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 ۷ 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 ۱۴ 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............................................................................................................... ۱۱

۱ـ رابطه آب خاک و گیاه، چرا؟

۱ـ۱ چگونگی اهمیت آب برای فرایند تولید توسط گیاه (دریافت و تبدیل تشعشع)................... ۱۳

۲ـ۱ نقش آب در پراکندن انرژی و کمک به تداوم حیات گیاه از این طریق............................... ۱۴

۳ـ۱ سایر نقش های مهم آب در گیاهان....................................................................... ۱۴

۲ـ ویژگی های آب و محلول های آبی

مقدمه................................................................................................................... ۱۷

۱ـ۲ ویژگی های فیزیکی آب........................................................................................ ۱۷

۱ـ۱ـ۲ پیوند هیدروژنی............................................................................................... ۱۷

۲ـ۱ـ۲ گرمای نهان ذوب آب......................................................................................... ۲۰

۳ـ۱ـ۲ ظرفیت گرمایی ویژه آب..................................................................................... ۲۱

۴ـ۱ـ۲ گرمای نهان تبخیر آب........................................................................................ ۲۱

۵ـ۱ـ۲ غیرقابل فشرده شدن آب................................................................................... ۲۲

۶ـ۱ـ۲ گرانروی یا ویسکوزیته آب................................................................................... ۲۲

۷ـ۱ـ۲ نیروهای چسبندگی و پیوستگی آب.................................................................... ۲۳

۸ـ۱ـ۲ کشش سطحی.............................................................................................. ۲۴

۹ـ۱ـ۲ صعود کاپیلاری آب............................................................................................ ۲۵

۱۰ـ۱ـ۲ استقامت کششی آب.................................................................................... ۲۶

۱۱ـ۱ـ۲ ثابت دی الکتریک........................................................................................... ۲۷

۱۲ـ۱ـ۲ چگالی و فشار بخار........................................................................................ ۲۸

۲ـ۲ ویژگی های شیمیایی آب.................................................................................... ۲۹

۱ـ۲ـ۲ تعریف و اهمیت............................................................................................... ۲۹

۲ـ۲ـ۲ پتانسیل آب و اجزای آن..................................................................................... ۳۲

۳ـ۲ ویژگی های محلول های آبی................................................................................ ۴۰

۱ـ۳ـ۲ ویژگی های کولیگاتیو........................................................................................ ۴۰

۲ـ۳ـ۲ ارتباط پتانسیل اسمزی با کاهش نقطه انجماد....................................................... ۴۱

۴ـ۲ کیفیت آب برای آبیاری......................................................................................... ۴۱

۱ـ۴ـ۲ شفافیت........................................................................................................ ۴۱

۲ـ۴ـ۲ دما............................................................................................................... ۴۲

۳ـ۴ـ۲ BOD و COD.................................................................................................... ۴۲

۴ـ۴ـ۲ عناصر غذایی و مواد آلی................................................................................... ۴۲

۵ـ۴ـ۲ شوری........................................................................................................... ۴۲

۶ـ۴ـ۲ سدیم........................................................................................................... ۴۳

۳ـ روابط آب سلول

مقدمه................................................................................................................... ۴۵

۱ـ۳ ساختمان سلول................................................................................................ ۴۵

۱ـ۱ـ۳ غشای پلاسمایی............................................................................................ ۴۶

۲ـ۱ـ۳ سیتوپلاسم.................................................................................................... ۴۸

۳ـ۱ـ۳ واکوئل........................................................................................................... ۴۸

۲ـ۳ توزیع آب در سلول ها.......................................................................................... ۴۹

۱ـ۲ـ۳ دیواره سلولی................................................................................................. ۴۹

۲ـ۲ـ۳ سیتوپلاسم.................................................................................................... ۵۰

۳ـ۲ـ۳ واکوئل ها....................................................................................................... ۵۱

۴ـ۲ـ۳ تغییرات وضعیت آب سلول.................................................................................. ۵۱

۳ـ۳ حرکت آب و مواد محلول از غشاها......................................................................... ۵۳

۱ـ۳ـ۳ انتقال فعال و غیر فعال....................................................................................... ۵۳

۲ـ۳ـ۳ مکانیزم اسمز................................................................................................. ۵۴

۳ـ۳ـ۳ حرکت آب از غشا............................................................................................. ۵۵

۴ـ۳ تنظیم اسمزی................................................................................................... ۵۶

۵ـ۳ نمودار هافلر...................................................................................................... ۵۷

۴ـ پتانسیل آب و اجزای آن در خاک، گیاه و اتمسفر

مقدمه................................................................................................................... ۵۹

۱ـ۴ پتانسیل آب و اجزای آن در خاک............................................................................ ۵۹

۱ـ۱ـ۴ پتانسیل ثقلی................................................................................................ ۶۰

۲ـ۱ـ۴ پتانسیل اسمزی............................................................................................. ۶۰

۳ـ۱ـ۴ پتانسیل ماتریک.............................................................................................. ۶۱

۴ـ۱ـ۴ پتانسیل ماتریک.............................................................................................. ۶۱

۲ـ۴ پتانسیل آب و اجزای آن در گیاه............................................................................. ۶۲

۱ـ۲ـ۴ پتانسیل اسمزی............................................................................................. ۶۳

۲ـ۲ـ۴ پتانسیل ماتریک.............................................................................................. ۶۳

۳ـ۲ـ۴ پتانسیل فشاری.............................................................................................. ۶۴

۴ـ۲ـ۴ پتانسیل ثقلی................................................................................................ ۶۵

۳ـ۴ پتانسیل آب در اتمسفر....................................................................................... ۶۶

۴ـ۴ روش های اندازه گیری مقدار آب و پتانسیل آب در خاک.............................................. ۶۷

۱ـ۴ـ۴ اندازه گیری مستقیم آب خاک............................................................................ ۶۷

۲ـ۴ـ۴ استفاده از نوترون متر....................................................................................... ۶۸

۳ـ۴ـ۴ استفاده از دستگاه تابش گاما............................................................................ ۷۱

۴ـ۴ـ۴ روش انعکاس سنجی زمانی.............................................................................. ۷۲

۵ـ۴ـ۴ تانسیومتر...................................................................................................... ۷۳

۶ـ۴ـ۴ بلوک های مقاومت الکتریکی............................................................................. ۷۴

۷ـ۴ـ۴ ترموکوپل سایکرومتر......................................................................................... ۷۶

۸ـ۴ـ۴ اندازه گیری پتانسیل ماتریک.............................................................................. ۷۶

۹ـ۴ـ۴ اندازه گیری پتانسیل اسمزی.............................................................................. ۷۷

۵ـ۴ اندازه گیری مقدار آب و پتانسیل آب در گیاه.............................................................. ۷۸

۱ـ۵ـ۴ روش تعادل مایع.............................................................................................. ۷۸

۲ـ۵ـ۴ روش تعادل بخار............................................................................................... ۷۹

۳ـ۵ـ۴استفاده از ترموکوپل سایکرومتر........................................................................... ۷۹

۴ـ۵ـ۴ استفاده از محفظه فشاری................................................................................ ۸۰

۵ـ۵ـ۴ روش پلاسمولیز............................................................................................... ۸۱

۶ـ۵ـ۴ روش کریوسکوپی............................................................................................ ۸۲

۷ـ۵ـ۴ پتانسیل فشاری در گیاه.................................................................................... ۸۲

۵ـ ریشه : نقش، رشد و اندازه گیری

مقدمه................................................................................................................... ۸۳

۱ـ۵ ساختمان و رشد ریشه....................................................................................... ۸۳

۱ـ۱ـ۵ ساختمان و رشد اولیه ریشه.............................................................................. ۸۳

۲ـ۱ـ۵ ساختمان و رشد ثانویه ریشه............................................................................ ۸۸

۳ـ۱ـ۵ تشکیل ریشه های فرعی.................................................................................. ۹۰

۴ـ۱ـ۵ انقباض ریشه ................................................................................................. ۹۱

۲ـ۵ ناحیه جذب ریشه ها.......................................................................................... ۹۲

۱ـ۲ـ۵ ریشه های جوان............................................................................................. ۹۲

۲ـ۲ـ۵ ریشه های مسن تر......................................................................................... ۹۳

۳ـ۲ـ۵ نقش مایکوریزا................................................................................................ ۹۴

۳ـ۵ عوامل موثر بر رشد ریشه.................................................................................... ۹۵

۱ـ۳ـ۵ عوامل درونی موثر بر رشد ریشه......................................................................... ۹۵

۲ـ۳ـ۵ عوامل بیرونی موثر بر رشد ریشه........................................................................ ۹۹

۴ـ۵ اندازه گیری مشخصات ریشه و سیستم ریشه ای.................................................... ۱۰۲

۱ـ۴ـ۵ نمونه برداری................................................................................................... ۱۰۲

۲ـ۴ـ۵ شستشوی ریشه از خاک................................................................................. ۱۰۲

۳ـ۴ـ۵ سنجش پارامترهای ریشه................................................................................. ۱۰۳

۶ـ آب در خاک

مقدمه................................................................................................................... ۱۰۶

۱ـ۶ ویژگی های مهم خاک در رابطه با آب...................................................................... ۱۰۶

۱ـ۱ـ۶ وزن مخصوص ظاهری خاک................................................................................ ۱۰۶

۲ـ۱ـ۶ وزن مخصوص حقیقی خاک................................................................................ ۱۰۷

۳ـ۱ـ۶ تخلخل خاک................................................................................................... ۱۰۷

۴ـ۱ـ۶ درصد جرمی رطوبت خاک.................................................................................. ۱۰۸

۵ـ۱ـ۶ درصد حجمی رطوبت خاک................................................................................. ۱۰۸

۶ـ۱ـ۶ ظرفیت زراعی................................................................................................. ۱۰۸

۷ـ۱ـ۶ نقطه پژمردگی دایم.......................................................................................... ۱۰۹

۸ـ۱ـ۶ نقطه اشباع ................................................................................................... ۱۱۰

۹ـ۱ـ۶ آب موجود در خاک............................................................................................ ۱۱۰

۱۰ـ۱ـ۶ کل آب قابل دسترس خاک................................................................................ ۱۱۱

۱۱ـ۱ـ۶ آب قابل دسترس حقیقی خاک......................................................................... ۱۱۲

۱۲ـ۱ـ۶ کسر آب قابل دسترس خاک............................................................................. ۱۱۲

۱۳ـ۱ـ۶ آب سهل الوصول............................................................................................ ۱۱۲

۱۴ـ۱ـ۶ منحنی مشخصه آب خاک................................................................................ ۱۱۵

۲ـ۶ نگهداری آب در خاک............................................................................................ ۱۱۷

۳ـ۶ حرکت آب در خاک............................................................................................... ۱۱۷

۱ـ۳ـ۶ اختلاف بار (پتانسیل) هیدرولیکی ( )............................................................. ۱۱۹

۲ـ۳ـ۶ هدایت هیدرولیکی اشباع (KS).......................................................................... ۱۲۰

۳ـ۳ـ۶ هدایت هیدرولیکی غیر اشباع .................................................................. ۱۲۰

۷ـ جذب آب از خاک

مقدمه................................................................................................................... ۱۲۳

۱ـ۷ آناتومی مسیر حرکت آب در ریشه......................................................................... ۱۲۳

۲ـ۷ نیروی محرک در جذب آب..................................................................................... ۱۲۵

۱ـ۲ـ۷ جذب غیر فعال................................................................................................. ۱۲۷

۲ـ۲ـ۷ جذب فعال و پدیده فشار ریشه........................................................................... ۱۲۷

۳ـ۲ـ۷ جمع بندی...................................................................................................... ۱۲۸

۳ـ۷ مقاومت در برابر جذب آب..................................................................................... ۱۲۸

۴ـ۷ عوامل موثر بر جذب آب........................................................................................ ۱۲۹

۱ـ۴ـ۷ عوامل درونی موثر بر جذب................................................................................. ۱۳۰

۲ـ۴ـ۷ عوامل بیرونی موثر بر جذب آب........................................................................... ۱۳۱

۸ـ حرکت آب در گیاه

مقدمه................................................................................................................... ۱۳۳

۱ـ۸ ساختار سیستم هادی....................................................................................... ۱۳۳

۲ـ۸ نیروی محرکه در انتقال آب.................................................................................... ۱۳۶

۳ـ۸ سرعت جریان.................................................................................................... ۱۳۸

۴ـ۸ مقاومت در برابر حرکت......................................................................................... ۱۴۰

۵ـ۸ کارایی سیستم هادی........................................................................................ ۱۴۱

۱ـ۵ـ۸ هدایت ویژه..................................................................................................... ۱۴۲

۲ـ۵ـ۸ سطح هادی نسبی......................................................................................... ۱۴۲

۳ـ۵ـ۸ حفره سانی یا رگ بستگی............................................................................... ۱۴۳

۶ـ۸ حرکت آب در برگ ها........................................................................................... ۱۴۴

۷ـ۸ مقایسه مقاومت ها از خاک تا محل تبخیر............................................................... ۱۴۵

۸ـ۸ کنترل جریان...................................................................................................... ۱۴۷

۹ـ تعرق

مقدمه................................................................................................................... ۱۴۹

۱ـ۹ سطوح تبخیر کننده در تعرق.................................................................................. ۱۵۰

۱ـ۱ـ۹ آناتومی روزنه ها.............................................................................................. ۱۵۰

۲ـ۱ـ۹ تعداد و اندازه روزنه ها....................................................................................... ۱۵۱

۲ـ۹ مسیر حرکت بخار آب در تعرق............................................................................... ۱۵۳

۳ـ۹ نیروی محرک در تعرق.......................................................................................... ۱۵۴

۴ـ۹ مقاومت ها در تعرق............................................................................................ ۱۵۷

۵ـ۹ مکانیسم عمل روزنه ها....................................................................................... ۱۵۸

۶ـ۹ واکنش باز و بسته شدن روزنه ها به عوامل محیطی................................................. ۱۶۱

۱ـ۶ـ۹ نور................................................................................................................ ۱۶۱

۲ـ۶ـ۹ رطوبت .......................................................................................................... ۱۶۲

۳ـ۶ـ۹ دما............................................................................................................... ۱۶۳

۴ـ۶ـ۹ باد................................................................................................................ ۱۶۳

۵ـ۶ـ۹ دی اکسید کربن.............................................................................................. ۱۶۳

۷ـ۹ عوامل موثر بر تعرق............................................................................................. ۱۶۳

۱ـ۷ـ۹ عوامل گیاهی موثر بر تعرق................................................................................ ۱۶۳

۲ـ۷ـ۹ عوامل محیطی موثر بر تعرق.............................................................................. ۱۶۵

۸ـ۹ روش های اندازه گیری تعرق................................................................................. ۱۶۵

۱ـ۸ـ۹ روش وزنی..................................................................................................... ۱۶۵

۲ـ۸ـ۹ روش لایسی متر............................................................................................. ۱۶۶

۳ـ۸ـ۹ روش جریان در ساقه........................................................................................ ۱۶۶

۴ـ۸ـ۹ روش تبادل گازی.............................................................................................. ۱۶۷

۹ـ۹ مواد ضد تعرق.................................................................................................... ۱۶۷

۱۰ـ موازنه آب خاک

مقدمه................................................................................................................... ۱۷۱

۱ـ۱۰ موازنه آب خاک................................................................................................. ۱۷۱

۲ـ۱۰ رواناب............................................................................................................ ۱۷۲

۳ـ۱۰ تبخیر از سطح خاک.......................................................................................... ۱۷۶

۴ـ۱۰ تعرق از گیاه..................................................................................................... ۱۷۸

۵ـ۱۰ زهکشی عمقی.............................................................................................. ۱۷۹

۱۱ـ کارایی مصرف آب

مقدمه................................................................................................................... ۱۸۱

۱ـ۱۱ انواع کارایی مصرف آب....................................................................................... ۱۸۲

۱ـ۱ـ۱۱ کارایی مصرف آب فیزیولوژیکی یا کارایی تعرق...................................................... ۱۸۲

۲ـ۱ـ۱۱ کارایی مصرف آب پایه...................................................................................... ۱۸۲

۳ـ۱ـ۱۱ کارایی مصرف آب اقتصادی............................................................................... ۱۸۳

۲ـ۱۱ عوامل موثر بر کارایی مصرف آب........................................................................... ۱۸۴

۱ـ۲ـ۱۱ خصوصیات گیاهی.......................................................................................... ۱۸۴

۲ـ۲ـ۱۱ شرایط اقلیمی............................................................................................... ۱۸۷

۳ـ۲ـ۱۱ شرایط خاک.................................................................................................. ۱۸۸

۴ـ۲ـ۱۱ عملیات مدیریتی........................................................................................... ۱۸۹

۳ـ۱۱ افزایش کارایی مصرف آب در شرایط دیم................................................................. ۱۹۲

۴ـ۱۱ تبعیض علیه ایزوتوپ ................................................................................... ۱۹۲

۱ـ۴ـ۱۱ برآورد میزان تبعیض......................................................................................... ۱۹۳

۲ـ۴ـ۱۱ میزان تبعیض در گونه های مختلف گیاهی........................................................... ۱۹۴

۳ـ۴ـ۱۱ تبعیض ایزوتروپی کربن و کارایی مصرف آب........................................................... ۱۹۵

۱۲ـ نیاز آبی گیاه و بهینه سازی مصرف آب

مقدمه................................................................................................................... ۱۹۷

۱ـ۱۲ تعیین تبخیر تعرق گیاه یا نیاز آبی......................................................................... ۱۹۷

۲ـ۱۲ تعیین تبخیر تعرق مرجع..................................................................................... ۱۹۸

۳ـ۱۲ تعیین ضریب گیاهی.......................................................................................... ۲۰۰

۴ـ۱۲ مقدار و زمان آبیاری........................................................................................... ۲۰۶

۵ـ۱۲ کم آبیاری و بهینه سازی مصرف آب...................................................................... ۲۰۶

۱۳ـ تنش کمبود آب: توسعه، اثرات، سازگاری

مقدمه................................................................................................................... ۲۱۱

۱ـ۱۳ انواع خشکی و نحوه توسعه آن ها....................................................................... ۲۱۱

۱ـ۱ـ۱۳ تنش کمبود آب در گیاه.................................................................................... ۲۱۱

۲ـ۱ـ۱۳ الگوهای وقوع خشکی.................................................................................... ۲۱۲

۲ـ۱۳ اثرات تنش کمبود آب......................................................................................... ۲۱۴

۱ـ۲ـ۱۳ اثرات آناتومیکی و فیزیولوژیکی.......................................................................... ۲۱۴

۲ـ۲ـ۱۳ واکنش های متابولیکی و هورمونی................................................................... ۲۱۴

۳ـ۲ـ۱۳ رشد و عملکرد............................................................................................... ۲۱۵

۳ـ۱۳ اثرات تامین مجدد آب بعد از یک دوره تنش............................................................. ۲۱۶

۴ـ۱۳ سازگاری و تحمل خشکی.................................................................................. ۲۱۷

۱ـ۴ـ۱۳ فرار از خشکی............................................................................................... ۲۱۹

۲ـ۴ـ۱۳ اجتناب از تنش.............................................................................................. ۲۲۱

۳ـ۴ـ۱۳ تحمل نسبت به آب کشیدگی........................................................................... ۲۲۵

۵ـ۱۳ مسیرهای فتوسنتزی و تحمل به خشکی.............................................................. ۲۲۷

۱۴ـ آزمایش هایی برای رابطه آب خاک و گیاه

مقدمه................................................................................................................... ۲۲۹

۱ـ۱۴ تعیین مقدار آب نسبی، پتانسیل آب بافت گیاهی................................................... ۲۲۹

۲ـ۱۴ ایجاد محلولهای اسمزی..................................................................................... ۲۳۱

۳ـ۱۴ تاثیر پتانسیل آب بر جوانه زنی بذر....................................................................... ۲۳۳

۴ـ۱۴ تعیین پتانسیل آب بافت گیاهی........................................................................... ۲۳۴

۵ـ۱۴ کار با دستگاهای سنجش رطوبت خاک................................................................. ۲۳۵

۶ـ۱۴ تعیین ظرفیت گلدانی وظرفیت زراعی.................................................................... ۲۳۵

۷ـ۱۴ تعیین حد تحتانی رطوبت خاک............................................................................ ۲۳۷

۸ـ۱۴ مشاهده و اندازه گیری حرکت آب در گیاه............................................................... ۲۳۸

۹ـ۱۴ مشاهده روزنه ها............................................................................................. ۲۳۸

۱۰ـ۱۴ سنجش ویژگی های ریشه............................................................................... ۲۳۸

۱۱ـ۱۴ تعیین نیاز آبی................................................................................................ ۲۳۹

منابع.................................................................................................................... ۲۴۳