کمتر از 200 هزار کیلومتر مربع تحت عملیات کشاورزی می‌باشد. هنوز 63 درصد زمین‌های با ظرفیت کشت و زرع دست نخورده هستند. در ایران از 50 تا 60 در صد ظرفیت و استعداد زمین‌هایی که تحت عملیات کشاورزی است (185 هزار کیلومتر مربع) استفاده می‌گردد. در ایران هم زمین‌های نیاز به آبیاری و هم زمین‌های باران سیر وجود دارد. زمین‌های زیرکشت ایران در حدود شانزده میلیون هکتار برآورد می‌شود و از این زمین‌ها حدود نیمی از آن کشت آبی و نیمی دیگر به‌صورت دیم کشت می‌شود.

افزایش عملکرد تولیدات زراعی و باغی در واحد سطح، به کارگیری بذور مقاوم به خشکی و کم آبی، اجرای طرح الگوی کشت متناسب با وضعیت خاک و آب، توسعه باغ‌ها در اراضی شیب‌دار، توسعه کشت‌های متراکم و گلخانه‌ای و انتقال کشت سبزی و صیفی به گلخانه‌ها از جمله اولویت‌های وزارت جهاد کشاورزی بوده است. با تأمین به موقع و با کیفیت نهاده‌ها (کود، بذر، تسهیلات، مکانیزاسیون و…) در دو سال منتهی به سال 93 تولیدات زراعی از 68 میلیون تن در سال 92 با رشد 8 درصدی به بیش از 73 میلیون تن در سال 93 افزایش یافته است. همچنین، تولیدات باغی نیز از 15 میلیون و 950 هزار تن با افزایش 2 درصدی به 16 میلیون و 300 هزار تن رسیده است. در مجموع، تولیدات کشاورزی از 96/8 میلیون تن در سال 1392 با 6/6 درصد رشد به بیش از 103 میلیون تن در سال 1393 رسیده است.

هواشناسی کشاورزی:

هواشناسی کشاورزی مهم‌ترین فراموش شده بخش کشاورزی است. خشکسالی در سال‌های اخیر تجاری زیادی را به مسئولان آموخت. شاید یکی از مهم‌ترین آن‌ها این بود که اگر به مبحث هواشناسی کشاورزی بیش از این بها داده می‌شد و تنها به یک پیش‌بینی اشتباه بسنده نمی‌شد، اکنون بسیاری از تمهیدات برای گذراندن این دوره و تأمین مایحتاج به قیمت ارزان‌تر فراهم می‌شد. اما این اتفاق نیفتاد تا عملاً نه تنها برنامه‌های خودکفایی محصولات استراتژیک صورت نگیرد، بلکه درست با یک شوک بزرگ در تأمین موادغذایی جامعه مواجه شویم.

هواشناسی کشاورزی، شاخه‌ای از هواشناسی کاربردی است که بررسی و مطالعه اثرات مختلف عناصر آب و هوایی، هیدرولوژیکی و خاک را بر تولیدات کشاورزی اعم از زراعی، باغی، دامی، مرتع، جنگل و آبزیان مورد تحلیل قرار می‌دهد. هواشناسی کشاورزی، علمی میان رشته‌ای شامل علوم جوی و خاکی است که مرتبط با محیط شیمیایی و فیزیکی بوده و در برگیرنده علوم گیاهی و جانوری (شامل بیماری‌شناسی، حشره‌شناسی، پارازیت‌شناسی و...) است که مرتبط با بیوسفر هستند.

موضوع عمده هواشناسی کشاورزی ارتباط بین محیط فیزیکی و پاسخ‌های بیولوژیکی تحت شرایط طبیعی است. دامنه مطالعات هواشناسی کشاورزی از اعماق خاک جایی که ریشه گیاهان جهت جذب آب و عناصر غذایی توسعه می‌یابند تا کیلومترها بالاتر از سطح زمین جایی که که گرده‌های گیاهی وجود دارد را در بر می‌گیرد. کاربردهای عملی علم هواشناسی کشاورزی، در حفاظت یا اجتناب از خطرات نامطلوب اقلیمی است.

امروزه اطلاعات مربوط به وضع رویش گیاهان، پیش‌بینی مقدار عملکرد، مقدار و دوره آبیاری، تهیه دستورالعمل‌های مربوط به حفاظت گیاهان در مقابل پدیده‌های نامساعد جوی (یخبندان‌های دیررس، بادهای شدید، خشکسالی، دماهای زیاد) در ارتباط با هواشناسی کشاورزی می‌باشد. تحقیق در مورد تعدیل مصنوعی آب وهوا (ایجاد کمربندهای حفاظتی، آبیاری، گلخانه‌ها) و همچنین شرایط میکروکلیمائی ایجادشده در پناهگاه‌ها و فضاهای سربسته توسط متخصصین هواشناسی کشاورزی صورت می‌گیرد.

جهت دست‌یابی به اهداف فوق‌الذکر سازمان هواشناسی کشور از سال‌ها قبل اقدام به تأسیس مراکز تحقیقاتی هواشناسی کشاورزی نموده که عمدتاً در مراکز تحقیقات کشاورزی کشور مستقر می‌باشند و اهم فعالیت‌های این نوع ایستگاه‌ها تحقیقاتی عبارت‌اند از:

1- انجام دیدبانی‌های جوی
2- انجام دیدبانی‌های رشد و نمو محصولات (فنولوژی و بیومتری)
3- تعیین میزان رطوبت در اعماق مختلف خاک
4- تعیین وضعیت سله، پوکی و عمق و شدت یخبندان خاک
5- تهیه بولتن‌های ده روزه، ماهانه و فصلی محصولات تحت مطالعه
6- تهیه بولتن‌های علمی و ترویجی محصولات مختلف
7- انجام طرح‌ها و پروژه‌های مطالعاتی و تحقیقاتی
8- اندازه‌گیری بارش و دما در ایستگاه‌های خرد اقلیم

با توجه به تغییر نیازهای کاربران این بخش این سازمان اقدام به تدوین برنامه پنج ساله هواشناسی کشاورزی نموده که این برنامه دارای 3 محور اصلی به قرار زیر می‌باشد:

1- اصلاح امور پایه هواشناسی کشاورزی
2- ارتقای خدمات‌رسانی به کاربران
3- تحقیقات و پژوهش‌های کاربردی هواشناسی کشاورزی در این برنامه علاوه بر اندازه‌گیری‌های زمینی، تکنیک‌های جدید و فناوری‌های نوین نیز جهت ارائه بهتر خدمات به کاربران گنجانده شده است. در این برنامه سازمان هواشناسی کشاورزی با تلفیق سطوح ماکرو (تصاویر ماهواره‌ای)، مزو (ایستگاه‌های هواشناسی اصلی و تکمیلی) و میکرو (ایستگاه‌های هواشناسی کشاورزی) در جهت استفاده بهتر از اقلیم و افزایش عملکرد برنامه 5 ساله دارد.

اهداف هواشناسی کشاورزی:

میدان عمل این علم از لایه خاکی که در عمیق‌ترین ریشه‌های گیاهی قرار دارد تا لایه هوایی که در نزدیکی سطح زمین است و در آن محصولات زراعی و درختان میوه می‌رویند و حیوانات زندگی می‌کنند و دارای بالاترین اهمیت از نظر بیولوژی کشاورزی است، گسترش می‌یابد.

کاربرد هواشناسی کشاورزی:

1- ایجاد رابطه با سایر علوم
2- کسب اطلاعات دقیق از وضع جوی و آب و هوایی برای تولیدات کشاورزی
3- لزوم تنظیم سیستم زراعی با عوامل محیطی هواشناسی کشاورزی و وضع خاک
4- تعیین نیازهای آبیاری محصولات کشاورزی، تاریخ کشت آن‌ها، کوددادن، کنترل آفات و بیماری‌های گیاهی

وظیفه هواشناسی کشاورزی:

وظیفه اصلی هواشناسی کشاورزی عبارت است از تقویت تولیدات کشاورزی و حیوانی به منظور تطبیق کلیه عملیات زراعی با ویژگی‌های شرایط جوی و در نتیجه استفاده از منابع اقلیمی به بهترین وجه.

اهمیت آمار وضع جوی آب و هوا در تعیین نیازهای آبیاری:

تعداد دفعات آبیاری و میزان آن‌ها بستگی به نیازهای اکولوژیکی و فیزیولوژیکی محصولات دارد. نیازهای آبیاری را در فصول مختلف می‌توان با اندازه‌گیری تبخیر و تعرق واقعی که با تبخیر و تعرق بالقوه ارتباط دارد؛ تعیین نمود. آبیاری برای تنظیم دمای سطح خاک و دمای لایه هوای بالای آب و برای اجتناب از گرم‌شدن بیش از اندازه ریشه‌ها و برگ‌ها استفاده می‌شود، آبیاری را باید اغلب در موقع شب و هنگامی که هوا نسبتاً آرام است؛ انجام داد. زیرا هوای گرم و حرکت شدید و متلاطم هوا و تشعشع شدید آفتاب در روز، اتلاف آب را از طریق تبخیر تشدید می‌نماید. لازم است ثبت دقیق پارامترهای هواشناسی در طی دوره‌های قبل از آبیاری و همچنین در فواصل بین آبیاری‌ها صورت گیرد.

تأثیر وضع جوی بر روی تاریخ کاشت: 

دوره‌های بحرانی یک نوع گیاه، توزیع ناحیه‌ای آن نوع را تعیین می‌نماید. هر یک از گیاهان در کد ژنتیک خود دارای آستانه‌های تحمل نسبت به مقادیر گرمایی انتهایی و ابتدایی مقدار معینی از رطوبت می‌باشند. اپتیمم بیولوژیکی، بین این مقدار ابتدایی و انتهایی قرار دارد. رژیم حرارتی و رطوبتی خاک‌ها در طی دوره برداشت محصول و تکامل مراحل اولیه فنولوژ کیی بر روی قدرت حیاتی گیاه در تمام دوره رویشی تأثیر می گذارد.

پژوهش‌هایی تحت شرایط مصنوعی یا طبیعی در مورد پیش‌بینی رشد و نمو اندام‌ها تحت تأثیر درجات مختلف استرس انجام شده که توسط عوامل هواشناسی و همچنین اثرات جمعی وضع جوی بر رشد و نمو و قابلیت محصول‌دهی نباتات و قدرت تولیدی حیوانات متمرکز بوده‌اند. با در نظر گرفتن اثر شدید عوامل اقلیمی بر گیاهان و حیوانات انتظار می‌رود که کشاورزی نوین بتواند ارقام جدید گیاهان و نژادهای انتخابی حیوانات را که به بهترین وجهی با محیط مطابقت داشته باشند، تولید کند.

تغییر الگوی کشت کشاورزان یکی از راهکارهایی است که اکثر کارشناسان برای کاهش خسارات ناشی از خشکسالی پیشنهاد و بر اجرای آن تأکید دارند. با توجه به اینکه امروزه عملکرد محصولات زراعی به ظرفیت پتانسیل خود نزدیک می‌شوند تولیدات کشاورزی در مقابل آب و هوا آسیب‌پذیرتر شده‌اند. از طرفی تأثیر آب و هوا بر عملکرد هر گیاه متفاوت است. عملکرد غلات، گیاهان علوفه‌ای و میوه‌ها هر کدام از طریق خاصی تحت تأثیر آب و هوا قرار می‌گیرند. الگوی کشت در زراعت دیم می‌تواند با توجه به میزان بارندگی از طریق تغییر کشت‌های پرمصرف به کشت‌های کم مصرف و جایگزین‌کردن محصولاتی مثل کنجد و آفتابگردان انجام شود. در ایران در زمینه تغییر الگوی کشت محصول ذرت اتفاق خوبی که افتاد جایگزین‌کردن ارقام میان رس به جای ارقام دیررس بود. استفاده از دانش بومی و تجربه پیشینیان در بسیاری موارد حائز اهمیت است چرا که آن‌ها بی دلیل گیاهانی مثل گندم و جو و زیره سبز را انتخاب نکردند بلکه تجربه چندین هزار ساله به آن‌ها این مطلب را دیکته کرده که این گیاهان در شرایط خشکسالی می‌توانند با حداقل نیاز آبی، تولید داشته باشند. همچنین بر اساس نتایج مطالعات مختلف می‌توان ارقام هیبربد و واریته‌هایی را تولید نمود که قادر به تحمل ژنتیکی تنش‌های اقلیمی از قبیل خشکی، گرما و نظایر آن باشند. بنابراین لازم است به منظور بهره‌برداری مناسب از عوامل تولید و حصول بازده اقتصادی مطلوب، از کشت و زرع محصولاتی برای کاشت در مزرعه انتخاب شوند که با شرایط اقلیمی منطقه سازگار باشند. تغییرات آب و هوایی و به‌طور کل گرم‌شدن زمین در بسیاری از مناطق الگوی کاشت محصولات زراعی را تحت تأثیر قرار داده است و مطالعات نشان می‌دهد که 2 درجه افزایش میانگین دمای مطلوب سبب کاهش عملکرد برنج تا 750 کیلوگرم در هکتار شده و همچنین 0/5 درجه سانتی‌گراد افزایش میانگین دمای زمستان سبب کاهش عملکرد گندم تا 0/45 تن در هکتار خواهد شد و احتمالاً تا چند سال آینده به علت کوتاه‌شدن فصل رشد در بعضی از مناطق برخی از محصولات از الگوی کاشت حذف خواهند شد.

هواشناسی کشاورزی

هواشناسی کشاورزی یکی از علوم هواشناسی است، این علم از تأثیر متقابل عوامل هواشناسی و کشاورزی اعم از باغبانی و دامپروری بحث می‌نماید. توسعه بسیار زیاد پژوهش در دهه‌های اخیر منتهی به پیدایش علوم حاشیه‌ای شده است که با اتکا به پیشرفت‌های رشته‌های مربوط، میدان را برای پژوهش‌ها و روش‌های مناسب آماده نموده‌اند. هواشناسی کشاورزی یا اگرومتئورولوژی یکی از این علوم حاشیه‌ای است که از تأثیر متقابل عوامل هواشناسی و کشاورزی (گیاه و دام) بحث می‌نماید. هدف علم هواشناسی کشاورزی، کشف و تعریف چنین اثرها و لذا کاربرد دانش هواشناسی در کشاورزی عملی است. وظیفه اصلی هواشناسی کشاورزی و حیوانی (کمی و کیفی) به منظور تطبیق کلیه عملیات زراعی با ویژگی‌های شرایط جوی و در نتیجه استفاده از منابع اقلیمی به بهترین وجه می‌باشد.

علوم مرتبط با هواشناسی

هواشناسی کشاورزی در انجام وظایف خود با رشته‌های زیر ارتباط نزدیکی دارد که عبارت‌اند از:

1- هواشناسی عمومی و اقلیم‌شناسی که از مطالعه پدیده‌های جوی بحث می‌کند.
2- بیولوژی کشاورزی (Agrobiology) و فیزیولوژی گیاهی که از عکس‌العمل گیاه نسبت به شرایط فیزیکی محیط بحث می‌نماید.
3- زراعت یا (Agronomy) که از نقش فنون کشاورزی در اصلاح شرایط رویشی و اکولوژیکی گفت‌وگو می‌کند.
4- پدولوژی (Pedology) که از رژیم هیدروترمال (آبی- حرارتی) خاک بحث می‌کند. 
5- فنولوژی (Phenology) که از مراحل مختلف رشد و نمو گیاه (مراحل رویشی گیاه) و سیکل‌ها یا چرخه‌های بیولوژیک از قبیل (جوانه‌زدن، سبزکردن، گل‌کردن، رسیدن، تولد و تناسل حیوانات اهلی و مراحل مختلف آفات و امراض دامی و گیاهی) که تمام آن‌ها توسط آب و هوا تعیین می‌شوند؛ مورد مطالعه قرار می‌دهد.
6- جغرافیای کشاورزی که با توسعه تاریخی انواع محصولات و تجزیه و تفکیک ناحیه‌ای آن‌ها و منطقه‌بندی کشاورزی ارتباط دارد. (که درباره ناحیه‌بندی اقلیمی با استفاده از داده‌های هواشناسی بحث می‌کند.)

با استفاده از اطلاعات لازم که از سایر رشته‌ها فراهم می‌گردد، هواشناسی کشاورزی این رشته‌ها را با نتیجه‌گیری‌های حاصل در تحقیقات خود تکمیل و توسعه می‌دهد. در بین این اقدامات انجام شده به منظور برآورده‌کردن نیازهای مذکور تعیین منطقی مناطق مناسب تولیدات کشاورزی با استفاده از Pedoclimatic (در نظرگرفتن خصوصیات خاک و آب و هوا) و مشخص‌نمودن منطقی عملیات زراعی مناسب بر اساس شرایط اکولوژیکی موجود حائز اهمیت خاص می‌باشد.

در هر حال یکی از مفیدترین گرایش‌های علم هواشناسی، هواشناسی کشاورزی است که کاربرد آن در بخش کشاورزی از مرحله کاشت تا برداشت محصول و انبارکردن آن بسیار زیاد می‌باشد و در واقع کشاورزی نوین بدون مطالعه دائمی شرایط کشاورزی و اقلیمی و خاک‌شناسی قابل تصور نیست.

اهمیت وضع جوی و آب و هوایی در تولیدات کشاورزی نوین

یکی از عوامل مهم افزایش محصولات کشاورزی، انطباق تکنولوژی با پارامترهای اقلیمی خاص در نواحی کشت می‌باشد. دانستن وضع جوی و اقلیمی و تغییرات دوره‌ای سالانه و چند ساله پدیده‌های هواشناسی و انحرافات آن‌ها از مقدار عادی از جمله نیازهای عمده در کشاورزی مدرن است. در هر مرحله از رشد و نمو و توسعه، موجودات زنده تحت تأثیر شرایط محیط قرار می‌گیرند. وضع جوی بر روی محصولات کشاورزی قبل و بعد از کشت و در دورۀ رشد و نمو و دورۀ رسیدن و زمان برداشت محصول و حتی در مدت انبارکردن تأثیر می‌نماید. عملیات بعد از برداشت محصول از قبیل خشک‌کردن بذرهای میوه‌ها سبزیجات و سایر محصولات کشاورزی انبارشده، تحت تأثیر وضع جوی قرار می‌گیرد. وضع جوی در تغذیه و رشد و نمو و سلامتی و قدرت باروری حیوانات و همچنین در توزیع جغرافیایی آن‌ها مؤثر است. وضع جوی علاوه‌بر اثر مستقیم بر روی حیوانات به‌طور غیرمستقیم از طریق علف‌هایی که حیوانات تغذیه می‌کنند و خاکی که روی آن زیست می‌کنند، بر روی آن‌ها تأثیر دارند. شرایط جوی نه تنها در سیکل یا دورۀ توسعه و رشد و نمو آفات و بیماری‌ها اثر دارد بلکه در اقدامات کنترل‌کننده آن‌ها نیز مؤثرند. توزیع منطقه‌ای و برنامه‌ریزی و احداث ساختمان‌هایی که برای حیوانات و گیاهان طرح‌ریزی شده یا برای ذخیرۀ تولیدات کشاورزی در نظر گرفته شده است بایستی هماهنگی کامل با شرایط اقلیمی داشته باشد.

در پاییزهای خشک بدون باران، هر نوع تأخیر در کاشت گندم متحمل خسارات کمتری در مقایسه با وضع اپتیمم نسبت به خسارتی که احتمالاً در پاییزهای سرد و مرطوب به محصول وارد می‌شود، دارد. کاشت گندم بعد از برداشت محصول ذرت‌های دیررس هیبرید در پاییزهای توأم با بارندگی‌های فراوان باعث تنزل قابل ملاحظۀ عملکرد و حتی از بین رفتن کامل آن خواهد شد.

عوامل و عناصر اقلیمی مؤثر بر فعالیت‌های کشاورزی

نور، دما، بارش، رطوبت نسبی هوا و باد عوامل و عناصر اقلیمی مؤثر بر فعالیت‌های کشاورزی می‌باشند. این عوامل خود تابعی از عرض جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریا، مجاورت با کوه‌ها، فاصله از حجم‌های وسیع آب (دریاچه، دریا، اقیانوس)، جریان‌های هوای دریایی و کویری شدت و جهت باد می‌باشند. تغییرات دراز مدت نور، دما، باران، رطوبت نسبی هوا و باد در هر منطقه محدود بوده و طیف مشخصی دارند و بر روی هم اقلیم آن منطقه را مشخص می‌سازند. دما یکی از عوامل تعیین‌کننده اصلی در جغرافیای گیاهان زراعی است. گیاهان که محور اصلی فعالیت‌های کشاورزی می‌باشند تنها در محدوده درجه حرارت‌های مطلوب که با ساختمان ژنتیکی و فیزیولوژیکی آن‌ها سازگار باشد، می‌توانند رشد خود را آغاز و سپری نمایند. درجه حرارت‌هایی که رشد گیاهان را کند یا متوقف می‌سازند به درجه حرارت‌های بحرانی معروف‌اند که می‌توانند در دوره رشد گیاه صدمات فراوانی به بافت‌های گیاهان زراعی وارد کنند. اکثر گیاهان در منطقه معتدله تا زمانی که درجه حرارت بالاتر از 6 درجه سانتی‌گراد نرسد، رشد نخواهند کرد. در مورد گیاهان گرمسیری این آستانه بالاتر است.

دمای موردنیاز برای کشاورزی

1- متوسط درجه حرارت سالانه
2- متوسط درجه حرارت ماهانه و روزانه
3- میانگین درجه حرارت‌های حداقل و حداکثر
4- میانگین درجه حرارت‌های حداقل و حداکثر مطلق (حداکثر و حداقل دمایی که گیاه موردنظر می‌تواند تحمل کند)

دما می‌تواند تحت تأثیر عوامل عرض جغرافیایی و تغییر زاویه خورشید، مسیر حرکت مراکز پر فشار و کم فشار، جابه‌جایی توده‌های هوا و... قرار گیرد.

بارش یک عنصر آب و هوایی غالب می‌باشد که تراکم و محل استقرار سیستم‌های زراعی و انتخاب عملیات کشاورزی زارع را تحت تأثیر قرار می‌دهد و زمانی که با مقدار کم، تمرکز، نوسان و عدم اطمینان همراه باشد به خطری اقلیمی برای کشاورزی تبدیل می‌گردد.

شناخت دوره‌های بارانی و خشک نیز حائز اهمیت است زیرا این عوامل نقش مهمی در کشاورزی هر منطقه داشته و عامل ایجاد بی نظمی‌های فراوان در بارندگی می‌باشد.‌

میانگین بارش ماهانه، فصلی، سالانه و رژیم بارندگی (فصول و ماه‌های بارش) در زمان رشد گیاه باید مورد بررسی قرار گیرد.

عرض جغرافیایی

عرض جغرافیایی عوامل دیگری را مانند دما، تابش و طول روز را تحت تأثیر قرار می‌دهد. باتوجه به تأثیر این عوامل نوع پوشش گیاهی نسبت به عرض جغرافیایی تغییر می‌کند.

محدوده‌های قطبی گیاهان زراعی منتخب (درجه عرض جغرافیایی، نیم کره شمالی)

نوع گیاه	عرض جغرافیایی
درخت نارگیل	15
نخل روغنی	16
سیسال	19
کاکائو	22
موز	23
کائوچو	25
سیب زمینی شیرین	35
پنبه	38
نیشکر	39
سویا	45
زیتون	45
انگور	51
نیشکر	51
توتون	53
ذرت	54
گندم	63
جو، سیب زمینی	70

ارتفاع

ارتفاع تأثیر زیادی بر نوع کشاورزی دارد. در نواحی کوهستانی فرصت کشت برای کشاورزی محدود است، در حالی که اکثر مناطق بزرگ کشاورزی در دشت‌های کم ارتفاع قرار دارند. افزایش ارتفاع، اثرات نامطلوبی در کشاورزی دارد. همگام با افزایش ارتفاع درجه حرارت کاهش می‌یابد و فصل رشد گیاه کوتاه‌تر می‌شود. نوسانات دمایی، افزایش ابر باعث کاهش دریافت انرژی خورشیدی می‌شود. ارتفاع در کیفیت نور تأثیرگذار می‌باشد؛ بدین ترتیب که در اثر افزایش ارتفاع از سطح دریا، افزایش قابل توجه‌ای در طول موج ماوراء بنفش (280 تا 315 میلی میکرون) است. شدت تشعشع ماوراء بنفش طی روزهای بلند تابستان (خرداد و تیر) نیز با افزایش عرض جغرافیایی زیاد می‌شود. افزایش نور ماوراء بنفش در این طول موج ممکن است سبب کاهش اندازه منفذ روزنه، نقصان فتوسنتز و کاهش رشد گیاه گردد. این واکنش‌ها، با سایر اثرات فیزیکی ناشی از افزایش ارتفاع مانند نقصان دما و کاهش پتانسیل تبخیر و تعرق اثر متقابل نشان داده و واکنش گیاهان مختلف را پیچیده می‌سازد.

باد (Wind)

تفاوت فشار هوا یا حرارت در دو نقطه جغرافیایی موجب حرکت هوا گشته و باد به وجود می‌آید. همچنین باد، به جریان هوا گفته می‌شود، به طور کلی تر، به حرکت گاز در اتمسفر باد گفته می‌شود؛ به‌طور ساده‌تر، باد از طریق گرم‌شدن نابرابر سطح زمین در اثر تابش خورشید پدید می‌آید.

باد نقش مهمی در انتقال، اختلاط و تسریع توزیع گازها دارد. به‌طوری که بدون وجود باد، تراکم گازها و بخار آب در یک نقطه از فضا به حدی می‌رسید که حیات غیر ممکن می‌گشت.

بادها عموماً بر اساس میزان قدرت شان، سرعت، نوع نیرویی که موجب به وجودآوردنشان است و محل جغرافیایی که رخ می‌دهند یا اثر می‌گذارند دسته‌بندی می‌شوند. باد یک کمیت بُرداری است که دارای دو مشخصه سمت و سرعت می‌باشد. سمت و سرعت یا از طریق مشاهده یا با استفاده از ابزارهای ویژه اندازه‌گیری می‌شوند.

باد می‌تواند تأثیراتی به‌صورت مثبت یا منفی بر روی محصولات کشاورزی بگذارد.

اثرات مثبت باد: مفید برای عمل گرده‌افشانی

اثرات منفی:

جریان شدید می‌تواند خسارت‌زا باشد و مشکلاتی مانند ریزش میوه‌ها، شکستن شاخه‌های درخت و یا حتی خود درخت یا گیاه را ریشه‌کن سازد.

توان باد:

منظور از توان بادی تبدیل انرژی باد به نوع سودمندی از انرژی مانند انرژی الکتریکی است که این کار به‌وسیله توربین‌های بادی صورت می‌گیرد. در آسیاب‌های بادی از انرژی باد مستقیماً برای خردکردن دانه‌ها یا پمپ‌کردن آب استفاده می‌شود.

انواع بادها:

- بادهای غربی بین عرض‌های جغرافیایی 30 تا 60 درجۀ شمالی و جنوبی، این بادهای شدید که در جهت چرخش زمین می‌وزند.
- بادهای قطبی در عرض‌های جغرافیایی بالاتر از 60 درجه به وجود آمده و در اثر انتشار توده‌های هوای سرد از مناطق پرفشار قطبی به مناطق نسبتاً گرم‌تر شکل می‌گیرد. جهت این بادها در نیم کرۀ شمالی، به طرف جنوب غربی و در نیم کرۀ جنوبی، به طرف شمال غربی است.
- بادهای موسمی بادهایی هستند که به واسطۀ اختلاف درجۀ حرارت دریاها و قاره‌ها در زمستان و تابستان تولید می‌شوند. این بادها معمولاً در قارۀ آسیا اتفاق می‌افتد زیرا وسعت این قاره زیاد بوده و در وسط آن دریایی وجود ندارد، در نتیجه زمستانی بسیار سرد و تابستانی بسیار گرم دارد. در نیم کرۀ شمالی در تابستان جهت باد به سمت شمال شرقی می‌وزد و در زمستان به سمت جنوب غربی است.

اندازه‌گیری باد:

بادسنج نیم کروی از نوعی که جان توماس رامنی رابینسون اختراع نموده است.

برای اندازه‌گیری جهت و سرعت باد از چند نوع جهت نما و سرعت‌سنج یا انمومتر استفاده می‌کنند که از جملۀ آن‌ها سرعت‌سنج رابینسون است؛ این دستگاه از چهار نیم کره توخالی که روی یک بازو نصب شده تشکیل شده است. دوران دستگاه در اثر وزش باد به‌وسیله تعدادی چرخ‌دنده به صفحۀ نشان‌دهندۀ سرعت منتقل می‌شود.

بادسنج فشاری:

یکی دیگر از انواع بادسنج‌ها «بادسنج فشاری» است که برای اندازه‌گیری باد در سرعت‌های زیاد به کار می‌رود. در بادسنج‌های فشاری صفحه‌ای، فشار حاصل از باد بر روی صفحه سبب انحراف آن شده، میزان انحراف باتوجه به شدت و سرعت باد روی صفحۀ قوسی شکلِ مدرجی نشان داده می‌شود.

اندازه‌گیری باد در سطح بالا:

اندازه‌گیری جهت باد از جنبه‌های مختلف واجد اهمیت به‌سزایی می‌باشد زیرا از این طریق می‌توان از شرایط توده‌های هوا و شرایط پرواز و جهت حرکت ابرها و طوفان‌ها و شرایط هوای آینده اطلاع حاصل نمود.

حرکت ابرها:

به‌طور کلی جهت حرکت ابرها نشان‌دهنده جهت حرکت هوا در لایه‌های اتمسفر می‌باشد. از طرف دیگر با اینکه با توجه به ارتفاع ابر می‌توان میزان سرعت و حرکت آن را تخمین زد. ولی چون اغلب ابرها در لایه‌های زیرین اتمسفر یعنی تروپوسفِر تشکیل می‌گردند، برای اطلاع از میزان جریان هوا در لایه‌های فوق باید به طریق دیگری اقدام نمود.

اثرات باد در کشاورزی

باد به روش‌های مختلف و به‌طور مستقیم و غیرمستقیم بر گیاه به شکل‌های زیر تأثیر می‌گذارد:

1- باد روی تعرق (Transpiration) گیاه تأثیر گذاشته باعث تعرق بیشتری می‌شود.
2- در انتقال دانه گرده و روی گرده‌افشانی تأثیر می‌گذارد چون گیاهان آنموفیل گل‌های خوش رنگ ندارند که حشرات جذب شوند و به وسیله باد تلقیح می‌شوند مثل ذرت.
3- انتقال سموم در حین سم‌پاشی
4- انتقال گازها و آب (در آبیاری بارانی)
5- وزش مداوم باد از یک طرف مانع از تشکیل جوانه‌های رویشی در همان سمت گیاه می‌شود و گیاه حالت یک طرفه به خود می‌گیرد. زمانی که گندم به مرحله دانه‌بندی می‌رسد وزش باد مخصوصا بادهای گرم مانع از تشکیل دانه می‌شود و اگر دانه تشکیل شده باشد، مانع از انتقال موادغذایی به آن می‌شود که دانه گندم لاغر و چروکیده می‌شود.
6- باد همچنین دارای نیرو بوده، به‌طور مکانیکی بر گیاهان فشار وارد آورده و باعث خوابیدگی یا شکستگی ساقه آن‌ها می‌گردد.
7- اندام‌های گیاه در اثر تابش نور آفتاب گرم می‌شوند و باید این گرما را از طریق تبادل با محیط از دست بدهند. همچنین سطح اندام‌های گیاه از هوای اطراف مرطوب‌تر است که موجب پیدایش شیب رطوبت برای دفع رطوبت گیاه می‌گردد. در صورتی‌که باد نوزد و هوا ساکن باشد، تبادل حرارت و رطوبت فقط تحت‌تأثیر شیب این دو انجام می‌گیرد. وجود باد این شیب را بر هم می‌زند. و بر سرعت تبادل می‌افزاید. به همین جهت باد ملایم عامل مهمی در نقصان دمای گیاه می‌باشد. باد غالباً هوای خشک‌تری را در مجاورت اندام‌های گیاه قرار می‌دهد و از این طریق باعث افزایش تعرق و در نتیجه خنک‌ترشدن گیاه می‌شود. باد ممکن است هوای خنک‌تری را در مجاورت اندام‌های گیاه قرار دهد و باعث خنک‌ترشدن گیاه شود.
8- باد سبب تلاطم هوا در نزدیکی اندام‌های گیاه می‌گردد. از آنجایی که هوای ساکن عایقی قوی در مقابل انتشار است، تلاطم هوا مقاومت هوا را در مقابل انتشار حرارت کاهش داده و باعث تعادل بهتر دمای گیاه با محیط اطراف آن می‌گردد. اما باد شدید، به خصوص که داغ باشد، با افزایش میزان تعرق باعث نقصان میزان آب گیاه و بسته‌شدن روزنه‌ها می‌گردد. کاهش سرعت فتوسنتز، افزایش دمای گیاه و بالاخره پژمردگی گیاه به دنبال کمبود آب پیش می‌آید. بعضی از گیاهان مکانیسم‌هایی را برای مقابله با اثرات نامطلوب باد دارند. بسیاری از این مکانیسم‌ها همانند مکانیسم‌های مقاومت در مقابل خشکی هستند.
9- باد در انتقال خاک نیز عمل می‌کند و عامل مهمی در فرسایش خاک می‌باشد. باد با دارابودن ذرات گرد و خاک می‌تواند موجب ایجاد خراش یا سائیدگی در برگ‌ها گردد. خراش‌هایی که به این طریق روی سطح برگ‌ها به وجود می‌آیند؛ ممکن است در نفوذپذیری برگ نسبت به علف‌کش‌ها یا عوامل بیماری‌زا مؤثر باشند. بادهای دائمی با تغییر در خصوصیات کوتیکول و یا بشره موجب تغییر در حساسیت گیاهان نسبت به سموم شیمیایی و بیماری‌ها می‌شوند. تغییر در خصوصیات برگ‌ها بر کیفیت مصرفی آن‌ها نیز اثر می‌گذارد. کاشت گیاهانی که قسمت‌های سبزینه آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد در نواحی دارای بادهای شدید و دائمی بدون وجود بادشکن توصیه نمی‌شود.

بادشکن

برای نقصان اثر باد می‌توان از بادشکن استفاده نمود. بادشکن باید دیواری مشبک و یا ردیف‌هایی از درختان بوده و نفوذپذیری کافی داشته باشد. عدم نفوذپذیری بادشکن موجب سقوط هوا در پشت بادشکن و در نتیجه از بین رفتن خصوصیات بادشکن می‌گردد. یک بادشکن خوب سرعت باد را تا مسافتی حدود 20 برابر ارتفاع خود به میزان مؤثر و قابل توجهی نقصان داده و می‌تواند موجب افزایش عملکرد محصولات زراعی و باغی حفاظت شده گردد، هر چند که حداکثر اثر بخشی بادشکن تا فاصله‌ای حدود 10 برابر ارتفاع بادشکن مشاهده می‌شود.

برای مقابله با عمل مکانیکی باد ممکن است ردیف‌های کاشت گیاهان را در جهت وزش بادهای دائمی گرفت تا باد از میان ردیف‌های کاشت عبور نماید و باعث افتادن و خوابیدگی گیاهان نگردد. لازم است که جهت ردیف‌های کاشت گیاهان معمولاً توسط جهت شیب زمین و مسیر حرکت آب آبیاری تعیین می‌گردد. در صورتی‌که در ناحیه‌ای بادهای شدیدی از جهت خاصی می‌وزند، باید هنگام تسطیح زمین و طراحی سیستم آبیاری، جهت باد را در نظر گرفت.

یک نوار بادشکن (Wind break) از یک یا چند ردیف از درختان تشکیل شده است که به‌طور متناوب و با فاصله‌ای از نوار بعدی، متناسب با ارتفاع درخت و ضرورت‌های عملیات زراعی و باغی، در حاشیه مزرعه و در جهت عمود بر مسیر بادهای غالب منطقه کاشته شده است. نوع درخت و تعداد ردیف‌های آن در هر نوار به شدت باد، عرض مزرعه در فاصله بین دو ردیف بادشکن و اهداف جانبی بادشکن بستگی دارد. بادشکن سرعت باد را در مسیر افقی به میزان بیش از 10 برابر ارتفاع خود به‌طور معنی داری کاهش داده و ضمن نقصان فرسایش بادی، شرایط مساعدتری را برای رشد محصول به وجود می‌آورد.

می‌توان درختان را به فاصله خطوط 30 متر از هم و 2 متر بکاریم که درختان بلند قد (3 متر به بالا) تا 9 برابر طول خودشان را در اطراف، از انتشار قارچ‌ها و خطر باد محافظت می‌کند. کاشت گز در مناطق کم آب و چنار در مناطق پر آب برای بادشکن مناسب است. استفاده از شاخه‌های خشک گیاهان در تثبیت شن‌های روان و جلوگیری از اثرات زیان بار باد را چپرکشی می‌گویند.

بادهای خارجی

- به طور کلی بادهای خارجی ایران به سه دسته تقسیم می‌شوند:
- بادی که از طرف عربستان می‌وزد که باعث ایجاد گرما می‌شود.
- بادی که از طرف دریای مدیترانه می‌وزد که باعث ایجاد بارندگی می‌شود.
- بادی که از طرف سیبری و دریای سرخ می‌وزد و باعث ایجاد سرما می‌شود.

وزش بادهای گرم زمستانی خصوصاً زمانی که زمین یخ زده باشد باعث خشک‌شدن درختان و نباتات علفی مثل گندم و غیره می‌شود.

هواکشی:

در مناطق کوهستانی در شب هوای سرد کوهستان به دلیل سنگین‌تر بودن به سمت دشت می‌لغزد و باعث سردشدن کف دره و دشت می‌شود، به این پدیده هواکشی می‌گویند.

بنابراین گیاهانی که در کف دره هستند از سرما خسارت می‌بینند. مثال بارز این پدیده مرکبات شمال کشور می‌باشد و مرکبات را باید در دامنه کوه (10 متر ابتدای دره) نباید کاشت که در این حالت یا اصلاً خسارت ندیده یا خسارت کم می‌باشد (جهت باد در مناطق کوهستانی در روز، از دره به کوه است.)

واحد یادگیری 7: نیاز گیاه به عوامل محیطی

نزولات جوی

کشور ما از مناطق خشک کره زمین است و به جز حاشیه دریای خزر و دامنۀ کوه‌های البرز و زاگرس، اغلب دارای آب و هوای خشک با نزولات آسمانی اندک می‌باشد. استفاده از آب باران برای تأمین آب آشامیدنی انسان‌ها و حیوانات و مصارف کشاورزی از قرن‌ها پیش در مناطق خشک کشور رایج بوده است. به‌طور کلی مردم خاورمیانه به علت نیاز مبرم به آب همان‌طور که در سایر رشته‌های آبیاری از پیشروترین مردم جهان بوده‌اند، در استفاده از باران نیز از پیشگامان و مبتکرین محسوب می‌شده‌اند.

نحوۀ پراکنش، شدت، مدت و نوع نزولات جوی در انتخاب نوع محصول مؤثرند. هنگامی که مقدار کافی باران با توزیع مناسبی ببارد، این نوع بارندگی برای کشاورزی مناسب خواهد بود. باران‌های پراکنده کمتر از 12 میلی‌متر در تابستان و کمتر از 5 میلی‌متر در زمستان اهمیت زیادی نداشته و غالباً در افزایش رطوبت خاک مؤثر نیستند. این گونه بارندگی‌ها فقط از طریق نقصان دما و افزایش رطوبت هوا بر رشد گیاه اثر می‌گذارند. هرچه میزان بارندگی بیشتر و توزیع آن با فصل رشد گیاه انطباق بیشتری داشته باشد برای کشاورز مطلوب‌تر خواهد بود.

رگبارهای شدید نیز در تعیین نوع محصول مؤثرند. بعضی از محصولات درصد قابل توجهی از سطح خاک را نمی‌پوشانند و خاک در معرض فرسایش قرار دارد. در این شرایط، باید محصولاتی را انتخاب نمود که طی دوران وقوع رگبارها پوشش کافی بر سطح خاک ایجاد نموده و یا با داشتن ریشه‌های افشان سطحی، خاک را نگهداری کنند. خطر مستمر و همه ساله تگرگ نیز نقش مهمی در تولید بعضی از گیاهان دارد. بعضی از گیاهان در مقابل تگرگ آسیب پذیرند. باید امکان وقوع تگرگ و احتمال همزمانی آن با تولید گل و دانه را در انتخاب گیاه در نظر گرفت.

تعدادی از متخصصین اقلیم‌شناسی، بر اساس مقدار و توزیع نزولات جوی، دما و رطوبت نسبی هوا و در نتیجه تعادل کلی بارندگی با پتانسیل تبخیر و تعرق، نسبت به طبقه‌بندی مناطق به نواحی اقلیمی خشک، نیمه خشک، نیمه مرطوب، مرطوب و بسیار مرطوب اقدام نموده‌اند. البته ضوابط به کارگرفته شده توسط متخصصین مختلف برای طبقه‌بندی اقلیمی متفاوت بوده و در نتیجه تعاریف ارائه شده تفاوت‌های زیادی با یکدیگر دارند.

تهویه:

اکسیژن کافی برای رشد بهتر گیاه باید در خاک وجود داشته باشد. معمولاً در خاک به دلیل تنفس ریشه، و فعالیت موجودات ذره‌بینی و تجزیه مواد آلی تولید $C{O_2}$ زیاد است پس این $C{O_2}$ تولید شده باید از خاک خارج شود و به جای آن اکسیژن وارد خاک بشود در بعضی شرایط، خاک دارای تهویه ضعیف است اما چه عواملی باعث تهویه نامناسب در خاک می‌شوند؟ تهویه نامناسب می‌تواند دو عامل داشته باشد.

1- زیادی رطوبت خاک، یعنی خاک از آب اشباع‌شده جایی برای هوا و اکسیژن باقی نمانده است.
2- تراکم و فشردگی خاک، یعنی اکسیژن کافی در خاک نگهداری نمی‌شود.

دما

تعریف دما:

دمان شانه‌ای از سرعت متوسط مولکول‌های تشکیل‌دهنده یک جسم می‌باشد. در واقع می‌توان گفت که دما کمیّتی است که به دلیل اختلاف آن میان دو جسم متصل به هم و یا دو نقطه از یک جسم، باعث انتقال خود به خودی گرما از جسم با دمای بیشتر، به جسم با دمای کمتر می‌شود. به عبارت ساده‌تر می‌توان این‌گونه تعریف کرد که دما، معیاری برای گرمی یا سردی اجسام است. وقتی به جسمی گرما می‌دهیم جنبش مولکولی و انرژی جنبشی داخلی آن افزایش می‌یابد که به‌صورت افزایش دما نمایان می‌شود. برعکس گرفتن گرما از جسم باعث می‌شود سرعت مولکول‌ها و دمای جسم کاهش یابد. بر اساس نظریه جنبشی مولکولی اگر کاهش انرژی یک جسم تا به صفر ادامه داشته باشد حرکت مولکولی کاملاً متوقف می‌شود و دمای آن به صفر مطلق یعنی $ - 273/15$ می‌رسد.

تفاوت گرما و دما:

گرما و دما دو کمیت مرتبط به یکدیگر هستند، اما این به معنای آن نیست که هر دو دارای یک کمیت و یک معنا باشند. دما را نباید با گرما که شکلی از انرژی است اشتباه گرفت. دما میزان سرعت مولکول‌های یک جسم را نشان می‌دهد در حالی که گرما نه تنها نشان‌دهندۀ سرعت حرکت مولکول‌ها است بلکه تعیین‌کننده تعداد مولکول‌هایی است که تحت تأثیر آن قرار گرفته‌اند. فرض کنید در یک اتاق که به‌طور کامل بسته و ایزوله است شمعی روشن نمایید. دماسنج نصب‌شده در اتاق با وجود اینکه دمای شعله شمع بالای 1000 درجه سانتی‌گراد است تغییری نشان نمی‌دهد. ولی اگر یک شمش فولادی به وزن 3000 کیلوگرم و دمای 200 درجه سانتی‌گراد داخل همان اتاق وارد شود دمای اتاق به سرعت افزایش می‌یابد. گرچه دمای شعله شمع خیلی بیشتر از دمای شمش است ولی شمش فولادی گرمای خیلی بیشتری دارد و به همین دلیل دمای اتاق را بالا می‌برد. همچنین انرژی می‌تواند منتقل شود، بدون اینکه تغییری در دمای جسم به وجود آید. مثلاً در تبدیل یخ صفر درجه به آب صفر درجه، انرژی افزایش می‌یابد در حالی که دمای آب ثابت است.

حرارت و برودت، در حقیقت از یک عامل ناشی می‌شوند؛ و در عرف بر حسب احساسی که از دمای هوا داریم آن را گرم یا سرد می‌نامیم. این عامل که از تابش خورشید ناشی می‌شود؛ اولین عامل مؤثر در رشد گیاهان و درختان محسوب می‌شود مقدار کم آن را اصطلاحا سرما یا برودت زیاد آن را گرما یا حرارت می‌نامیم. برای هر نوع گیاه میزان سرما و گرمای مناسب، یک مقدار معین می‌باشد که از آن مقدار کمتر یا بیشتر موجب توقف رشد یا تباهی و حتی مرگ آن خواهد شد.

اندازه‌گیری و واحدهای دما:

برای سنجش دما از «دماسنج» یا «ترمومتر» استفاده می‌شود. دماسنج شیشه‌ای بر اساس انبساط مایعات در اثر گرما عمل می‌کند. در دماسنج شیشه‌ای معمولاً از الکل یا جیوه استفاده می‌شود. زیرا دمای انجماد آن‌ها پایین است و ضریب انبساط تقریباً ثابتی دارند. در دماسنج سلسیوس نقطه پایینی آن نقطه انجماد آب بوده و با ${0^ \circ }$ نشان داده می‌شود و نقطه بالایی آن نقطه جوش آب بوده و با ${100^ \circ }$ نمایش داده می‌شود. بین نقطه بالایی و پایینی به 100 قسمت تقسیم شده و هر قسمت یک درجه سلسیوس (سانتی گراد) نامیده می‌شود. همان‌طور که گفته شد پایین‌ترین حد دما $ - 273,15$ درجه سانتی‌گراد است که صفر مطلق نامیده می‌شود. صفر مطلق نقطه پایین درجه‌بندی دیگری است که به آن درجه‌بندی مطلق می‌گویند. درجه‌بندی مطلق در سیستم SI درجه‌بندی کلوین (K) نامیده می‌شود و درجه آن معادل یک درجه سانتی‌گراد (C) است. یکی دیگر از واحدهای اندازه‌گیری دما درجه فارنهایت (F) می‌باشد. در این مقیاس نقطه ذوب یخ 32 و نقطه جوش آب 212 انتخاب شده است و فاصله بین آن‌ها به 180 قسمت مساوی تقسیم شده است.

انواع دماسنج‌ها

دماسنج گازی:

جنس، ساختمان و ابعاد دماسنج در ادارات و مؤسسات مختلف سراسر دنیا که این دستگاه را به کار می‌برند، تفاوت دارد و به طبیعت گاز و گستره دمایی که دماسنج برای آن درنظر گرفته شده است، بستگی دارد. این دماسنج شامل حبابی از جنس (شیشه، چینی، کوارتز، پلاتین- ایریدیم، بسته به گستره دمایی که دماسنج در آن به کار می‌رود) می‌باشد که به‌وسیله یک لوله موئین به فشارسنج جیوه‌ای متصل است. این دماسنج بر اساس دو قانون ذکر شده در مورد گاز کامل کار می‌کند.

دماسنج با مقاومت الکتریکی:

دماسنج مقاومتی به‌صورت یک سیم بلند و ظریف است، معمولاً آن را به دور یک قاب نازک می‌پیچند تا از فشار ناشی از تغییر طول سیم که در اثر انقباض آن در موقع سردشدن پیش می‌آید، جلوگیری کند. در شرایط ویژه می‌توان سیم را به دور جسمی که منظور اندازه‌گیری دمای آن است پیچید یا در داخل آن قرار داد. دماسنج مقاومتی پلاتین را می‌توان برای کارهای خیلی دقیق در گستره 253- تا 1200 درجه سانتی گراد به کار برد.

ترموکوپل:

ترموکوپل وسیله دیگری است که برای اندازه‌گیری دما مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این نوع دماسنج از خاصیت انبساط و انقباض اجسام جامد استفاده می‌گردد. گستره یک ترموکوپل بستگی به موادی دارد که ترموکوپل از آن ساخته شده است. گستره یک ترموکوپل پلاتینیوم- رودیوم که 10 درصد پلاتینیوم دارد، از صفر تا 1600 درجه سانتی‌گراد است.مزیت ترموکوپل در این است که به خاطر جرم کوچک، خیلی سریع با سیستمی که اندازه‌گیری دمای آن موردنظر است، به حال تعادل گرمایی در می‌آید. لذا تغییرات دما به آسانی بر آن اثر می‌کند، ولی دقت دماسنج مقاومتی پلاتین را ندارد.

واحد اندازه‌گیری دما

کلوین:

کلوین مقیاس بنیادی دما در علوم است که سایر مقیاس‌ها بر حسب آن تعریف می‌شوند.

سلسیوس یا سانتی‌گراد:

مقیاس سلسیوس براساس نقطه سه گانه آب می‌باشد. اگر t نشان‌دهنده دمای سلسیوس و T نشان‌دهنده دمای کلوین باشد، در این صورت داریم: $t = T - 273,15$

شناسایی سرما و پیش‌بینی آن

تعریف انواع سرما:

دو نوع سرما ممکن است در هر منطقه به شرح ذیل به وجود آید:

1- سرمایی که در اثر هجوم یک جریان سرد قطبی و عبور آن از منطقه پیش می‌آید که موجب کاهش شدید و ناگهانی درجه حرارت و سقوط میزان الحراره به چندین درجه زیر صفر می‌شود. این جریانات اغلب توأم با نزولات آسمانی بوده و خاصیت کلی آن‌ها این است که همواره از یک جو دیگر به منطقه منتقل و نفوذ می‌کنند و محلی نمی‌باشند و بیشتر در دوران خواب درختان در دوره غیر فعال، یعنی زمستان بروز می‌کنند که درختان میوه سردسیری تا حد زیادی در مقابل آن مقاومت و دوام دارند. البته بندرت در بعضی سال‌ها چنین سرماهایی در اوایل فصل بهار و پاییز نیز دیده می‌شود و موجب خسارات سنگین کشاورزان می‌شود.

2- سرمایی که کاملاً منطقه‌ای بوده و در یک محدوده معین و محیط محدود بدون اینکه هوای سردی از سایر جاها به منطقه نفوذ کند؛ در اثر تشعشع در خود محل به وجود می‌آید. این نوع سرما برخلاف سرمای نوع اول، همواره در شب‌های ساکت و آرام بدون ابر و باد و برف و بوران ظاهر می‌شود؛ و اگر در اواخر زمستان یا اوایل بهار بروز کند خطرناک محسوب می‌شود. در مقابل سرمای نوع اول، که بیشتر در فصل زمستان و گاهی نیز در اوایل بهار پدید می‌آید؛ بشر چاره زیادی ندارد و باید سعی کند؛ درختان و محصولات را با شرایط جوی محل تطبیق دهد. ولی با سرمای نوع دوم می‌توان تا حدی مبارزه کرد و از گزند آن مصون ماند.

پیش‌بینی سرما

البته بسیار مفید و مطلوب خواهد بود اگر شخص بتواند از چند ساعت پیش، احتمال بروز سرما را پیش‌بینی و تدارکات لازم را مخصوصا در مناطقی که گرم‌کردن باغ‌ها از طریق روشن‌کردن بخاری‌ها مفید و عملی است؛ به عمل آورد. متأسفانه در شرایط امروز، این پیش‌بینی کاملاً میسر نیست. ولی طبق قاعده کلی، معمولاً باید در شب‌های صاف و ساکن از نصف شب به بعد، در انتظار بروز سرمای محلی بود. زیرا در هوای صاف، تشعشع شدید و زیاد است. بنابراین با تشعشع، حرارت سطوح مجاور زمین و سطوح گل‌ها و میوه‌های جوان به مقدار زیادی پایین می‌آید و نسبت به حرارت محیط سردتر می‌شود. از طرف دیگر ثابت و ساکن‌بودن هوا موجب تراکم و نشستن این هوای سرد در محیط باغ می‌گردد؛ در صورتی‌که اگر هوا جریان داشته باشد؛ هوای سرد در یک جا متراکم نشده و با هوای گرم لایه‌های بالا مخلوط و در نتیجه ملایم‌تر و احتمال بروز سرمای محلی کمتر خواهد بود. در ضمن در شرایط هوای صاف و ساکن معمولا فشارسنج هوا (بارو متر) فشار بیشتری را در جو نشان می‌دهد و این خود می‌تواند قرینه‌ای برای بروز سرمای محلی به حساب آید.

باتوجه به کلیه موارد فوق، تا حدی زمان بروز سرمای محلی را می‌توان حدس زد و تدارکات لازم را به موقع به عمل آورد.

گرمای لازم برای شروع نمو:

هر نبات برای اینکه سیکل تکاملی رشد خود را در طول سال به حد کمال برساند؛ به مقداری حرارت احتیاج دارد. در مورد محاسبه جمع مقدار حرارتی که برای تکمیل یک سیکل حیاتی در نباتات لازم است؛ بین پژوهشگران اختلاف عقیده و روش وجود دارد. بعضی‌ها پیشنهاد می‌کنند که برای محاسبه حرارت مؤثر، باید حرارت از صفر به بالا را به حساب آورد. پاره‌ای دیگر پنج درجه بالای صفر سانتی‌گراد را ضرور می‌دانند. ولی اکثریت معتقدند، به‌طور کلی باید درجه حرارتی را مبدأ قرار داد که در آن درجه، نبات بتواند اولین فعالیت‌های حیاتی خود را اعم از نیش‌زدن بذر و یا بازشدن جوانه‌ها شروع کند. البته این حرارت بر حسب انواع گیاهان متفاوت می‌باشد. مثلاً حداقل حرارت ضرور برای جوانه‌زدن گندم بین صفر تا 1 درجه سانتی‌گراد، پیاز و چغندر قند بین 1 تا 5 درجه، ذرت و آفتابگردان 5 تا 11 درجه، توتون و گوجه فرنگی 11 تا 16 درجه، خیار و خربزه 16 درجه سانتی‌گراد گزارش شده است. این حداقل درجه حرارت برای شروع نمو هر نبات را «نقطه صفر نمو» می‌نامند. «نقطه صفر نمو» برای خرما بین 8 تا 10 درجه، مرکبات 12 درجه، مو 10 درجه، موز 13 درجه و زرد آلو و سایر میوه‌جات هسته‌دار بین 3/5 تا 4 درجه سانتی‌گراد ثبت شده است. جمع درجات حرارت از تاریخ شروع نمو تا زمان رسیدن میوه، عامل دیگری است که در تکامل رشد نبات باید در نظر گرفته شود. این مقدار نیز بر حسب انواع و گونه‌ها و ارقام، متفاوت است.

اثر گرما در ریشه:

بین پرورش‌دهندگان گل و باغبانان، تأثیر گرما در ریشه نباتات زینتی و قلمه‌ها کاملاً شناخته شده است. استفاده از شاسی که خاک را با ریختن کود تازه در زیر آن و یا روش‌های دیگری مانند گذراندن لوله آب گرم از پایین گرم می‌کنند، حاکی از این علم می‌باشد. زیرا بالارفتن حرارت خاک در این شرایط، موجب رشد سریع ریشه‌ها و سهولت ریشه‌دارشدن قلمه‌ها می‌گردد. ولی این حرارت، مثل سایر موارد، برحسب انواع نباتات، دارای یک حد متوسط مطلوب و حداقل و حداکثر نامساعد یا مضر می‌باشد.

اثرات مخرب گرمای هوا:

اثر بر روی تولید محصولات کشاورزی: در سال 1381 گرما و خشکسالی محصول غله هند، آمریکا و کانادا را به شدت کاهش داد. در نتیجه محصول غله جهان 90 میلیون تن یا 5 درصد کمتر از مصرف آن شد. در سال 1382 گرمای شدید اروپا موجب شد محصول غله کاهش یابد و بار دیگر تولید غله 90 میلیون کمتر از مصرف آن بود. در سال 83 بارندگی بهتر شد اما در سال 84 خشکسالی در آمریکا محصول غله جهان را 34 میلیون تن کاهش داد.

خسارت وارده بر محصولات کشاورزی عمده‌ترین عامل افت کمی و کیفی تعداد کثیری از محصولات کشاورزی می‌باشد که هرساله موجب ضرر و زیان‌های بسیاری برای کشاورزان می‌گردد.

سرماهای دیررس، برف‌های سنگین، سرماهای شدید زمستانه، نبود بارش‌های به موقع، بارندگی‌های زمان تلقیح، گرما،ت گرگ، سیل و...بسیاری از عوامل خسارت‌زای دیگر از جمله اتفاقاتی هستند که توسط آب و هوا و شرایط اقلیمی بر طبیعت حکم کرده و در اغلب موارد موجب خسارت‌های مادی کلانی برای کشاورزان عزیز می‌گردد.

در این راستا و با توجه به این موضوع که بسیاری از مناطق کشاورزی در کشور ایران جزو مناطق پر خطر آب و هوایی هستند، بیمه‌نمودن محصولات کشاورزی تا حدودی در جبران خسارت وارده به محصولات کشاورزی نقش بسزایی داشته و می‌تواند به عنوان تنها راه مقابله با این نافرمانی اقلیم باشد.

رطوبت (humidity)

میزان رطوبت:

به میزان بخار آب موجود در هوا گفته می‌شود. رطوبت نسبی، نسبت درصدی از بخار آب موجود در هوا در یک درجه حرارت معین، به میزان بخار آبی است که هوا در آن دمای معین قادر به نگهداری است. میزان بخار آبی که تودۀ هوا می‌تواند در خود نگه دارد به درجه حرارت آن توده هوا بستگی دارد. هر قدر هوا گرم‌تر باشد، آب بیشتری نیز می‌تواند در خود جای دهد. رطوبت نسبی پایین به مفهوم آن است که هوا خشک بوده و قابلیت نگهداری رطوبت زیادی را نیز دارا است.

در دمای 20 درجه سانتی‌گراد، هر متر مکعب هوا می‌تواند 18 گرم (بخار) آب را در خود نگه دارد. در 25 درجه سانتی‌گراد این مقدار به 22 گرم آب افزایش می‌یابد. یعنی چنانچه دمای هوا 25 درجه سانتی‌گراد باشد و یک متر مکعب هوا نیز محتوای 22 گرم آب باشد، رطوبت نسبی 100 درصد است و اگر در برگیرنده 11 گرم آب باشد، رطوبت هوا 50 درصد است. چنانچه رطوبت هوا 100 درصد باشد، آب دیگر نمی‌تواند تبخیر گردد. چرا که هوا تا آخرین ظرفیت خود از رطوبت اشباع گردیده است. مکانیسم خنک‌سازی بدن ما مبتنی بر تبخیر رطوبت (عرق) از سطح پوست بدن می‌باشد. هر قدر رطوبت نسبی پایین‌تر باشد، رطوبت (عرق) بهتر تبخیر شده و ما احساس خنکی بیشتری خواهیم کرد. اما هنگامی‌که رطوبت نسبی 100 درصد باشد، ما احساس گرمای بیشتری (از دمای واقعی) خواهیم کرد، چرا که در این وضعیت عملاً عرق بدن تبخیر نمی‌شود تا ما بتوانیم احساس خنکی کنیم. شاخص حرارتی تأثیر رطوبت هوا بر گرمای حقیقی هوا را نشان می‌دهد، که حاصل آن گرمایی است که ما آن را احساس می‌کنیم. برای مثال در گرمای 40 درجه سانتی‌گراد چنانچه رطوبت نسبی هوا 30 درصد باشد، گرمایی که ما احساس می‌کنیم 44 درجه سانتی‌گراد و چنانچه رطوبت نسبی 90 درصد باشد گرمایی که ما احساس خواهیم کرد 94 درجه سانتی‌گراد است.

برای تبدیل یک گرم آب به بخار آب در حدود 540 کالری حرارت لازم است و این مقدار گرما از محیط اطراف جذب می‌شود. بدین جهت عمل تبخیر گرماگیر یا سرمازا است. در صورتی‌که در عمل میعان حرارت آزاد شده موجب ازدیاد گرمای محیط می‌شود. هر چه هوا گرم‌تر باشد، بخار آب بیشتری می‌تواند در هوا ذخیره شود، ولی به هر حال ذخیره بخار آب در هوا محدود است.

رطوبت و انواع آن

هوای بدون بخار آب را هوای خشک می‌گویند. این نوع هوا در جو وجود ندارد، حتی در جو روی بیابان‌ها و عرض‌های بالا. هوای خشک به‌علاوه رطوبت را هوای مرطوب می‌گویند. تبخیر که عامل مرطوب ساختن هوای خشک است، از سطح اقیانوس‌ها و آب‌های سطحی و تعرق، منبع رطوبت هوا، ایجاد ابرها و بارندگی است. حداکثر بخار آب موجود در جو 4-3 درصد است. میزان رطوبت را به وسیله رطوبت‌سنج اندازه‌گیری می‌کنند.

بخار آب موجود در جو در متعادل نگه‌داشتن درجه حرارت جو کره زمین نقش عمده‌ای دارد. زیرا بخار آب امواج تشعشعی با طول موج بلند را جذب می‌نماید. پس اگر در جو مقدار بخار آب کم باشد، اختلاف درجه حرارت بسیار زیاد می‌شود. پس بحث درمورد متغیرهای هوای مرطوب از جمله رطوبت نسبی حائز اهمیت است.

رطوبت، مقدار نم (بخار آب) موجود در هوا است. این رطوبت به‌صورت رطوبت مطلق و یا رطوبت نسبی بیان می‌شود.

یک نم سنج

رطوبت مطلق:

رطوبت مطلق، مقدار کل بخار آب موجود در حجم معینی از هوا است. در رطوبت مطلق، دما درنظر گرفته نمی‌شود. رطوبت مطلق موجود در جو می‌تواند از نزدیک به صفر گرم در هر متر مکعب تا تقریباً 30 گرم در هر متر مکعب باشد. به عبارت دیگر، رطوبت مطلق، جرم بخار آب تقسیم بر یک واحد حجم از هوا (اغلب گرم آب، بر متر مکعب هوا مورد استفاده قرار می‌گیرد) است.

رطوبت نسبی:

رطوبت نسبی مقدار بخار آب موجود در هوا تقسیم بر حداکثر میزان رطوبتی است که هوا می‌توانسته در این دما داشته باشد. رطوبت نسبی به‌صورت درصد بیان می‌شود. اگر هوا با بخار آب اشباع شود رطوبت نسبی ٪100 است و اگر هیچ بخار آبی در کل هوا وجود نداشته باشد رطوبت نسبی ٪0 است. بنا به تعریف، رطوبت نسبی، نسبت رطوبت مطلق در دمای t به رطوبت اشباع در همان دما می‌نامند. به عبارت دیگر نسبت بخار آب موجود در حجم معینی از هوا در دمای t به وزن ماکزیمم بخار آبی که می‌تواند در همین حجم در دمای t داشته باشد را رطوبت نسبی می‌گویند.

تغییرات رطوبت نسبی:

تغییرات شبانه‌ روزی رطوبت نسبی بر عکس تغییرات شبانه‌ روزی درجه حرارت است. ماکزیمم آن کمی قبل از طلوع آفتاب و مینیمم آن در حدود ساعت 2 بعد از ظهر است. تغییرات سالانه رطوبت نسبی منظم نیست و نسبت به موقعیت منطقه تغییر می‌کند. رطوبت نسبی نسبت به ارتفاع نیز کاملاً نامنظم است و نمی‌توان قاعده خاصی برای آن بیان کرد. به طوری که ممکن است در اطراف یک ابر رطوبت نسبی صددرصد باشد و در فاصله کمی از آن خیلی کمتر از این مقدار باشد.

رطوبت اشباع:

اگر مقدار حداکثر بخار آب در دمای ثابتی وارد هوا شود، گویند هوا در این درجه حرارت از بخار آب اشباع شده و دارای رطوبت اشباع می‌باشد. فشار یا کشش بخار آب را در این حالت فشار بخار اشباع شده در درجه حرارت مزبور می‌نامند.

فشار بخار آب:

جو مخلوطی از گازهایی است که هر یک دارای فشار جزیی می‌باشند. فشار هوا در هر نقطه برابر مجموع فشارهای جزیی وارده از طرف هر گاز به انضمام بخار آب است. مقدار بخار آب موجود در هوا با مکان و زمان تغییر می‌کند. هر گاه فشار بالای سطح آب (یا زمین) در زمان معین و در دمای معین به‌صورت اشباع در آید، فشار جزیی بخار آب در آن زمان و دما را فشار اشباع گویند. 

چنانچه هوا گرم‌تر شود موجب تبخیر مولکول‌های بیشتری می‌شود تا آنکه فضای بالایی سطح آب (زمین) به حالت اشباع در می‌آید. بنابراین فشار بخار جزیی آب به دما بستگی دارد و با افزایش دما، فشار بخار اشباع نیز افزایش می‌یابد. هر چه دما کمتر باشد، مقدار بخار آب لازم برای رسیدن به مرحله اشباع کمتر است.

نقطه شبنم:

اگر دمای هوا به درجه‌ای برسد که در آن هوای مفروض صد در صد از بخار آب اشباع گردد (فشار ثابت)، چنین درجه‌ای به نقطه شبنم موسوم است. برای اندازه‌گیری ابتدایی نقطه شبنم در یک ظرف که جداره خارجی آن کاملاً صیقلی باشد، اختیار کرده و مخلوط آب و یخ در آن قرار می‌دهیم. هرگاه روی جدار خارجی ظرف با هوای موردنظر در تماس است. به تدریج ذرات بخار آب به‌صورت مایع (شبنم) پیدا شده، در دمای آب را به‌وسیله دماسنج تعیین می‌کنیم این دما درجه اشباع یا نقطه شبنم است.

رطوبت خاص:

رطوبت خاص نسبت جرم بخار آب به جرم کل بخشی از هوا است و گاهی اوقات به آن «نسبت رطوبت» اطلاق می‌شود. رطوبت خاص تقریباً با «نسبت اختلاط» یا نسبت آمیختگی مساوی است. نسبت اختلاط به‌صورت نسبت جرم بخار آب در بخشی از هوا (بسته هوا) به جرم هوای خشک برای همان بسته هوا تعریف می‌شود.

علائم تنش رطوبت در گیاهان:

هنگامی که علائم زیر را مشاهده کردید، رطوبت هوا را باید افزایش دهید تا گیاه را از تنش خارج کنید:

- حاشیه برگ‌ها قهوه‌ای شده‌اند
- گیاه پژمرده شده است
- شکوفه‌های گل بزرگ نمی‌شوند یا پیش از بازشدن می‌ریزند
- گل‌ها اندکی پس از بازشدن، چروکیده شده و خشک می‌شوند.

عوارض ناشی از زیادی یا کمی رطوبت در درختان:

با اینکه آب از عناصر یا مواد موردنیاز قطعی درختان می‌باشد؛ مقداری که در اختیار نبات قرار می‌گیرد؛ باید در حد متعادل باشد. کم یا زیادبودن آن در محیط رشد، اعم از خاک یا هوا، در درختان عوارضی به وجود می‌آورد که باغدار باید با آن‌ها آشنا باشد و قبل از واردآوردن خسارت چاره‌ای بیاندیشد.

الف) عوارض ناشی از زیادی رطوبت:

زیادی رطوبت در خاک موجب می‌شود که رشد انساج به‌صورت ناموزنی انجام گیرد. در این شرایط رشد انساج پارانشیمی، به ضرر انساج مربوط به لوله‌های کشنده و منتقل کننده آب، توسعه بیشتری پیدا می‌کند که در اثر آن، نابسامانی‌هایی به‌صورت‌های ذیل به وجود خواهد آمد:

1- شکافته‌شدن و ترکیدن میوه‌ها
2- تاول‌زدگی
3- پهن‌شدن شاخه‌ها
4- زردی یا کلروز (Chlorose)
5- سخت‌شدن یا پوسته پوسته‌شدن پوست
6- حفره‌های پر از آب در نسج میوه
7- گوموز یا صمغ‌زدگی= گوموز معمولاً به حالتی اطلاق می‌شود که پوست تنه یا شاخه درختان یا هسته میوه، یک نوع ترشحات صمغی از خود تولید و از درزها و شکاف‌های موجود در انساج فوق خارج می‌شود. این مرض در درختان میوه سردسیری هسته‌دار و در انواع مرکبات بیشتر دیده می‌شود. بعضی اوقات این مرض در اثر حمله تعدادی از قارچ‌ها و باکتری‌ها، بخصوص در طوقه درختان بروز می‌کند.
8- لکه تلخ (Bitter Pit) = در این بیماری که بیشتر در سیب دیده می‌شود؛ انساج مبتلا، خشک و اسفنجی شده و سلول‌ها متلاشی می‌شوند ولی هنوز پر از نشاسته هستند و جدارهای سلولی هیچ‌گونه علائمی از ضخیم‌شدن نشان نمی‌دهند.

ب) عوارض ناشی از کمی رطوبت:

همان‌طوری که زیادی رطوبت عوارض نامطلوبی در درختان به وجود می‌آورد؛ کمی آن نیز باعث بروز مشکلاتی در باغ می‌گردد. در ذیل چند عارضه عمده که ناشی از کمی رطوبت خاک یا هوا می‌باشد؛ معرفی می‌گردد.

1- سوختگی نوک برگ‌ها
2- خزان بی‌موقع و زودرس‌شدن میوه‌ها
3- خشک‌شدن سرشاخه‌ها
4- تولید نسج چوب پنبه‌ای و نقطه‌های خشک در نسج میوه
5- نوک سیاه‌شدن میوه = این حالت در گلابی پیش می‌آید و عبارت است از سیاه‌شدن قسمت رأس میوه توأم با خشک‌شدن نسج گوشتی زیر و ترک‌خوردن آن. این قبیل میوه‌ها بیشتر در مناطقی دیده می‌شوند که دارای هوای گرم و خشک می‌باشند.
6- تولید ریگ در انساج میوه (لیتیاز- Lithiasis) = خشکی، کمی قبل از رسیدن میوه در گلابی‌ها، موجب تشدید و زیادشدن دانه‌های سخت و درشت‌شدن آن‌ها در نسج میوه، به خصوص منطقه نزدیک تخمدان می‌شود. در این شرایط، خشکی باعث می‌شود که نسج اسکلروتینی (Sclerotic)
در گوشت میوه به خصوص در قسمت مقابل به نور بیشتر تشکیل شود. ولی این حالت فقط موقعی که خشکی در این فصل خیلی زیاد باشد؛ به وجود می‌آید.

نور

انرژی خورشید در همه ساختارهای گیاهی نقش دارد و نتیجه نهایی این فرایندها باعث رشد گیاه می‌شود که منجر به افزایش ماده خشک می‌گردد. در شرایطی که همه عوامل از جمله میزان دی‌اکسیدکربن, دما و رطوبت در حد مطلوب باشد. برای انجام فتوسنتز به شدت نور در حد مطلوب نیاز است. نور کم باعث کاهش فتوسنتز و رشد گیاه و نور بیشتر باعث صدمه به کلروپلاست‌ها و کاهش فتوسنتز می‌شود.

نور از فوتون تشکیل شده، به‌صورت امواج الکترو مغناطیسی انتشار می‌یابد و دارای انرژی می‌باشد. کیفیت، کمیت و طول دوره نوری (طول روز) سه خصوصیت مهم نور می‌باشند.

مقدار نور مورد نیاز گیاهان:

گیاهان بر اساس نیاز نوری خود به میزان حداقلی از نور در طول یک روز نیاز دارند. پیشگیری بهتر از درمان است پس اگر گیاه شما علائم کمبود نور را نیز نشان نداده بهتر است از مناسب‌بودن نور دریافتی آن مطمئن شوید. اما مقدار نور دریافتی گیاه را نمی‌توان به وسیله چشم سنجید. چرا که به علت خود تطبیقی چشم با محیط، معمولاً محیط‌های نامناسب نوری نیز روشن به نظر می‌رسند. پس برای سنجش نور محیط به ابزار مخصوص این کار نیاز است. ابزارهای مخصوص نورسنجی وجود دارند اما برای نگهداری از یک گیاه خانگی نیازی به هزینه برای خرید چنین ابزاری نمی‌باشد. یک تلفن همراه هوشمند که به سنسور نور مجهز باشد نیز می‌تواند همان کار را برای شما انجام دهد. در این صورت تنها لازم است یکی از نرم‌افزارهای سنجش نور محیط را دریافت کرده و سنسور سنجش نور محیط تلفن همراه خود را در محل قرارگیری گیاه قرار دهید. معمولا نور دریافتی بر اساس واحد lux بیان می‌شود. بر این اساس گیاهان را این‌گونه طبقه‌بندی می‌کنند.

- گیاهان با نیاز نوری کم: گیاهان با نیاز نوری کم، معمولاً باید شدت نوری معادل 500 تا 2500 لوکس دریافت کنند.
- گیاهان با نیاز نوری متوسط: این گیاهان به شدت نوری معادل 2500 تا 10000 لوکس برای رشد مطلوب نیاز دارند. نور بیشتر در رشد بهتر این گیاهان تأثیر خواهد داشت.
- گیاهان با نیاز نوری بالا: این گیاهان باید از نور مستقیم خورشید استفاده کنند و با استفاده از نورهای مصنوعی معمول خانگی رشد خوبی نخواهند داشت. این گیاهان به حداقل 10000 لوکس شدت نور نیاز دارند.

نشانه‌های کمبود نور در گیاه:

ممکن است گیاه شما نور موردنیاز خود را دریافت نکند که باعث ایجاد علائم کمبود نور در گیاه می‌شود. گیاهانی که نور کمی دریافت می‌کنند یا نور دریافتی آن‌ها کیفیت مناسبی ندارد، علائم زیر را خواهند داشت:

- ساقه‌های گیاه نازک و کشیده (مرتفع) خواهند شد.
- گیاه به سمت نور متمایل می‌شود.
- گیاه ضعیف شده و رشد آن بسیار کم می‌شود.
- برگ‌ها زرد رنگ و کوچک خواهند شد.
- در کناره برگ‌ها علایم قهوه‌ای دیده می‌شود.
- برگ‌های پایینی خشک می‌شوند.
- برگ‌های ابلغ رنگ متفاوت خود را از دست خواهند داد.

در صورتی‌که گیاه شما نور کمی دریافت می‌کرده و برگ‌های آن در سایه رشد کرده‌اند از انتقال ناگهانی آن به نور زیاد خودداری کنید چرا که این کار باعث سوختگی برگ‌های گیاه خواهد شد. با افزایش تدریجی نور، مقاومت به نور با شدت بالا افزایش می‌یابد و گیاه صدمه نخواهد دید.

فتو پریود:

فتو پریود عبارت است از مدت زمانی از روز که نور به گیاه می‌تابد. طول روز بسته به فصل سال و عرض جغرافیایی تغییر می‌کند. در نیم کره شمالی طول روز در چهار روز از سال اهمیت ویژه دارد.

1- اول فروردین (21 مارس): که خورشید مستقیماً بالای خط استوا قرار می‌گیرد و در این روز طول روز و شب مساوی و برابر 12 ساعت است. و به آن اعتدال بهاری می‌گویند.

2- سی و یکم خرداد (21 ژوئن): که خورشید در شمالی‌ترین قسمت بالایی خط استوا قرار می‌گیرد و طولانی‌ترین روز و کوتاه‌ترین شب سال است و به آن انقلاب تابستانی می‌گویند.

3- سی ام شهریور (21 سپتامبر): که خورشید مستقیماً بالای خط استوا است و طول روز و شب مساوی است و اعتدال پاییزی نامیده می‌شود.

4- سی ام آذر (21 دسامبر): که خورشید در جنوبی‌ترین قسمت زیر خط استوا قرار می‌گیرد و کوتاه‌ترین روز و بلندترین شب سال است و انقلاب زمستانی نامیده می‌شود (شب یلدا).

نقطه موازنه نوری (Light compensation point): 

نقطه‌ای است که در آن شدت فتوسنتز برابر شدت تنفس است. در این نقطه تمامی مواد تولیدشده در فتوسنتز در تنفس به مصرف می‌رسد. نقطه موازنه نوری در گیاهان آفتاب‌پسند بیشتر از گیاهان سایه‌پسند است.

نقطه اشباع نوری (Light saturation point):

نقطه‌ای که فتوسنتز در آن حداکثر است و با افزایش نور دیگر فتوسنتز افزایش نمی‌یابد که به آن نقطه اشباع نوری گویند.

کیفیت نور:

کیفیت نور، به زبان ساده، به رنگ نوری که به سطح گیاه می‌رسد اطلاق می‌شود. رنگ نور بر اساس طول موج و طیف نور مشخص می‌شود. گیاهان قادر هستند طیف‌هایی از نور را بهتر از دیگر طیف‌ها جذب و استفاده کنند. نورهای قرمز و آبی بیشترین اثر را بر رشد گیاه دارند و نورهای سبز و زرد اهمیت کمی در رشد گیاه دارند. نورهای سبز و زرد معمولاً از سطح گیاه بازتاب شده و جذب گیاه نمی‌شوند، که رنگ سبز گیاهان نیز به علت بازتاب این رنگ‌ها از سطح گیاه می‌باشد.

گیاهان برای رشد مناسب به نسبت متعادلی از نور آبی و قرمز نیاز دارند که نور خورشید این نسبت متعادل را برای گیاه فراهم می‌آورد. نور آبی معمولا در رشد شاخ و برگ گیاه نقش دارد، در حالی که رنگ قرمز به همراه آبی مشوق گلدهی در گیاه هستند.

اشعه ماورای بنفش با طول موج 400- 300 نانومتر باعث صدمه به گیاه شده و غیر قابل رویت با چشم انسان است. اشعه مادون قرمز با طول موج 750- 700نانومتر خارج از حس بینایی انسان است و برای رشد گیاه ضروری است اما در فتوسنتز گیاه بی تأثیر است. طیف نوری (760- 380 نانومتر) در فتوسنتز نقش دارد. میزان فتوسنتز در نور قرمز و آبی حداکثر است. اگر گیاه فقط در معرض نور آبی قرار گیرد رشد کاهش و اندام‌های گیاه سفت و تیره می‌شود و اگر گیاه در معرض نور قرمز قرار گیرد؛ رشد گیاه افزایش و اندام‌های گیاه نرم و لصیف می‌شود. برای انجام فتوسنتز تمامی طول موج‌های نور لازم است.

در کنار کیفیت نور، کمیت آن نیز از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. چرا که بهترین نور هم درصورتی که شدت کافی نداشته باشد و به مدت مناسب به گیاه نرسد به رشد آن کمکی نخواهد کرد. همان‌طور که اشاره شد شدت و مدت تابش نور دو فاکتور تعیین‌کننده کمیت نور هستند.

شدت نور:

شدت نور خورشید در بیرون جو (ثابت خورشیدی) حدود 1367 وات بر متر مربع است. طیف طول موج‌های نور خورشید در محدوده 100 تا 4000 میلی میکرون می‌باشد. نور خورشید طی عبور از جو و در اثر انعکاس، جذب و پراکنش توسط ازن، بخار آب، ملکول‌های اکسیژن، نیتروژن، گاز کربنیک و ذرات جامد معلق در هوا دچار تغییراتی از نظر شدت و کیفیت می‌گردد و به دو صورت پراکنده (نور پراکنده که از آسمان و منعکس شده از سطح زمین و برگ‌ها که به داخل اجتماع گیاهی وارد می‌شود) و نور مستقیم خورشید که به سطح زمین می‌رسد. شدت نور پراکنده بسیار کمتر از نور مستقیم خورشید است و برای رشد گیاهان کافی نیست، اما ممکن است برای رشد گیاهان سایه دوست (مثلاً آپارتمانی) کافی باشد. همچنین با افزایش عرض جغرافیایی، زاویه تابش خورشید و نیز طول مسیر حرکت نور در اتمسفر افزایش می‌یابد. بنابراین، میزان انعکاس، پراکنش و جذب نورها افزایش یافته و انرژی نورانی دریافتی توسط واحد سطح زمین کاهش می‌یابد. از سوی دیگر، ضخامت اتمسفر و تراکم هوا در اراضی مرتفع کمتر است. در نتیجه کل شدت نور افزایش پیدا می‌کند. در یک روز روشن آفتابی، از نسبت نور پراکنده به کل نور کاسته می‌گردد؛ اما در روزهای ابری بر میزان شدت نور پراکنده نسبت به نور مستقیم افزوده می‌شود.

معمولاً هنگامی که شدت نور افزایش می‌یابد، میزان فتوسنتز و رشد گیاه نیز افزایش می‌یابد که این اهمیت تأثیر نور بر گیاهان و رشد را نمایان می‌سازد. در اکثر موارد نور داخل فضاهای خانگی برای رشد گیاهان کم بوده و کمبود نور شایع‌ترین عامل محدودکننده رشد گیاهان خانگی می‌باشد. البته این مشکل در اتاق‌هایی با پنجره‌های دارای نورگیر خوب و گیاهان سایه پسند آپارتمانی کمتر دیده می‌شود.

باید توجه داشت که نور زیاد می‌تواند عامل محدودکننده‌ای به نام دما را نیز با خود به همراه داشته باشد. در مناطق گرمسیر، برخی گیاهان دارای نیاز نوری بالا،باید در محلی قرار بگیرند که از تابش مستقیم آفتاب در امان بمانند؛ و این در حالی است که باید نیاز نوری آن‌ها نیز تأمین شود. در حالی که در مناطق معتدل می‌توان همین گیاهان را در نور مستقیم خورشید قرار داد.

تأثیر نور بر گیاهان و رشد آن‌ها:

قبل از هرچیز باید دانست که گیاه علاوه بر آب، مواد معدنی و مواد آلی، برای رشد و نمو خود نیاز به نور نیز دارد و هیچ گیاهی نمی‌تواند در تاریکی رشد کند و برای رشد و نمو خود باید تحت تأثیر نور قرار گیرد، در ضمن بسیاری از فرایندهای فیزیولوژی گیاه توسط نور انجام می‌شود.

تمامی موجودات برای رشد به انرژی نیاز دارند. کسب انرژی در گیاهان به وسیله فرایندی به نام فتوسنتز انجام می‌شود که نور در این فرایند نقش اساسی دارد.

فتوسنتز به معنای «ساخت نوری» می‌باشد که اهمیت نور را در این فرایند نشان می‌دهد. گیاهان با دریافت نور و استفاده از آن به همراه فاکتورهای دیگر انرژی موردنیاز خود را تأمین کرده و مواد موردنیاز خود را می‌سازند.

نور عامل ادامه حیات در زمین است. در نتیجه تأثیر نور بر گیاهان قابل انکار نیست. اما چرا گیاهان به نور نیاز دارند؟

مشخصه‌های نوری در رشد گیاهان:

- کیفیت نور
- طول دورۀ نور
- کمیت نور

بر اثر دریافت نور قرمز گیاه به‌صورت طولی رشد کرده و ضعیف باقی می‌ماند و بالعکس اگر گیاه تحت تأثیر نور آبی قرار گیرد باعث کوتاه ماندن و ضخیم‌شدن شاخه و برگ‌های آن‌ها می‌شود. به همین دلیل برای رشد مطلوب، گیاه به هر دو این طول موج‌ها نیاز دارد که به‌طور همزمان به گیاه تابیده شود.

طول دورۀ رشد یکی دیگر از مشخصه‌های نوری است که در این رابطه با عامل نور طول دوره نوری یا فتوپریودیسم خصوصاً زمانی که هدف تولید گل‌های شاخه بریده شده می‌باشد؛ حائز اهمیت است.

- طول دورۀ روشنایی و تاریکی روی جوانه‌زنی بذر، ریشه‌زایی، رشد و نمو گیاه، زمان گلدهی و باردهی تأثیر زیادی دارد.

- گیاهان از این نظر به 3 دسته تقسیم می‌شوند: گیاهان روز کوتاه، گیاهان روز بلند و گیاهان خنثی یا بی تفاوت (بعضی از گیاهان واکنش قابل توجهی به طول روز ندارند و بی تفاوت می‌باشند. اما در هر حال این گیاهان نیز به‌طور طبیعی به یک جنس روز بلند یا روز کوتاه تعلق دارند. به عبارت دیگر گونه‌ای بی تفاوت به طول روز وجود ندارد.)

گروه‌بندی گیاهان بر اساس واکنش به طول روز

در این گروه‌بندی، چگونگی واکنش گیاه نسبت به طول روز (یا طول شب) در رابطه با تبدیل مریستم رویشی به جوانه گل مورد نظر است.

تأکید می‌گردد که روز بلندی و یا روز کوتاهی گیاه فقط در رابطه با طول دوره از سبزشدن تا زمان تشکیل جوانه گل می‌باشد و هیچ ارتباطی با طول دوره نوری برای سایر اعمال زیستی گیاه ندارد.

گیاهان روز بلند:

انتقال از مرحله رشد رویشی به مرحله رشد زایشی در گیاهان روز بلند حساس به طول روز همراه با افزایش طول روز تسریع می‌گردد و روزهای کوتاه منجر به تأخیر در گلدهی آن‌ها می‌شود. میزان واکنش ارقام مختلف یک گونه به طول روز یکسان نمی‌باشد.

این دسته از گیاهان برای ورود به رشد زایشی و به گل رفتن بین 14-10 ساعت به نور نیاز دارند. جوانه‌های گل، زمانی تشکیل می‌شود که شب‌ها کوتاه باشد. گاهی اوقات در اثر تیمار نور شکست تاریکی در شب و در فصول سرد، پاییز و زمستان که نور به اندازه کافی به گیاهان روز بلند نمی‌رسد توسط نورهای مصنوعی، به گیاه نور تابانده می‌شود تا نیاز گیاه برآورده شود.

گیاهانی نظیر اطلسی، مینا و میمون نمونه‌ای از گیاهان روز بلند هستند.گل مینا در شرایط شب‌های بلند فقط رشد رویشی داشته و ساقه‌های آن طویل می‌شود. در اثر افزایش دورۀ تاریکی گیاهانی مثل ارکیده و رز، رشدشان متوقف می‌شود و اندازۀ گل‌ها کوچک و ساقه‌ها ظریف و طول گیاه به‌طور غیر طبیعی کوتاه می‌شود که بر روی بازارپسندی این گیاه تأثیر منفی دارد.

گیاهان روز کوتاه:

این گیاهان در نقطه مقابل گیاهان روز بلند قرار می‌گیرند و برای ورود به رشد زایشی خود و گلدهی به نور تابشی کمتر از 12 ساعت نیاز دارند، در واقع نیاز بیشتر آن‌ها به تاریکی است. در کشور ایران به دلیل اینکه روزهای آفتابی بسیاری دارد باید نیاز نوری گیاهان مختلف شناسایی شود تا گیاه در طی روزهای بلند از رشد رویشی و زایشی خوبی برخوردار باشد لذا با پایین‌آوردن ساعات روشنایی و ایجاد سایه یا شب‌های طولانی توسط کشیدن حصیر یا پردۀ تیره رنگ یا پاشیدن رنگ‌های قابل شست‌وشو بر روی گل‌ها و گلخانه‌ها، گیاهان روز کوتاه را وارد مرحلۀ گلدهی یا زایشی می‌کنند.

نمونه گیاهان روز کوتاه گل داوودی است.

گیاهان خنثی یا بی تفاوت:

این گیاهان حساسیتی نسبت به طول روز و شب ندارند و در تمام طول سال گلدهی می‌کنند و برای نگهداری در منزل بسیار مناسب‌اند. مانند گل حنا، بگونیا و...

کمیت نور

اهمیت کمیت نور در تولید محصولات غیرقابل انکار است. میزان فتوسنتز تابع کمیت و شدت نور است؛ اگر شدت نور کم یا زیاد شود فتوسنتز نیز کاهش یافته و رشد گیاه کم می‌شود. در صورتی‌که شدت نور زیاد باشد با کاهش فتوسنتز روبه‌رو می‌شویم و اگر شدت نور کم باشد فتوسنتز نیز کم می‌شود. گاهی اوقات با افزایش درجه حرارت به خصوص در مرحله گل‌دهی با سقط و ریزش گل‌ها روبه‌رو می‌شویم، در واقع با افزایش شدت نور فتوسنتز و تولید کاهش یافته و در موارد شدید متوقف می‌شود و این به دلیل خاصیت اشباع نوری گیاه می‌باشد. به عبارت دیگر می‌توان گفت، ماکزیمم شدت نور هر گیاه منحصر به فرد است که میزان بالاتر از آن فتوسنتز را افزایش نمی‌دهد و این مقدار را نقطه اشباع نوری گیاه می‌گویند.

تا زمانی که شدت نور از مقادیر پایین تا نقطه اشباع برسد با افزایش فتوسنتز روبه‌رو هستیم ولی هنگامی که شدت نور از نقطه اشباع بالاتر رود عمل فتوسنتز با بسته‌شدن روزنه‌‌ها متوقف می‌شود. توصیه می‌شود در روزهای ابری و شدیداً آفتابی میزان کم یا زیادبودن نور را در گلخانه‌ها توسط دستگاه‌هایی مانند نورسنج اندازه‌گیری کنند تا درصورت کم یا زیادبودن نور مشکلات را برطرف کنیم.

گیاهان از نظر شدت نور به 3 دسته تقسیم می‌شوند: گیاهان آفتاب خواه، گیاهان سایه خواه و گیاهانی که به حد واسط بین این دو قرار دارند.

گیاهان آفتاب خواه:

گیاهانی هستند که به شدت نوری زیادی برای رشد و نمو خود نیاز دارند و اغلب آن‌ها دارای برگ‌های کوچک و ضخیم می‌باشند و معمولاً به‌صورت باریک وجود دارند مانند غلات. در این گیاهان باید تراکم گیاهی را در نظر داشت زیرا اگر به اندام‌های بعضی از آن‌ها نور کافی نرسد، مشکلی برای سایر اندام‌ها به وجود می‌آید. به همین دلیل این گیاهان باید در نور کامل قرار بگیرند.

گیاهان سایه خواه:

عموماً این گیاهان به شدت نوری کمی نیاز دارند و در شرایط سایه یا تاریکی رشد خوبی داشته و وارد مرحله زایشی می‌شوند. مانند گیاه کلم و نخودفرنگی که دارای برگ‌های پهن و لطیف هستند. گیاهانی که در حد واسط بین گیاهان آفتاب خواه و سایه خواه قرار دارند می‌توانند هم در سایه و هم در آفتاب رشد کنند. نور به‌طور معمول به شدت تعرق اثر مستقیم دارد، معمولاً در روز روزنه‌ها باز هستند و این امر سبب می‌شود که بخار آب موجود در برگ‌ها وارد جو شود. در شب روزنه‌ها بسته‌اند و میزان تعرق به مقدار زیادی کاهش می‌یابد.

علت نورگرایی ساقه:

تجمع بیش از حد مقدار اکسین در سمت نور ندیدۀ اندام ساقه باعث می‌شود که بر اثر مقدار نور ورودی در یک محفظه تاریک یا مکانی، ساقه به سمت نور گرایش پیدا کند که به این امر نورگرایی می‌گویند.

علت منفی‌بودن نورگرایی در ریشه:

سلول‌های ریشه نسبت به مقدار بسیار اندک اکسین واکنش نشان می‌دهد و رشد می‌کند. رشد آن‌ها نسبت به مقدار بیشتر این هورمون کم یا متوقف می‌شود، در نتیجه تراکم اکسین زیاد در سمت نور ندیده ریشه سبب می‌شود که این قسمت نسبت به سمت نور دیده رشد کمتری داشته باشد و ریشه به سمت مخالف نور خم گردد.

علاوه بر توضیح‌های داده شده باید بدانیم نور در کجای چرخۀ فتوسنتز قرار دارد و بر چه بخش‌هایی از گیاه تأثیر می‌گذارد. به‌طور کلی نقش نور شکستن مولکول‌های آب در کلروپلاست و آزادکردن الکترون است که از الکترون آزادشده برای تشکیل مواد پر انرژی (NADPH-ATP) و نهایتاً برای تشکیل قند 6 کربنه به نام گلوکز استفاده می‌شود. قند تولیدشده صرف رشد و حیات گیاه می‌شود و مقدار اضافۀ آن در بعضی گیاهان مثل سیب زمینی به‌صورت درشت مولکول نشاسته ذخیره می‌شود.

چگونگی آزادشدن الکترون و تولید انرژی آن:

رنگیزه‌های درون برگ قدرت جذب نورهای سفید خورشید را داراست. رنگیزه‌های نوری این پرتوها را که مربوط به رنگ‌های بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز است جذب می‌کنند و پس از آن بعضی از پرتوهای نور خورشید به ویژه پرتوهای قرمز به وسیله رنگیزه کلروفیل جذب می‌شود و واکنشی در مولکول‌های آن به وجود می‌آید که به آن‌ها واکنش‌های فتوشیمیایی می‌گویند.

مدت زمان نوردهی:

به مدت زمانی که گیاه در طول یک روز در معرض نور قرار می‌گیرد؛ مدت زمان نوردهی گفته می‌شود. گیاهان معمولاً نمی‌توانند نور 24 ساعته را تحمل کنند اما ساعت نوردهی بالا می‌تواند برای آن‌ها مفید باشد.

به طور کلی گیاهان در مورد کمیت به گروه‌های کم نیاز یا سایه دوست، گیاهان با نیاز متوسط یا نیمه آفتابی و با نیاز بالا یا آفتابی تقسیم می‌شوند. در حالی که گیاهان آفتابی به حداقل 8 ساعت نور مستقیم خورشید در روز نیاز دارند، ممکن است گیاهان سایه دوست به چند ساعت نور معمولی در روز اکتفا کنند.

روشنایی و پرورش گیاه

نور برای رشد گیاه لازم است. نور خورشید ارزان‌ترین منبع در دسترس نور است ولی برای کشاورزی همیشه به میزان لازم در اختیار نیست. در نتیجه استفاده از نور مصنوعی به جهت افزایش تولید و کیفیت گیاه بسیار متداول شده است. گیاهان نسبت به انسان‌ها حساسیت کاملاً متفاوتی به رنگ‌های نور دارند. با توجه به رشد گیاه، نور به‌صورت ذره‌های ریزی می‌باشند که فوتون یا کوانتوم نامیده می‌شوند. مقدار انرژی فوتون‌ها بسته به طول موج آن‌ها (رنگ طیف نوری) تغییر می‌کند. برای یک انرژی نورانی نور قرمز تقریبا یک و نیم برابر فوتون بیشتر از نور آبی تولید می‌کند. یعنی اغلب منابع نور قرمز فوتون بیشتری از منابع نور آبی تولید می‌کنند. البته گیاهان دارای حساسیت متفاوت به رنگ‌های مختلف نور نشان داده و اثرات متفاوتی روی آن‌ها می‌گذارد. در نتیجه استفاده از منبع نوری مناسب برای هر گیاه برای دستیابی به نتیجه بهینه در تولید آن مؤثر است.

حساسیت گیاه براساس افزایش نور:

تنها قسمت از طیف تابش عمومی که می‌تواند توسط گیاهان برای عمل فتوسنتز مورد استفاده قرار گیرد بین 400 تا 700 نانومتر است که به آن Photo synthetically) PAR Active Radiation گفته می‌شود. تعداد فوتون‌ها در ناحیه PAR نور پرورش‌دهنده گفته می‌شود که به‌صورت میکرومول تعریف می‌شود. در نتیجه تقریباً 45 درصد نور عمومی نور PAR است.