1. كلية علوم الأغذية والزراعة
كفاءة استخدام مياه الري والري الناقص Irrigation Water Use Efficiency and Deficit irrigation
د. عبد رب الرسول العمران
قسم علوم التربة
كلية علوم الأغذية والزراعة
جامعة الملك سعود

2. Water used for irrigation
Non-renewable
Renewable
(Al-Tokhais, 2003)

3. الزيادة في مساحة النخيل في المملكة العربية السعودية
(وزارة الزراعة، 2006م)

4. تحسين كفاءة الري 4 – التربة 5 – الجهات المسئولة عن المياه
إنشاء شبكات الري
الأرشاد
تسعير المياه
مصادر جديدة للمياه
4 – التربة
تحسين صفات التربة
اضافة المحسنات التي تحافظ على الماء
خصوصاً في الأراضي الرملية
المادة العضوية
الأسمدة

5. أسباب زيادة الاستهلاك لمياه الري :
زيادة الرقعة الزراعية نتج عنه زيادة في الطلب على المياه الجوفية.
زراعة محاصيل تحتاج إلى كميات كبيرة من الماء على مدار السنة.
عدم حساب الاحتياجات الحقيقية للنبات.
عدم الالمام بتقدير نوعية المياه.
عدم الالمام بخصائص التربة مثل القوام ومعدل التسرب وكيفية تحسينها.
عدم وجود جدولة لمياه الري تلبي احتياجات النباتات.
وجود ممارسات خاطئة للري في تكرار عملية الري الثابتة.
انخفاض كفاءات بعض أنظمة الري المختلفة وهي حاصل ضرب الكفاءات المختلفة.

6. Irrigation water Efficiencies
كفاءات مياه الري
Irrigation water Efficiencies
الغرض من الكفاءة وحسابها هو إجراء التحسينات الضرورية لرفع هذه الكفاءة سوى في اجهزة النقل او نظام الري ان امكن و الادارة الجيدة كموعد الري وفترته وتحسين صفات التربة .
يمكن تقسيم الكفاءت الى عدة اقسام منها ما يتعلق بالنقل او التوصيل.
1- كفاءة نقل المياه: Water conveyance efficiency
يعبر عنها بالمعادلة EC = Wf / Wr x100
حيث wf مياه الري الواصلة الى الحقل
wr مياه الري المحول من المصدر كالخزانات و الابار

7. يعبر عنها بالمعادلة Ea = Ws/Wf x100
2 - كفاءة اضافة الماء water application efficiency
يعبر عنها بالمعادلة Ea = Ws/Wf x100
حيث ws الماء المخزون في منطقة الجذور ومن المعروف ان الفواقدمصدرها الجريان السطحي و الصرف و استهلاك النبات حيث
Wf = ws + Ru + Dr + ET
Wf = ws + Ru + Dr
3 - كفاءة استخدام المياه Water Use Efficiency
يعبر عنها بالمعادلة Eu = Wu/Wf x100

8. كفاءة أستخدام المياه بالنسبة للنبات Plant Water Use Efficiency
تعرف كفاءة أستخدام المياه بأنها كمية المياه التي أستخدمها النبات
في عملية النتح لزيادة وحدة واحدة من النمو والأنتاج.
يمكن أن يعبر عنها بنسبة التمثيل الضوئي (A) إلى الماء المفقود في النتح (E)
WUE = A/E (Nobel,1983)
ًWUE = massCO2 fixed/ massH2O transpired
ويمكن تقدير ذلك للنباتات المزروعة في الأصص. ولقد تم إيجاد أجهزة حديثة تقيس النتح والتمثيل الضوئي لتقدير هذه المعادلة.

9. The Economic Criterion

10. Agronomic WUE (Viets, 1966; Sinclair et al., 1984)
Crop Yield (usually the economic yield)
Water Used to Produce the Yield
WUE =
WUE in kg m-3
Yield in g m-2
Water in mm

11. Evapotranspiration WUE (Bos, 1980 & 1985)
(Yi - Yd)
(ETi – ETd)
ETWUE =
ETWUE in kg m-3
Y in g m-2; i  irrigated; d  dryland
ET in mm; i  irrigated; d  dryland

12. Irrigation WUE (Bos, 1980 & 1985) (Yi - Yd) IWUE = IRRi IWUE in kg m-3
Y in g m-2; i  irrigated; d  dryland
IRR in mm; i  irrigated

13. Irrigation Performance Indicator
A- Water Use
Crop Water Use Index
Irrigation Water Use Index
Irrigation Economic Water Use Index
Etc.
B- Irrigation System Efficiency
Field
Application
Efficiency
( Ea )
Drainage
Efficiency
Conveyance
Efficiency
( Ec )
Field Canal/
Conduit*
Efficiency
( Eb )
Distribution Efficiency
Ep = Ea × Ec
Farm Efficiency
Ef = Ea × Eb
Project Efficiency
Ep = Ea x Eb x Ec

14. Surface Irrigation
Source:
Musick and
Dusek (1980)

15. Precision Application Irrigation
Source:
Howell et al. (1995)

16. Subsurface Drip 1993 & 1994
Source:
Howell et al. (1997)

17. Surface Drip 1993 & 1994
Source:
Howell et al. (1997)

18. Means of Area and Production of Date Palm
Regions
Means for Season
Mean AREA
Mean PROD.
Prod./Area
hectare
ton
ton h-1
Riyadh
Makkah
9540.6
66966
Madenah
Qaseem
Eastern
Aseer
7638.4
73423
Tabuk
4449.2
Hail
14289
84745
Northern
12.6
76.2
Jazan
238.6
207.8
Najran
3219.4
Baha
861.2
3564.2
Jouf
4331
Kingdom

19. Consumption use of water in some region of Saudi Arabia ( Al-Khatib et al., 2006 ).
Regions
m3 h-1
Irrigation Systems
surface
sprinkler
drip
Riyadh
34343
25046
20602
Makkah
34451
25095
20667
Madenah
43305
31545
25978
Qaseem
35204
25647
21121
Eastern
34782
26120
20865
Aseer
25107
18289
15061
Tabuk
32157
23424
19290
Hail
35254
25680
21148
Northern
34976
Najran
28868
21028
17317
Baha
Jouf

20. Water Use Efficiency for Date Palm tree (WUE Kg m-3 ) in some region
Regions
WUE Kg m-3
Irrigation Systems
surface
sprinkler
drip
Riyadh
0.177
0.242
0.294
Makkah
0.204
0.280
0.340
Madenah
0.122
0.168
0.203
Qaseem
0.120
0.165
0.200
Eastern
0.392
0.490
Aseer
0.383
0.525
0.638
Tabuk
0.223
0.306
0.372
Hail
0.231
Northern
0.173
0.236
0.286
Najran
0.170
0.234
0.284
Baha
0.226
0.275
Jouf
0.252
0.346
0.421

21. العوامل المؤثرة على علاقة الماء و الانتاج
نظام الري المستخدم
كثافة النباتات
برنامج مكافحة الحشرات و الامراض
المناخ
موعد الزراعة
الصرف
تكرار الري
موعد الري بما يتلاءم مع نمو المحصول
بناء التربة
خصوبة التربة
نوعية المياه

22. شكل(1). العلاقة بين الماء المضاف والإنتاجية (Stwart et al., 1974)

23. دالة إنتاجية الماء Water Production Function
تستخدم دالة إنتاجية الماء لمعرفة مدى الاستفادة من المياه المستخدمة للري. ان العلاقة بين كمية المياه المضافة الى الحقل و الانتاجية تعرف بدالة إنتاجية الماء على شرط تثبيت عوامل الانتاج الاخرى من أسمدة وبذور ومبيدات ومكافحة وادارة وغيرها من عوامل الإنتاج. وعند دراسة هذه العلاقة والتي تمثل بالشكل (1) (Stewart etal., 1974;1977) ومن الشكل يتضح ان اضافة الماء في البداية تحدث تغيرا كبير في الانتاج (y1) اكبر بكثير عما تحدثه من تغير في الانتاج بعد إضافة كميات اكبر من مياه الري (y2) لنفس وحدة التغير من مساه الري وهي 100ملم.وهذا يعني ان الميل في الشكل يكون اعلى في بداية الاضافة عنه في نهاية الاضافة ويقل الميل كلما زادت كمية مياه الري المضافة وقد تصل الى السالب في حالة انخفاض الانتاجية.

24. وجد (Cuenca, 1978) بان العلاقة بين الماء المضاف و الانتاجية لنبات القطن في ولاية كليفورنيا بانها معادلة من الدرجة الثانية وصيغتها:
Y = AW – AW2
بينما وجد (Grimes et al.,1969) بان المعادلة لنفس النبات في ولاية تكساس في الصيغة التالية:
Y = AW1/ AW
(حيث الإنتاجية بالكيلوجرام/هكتار و الماء المضاف بالسنتيمتيرات في كلتا المعادلتين)

25. شكل (2). العلاقة بين البخر – نتح والإنتاجية
(ب)
كلورادو
)أ)
يوتا
شكل (2). العلاقة بين البخر – نتح والإنتاجية

26. العلاقة بين الانتاجية و البخر-نتح
ذكر كثير من الباحثين بان هذه العلاقة خطية لاغلب المحاصيل وخصوصا محاصيل الاعلاف منها(Cuenca, 1978; Barret, 1977; Doornbos and Kassam,1979) (شكل 2) حيث وجد (Cuenca,1978) بان العلاقة بين البخر-نتح و الانتاجية لنبات القمح تمثل بالمعادلة التالية:
Y = ET
بينما وجد (Grimes and El-Zik,1982) في دراسة على القطن بان العلاقة بين البخر-نتح والانتاجية توصف بالمعادلة التالية:
Y = ET1/2 – ET

27. الري الناقص
الري الناقص هوتعريض النبات لمستوى معين من الجهد المائي خلال بعض فترات النمو او من خلال موسم النمو الكامل دون تأثير معنوي على انخفاض المحصول.

28. الهدف من الري الناقص
زيادة كفاءة استخدام المياه من خلال تقليل الماء لمحصول معين.
زيادة الرقعة الزراعية لمحصول جديد او زيادة المحصول.
ترشيد الماء و المحافظة عليه.

29. تختلف المحاصيل لاستجابتها للري الناقص ولكن اغلب المحاصيل التي تناسبها هذه الطريقة هي المحاصيل ذات الموسم القصير والنباتات المقاومة للجفاف stewart and musick,1982 .

30. الترب التي تناسبها هذه الطريقة هي الترب ناعمة القوام والتي يمكن ان تحتفظ بالماء وذات الماء المتاح العالي حتى لا يتكرر الري . اما الترب الرملية ذات الماء المتاح المنخفض فتحتاج الى اضافة بعض المحسنات حتى يمكن استخدام طريقة الري الناقص .

31. Deficit Irrigation Where: Ya = actual yield ( kg ha-1 )
Ym = maximum yield ( Kg ha-1 )
ُETa = actual evapotranspiration ( mm )
ETm = maximum evapotranspiration ( mm )
Ky = yield response factor gives an indication
of whether the crop is tolerant to water stress

32. A response factor Ky greater than unity indicates that the
expected relation yield decrease for a given ET deficit is
greater than relative decrease in ET ( Kirda et al., 1999 )
As Ky increase WUE decreases, which implies that
Benefit from deficit irrigation is unlikely.
Crops response factor Ky < 1.0 can greater savings
in irrigation.

33. مثال:
محصول فول الصويا حيث قيمة ky = فاذ1 كانت هناك انخفاض في كمية الاستهلاك المائي ET بنسبة 25% خلال النمو الخضري فما هو كفاءة استخدام المياه وما هي نسبة كمية المحصول الناتج؟
الحل
WUE = Y/ ETa
=(1 - ky + ky(ETa/ETm) ) x Ym/ETa
=( (0.75/1.0)x1.0/0.75
= 1.14
Y = 1.14x 0.75 = 0.82

34. Relative water use efficiency
Expected relative yield
Irrigation method ky
Stage when ET deficit occurred
Crop
Furrow
Vegetative; Yield formation
Common bean
Drip Furrow
Whole season; Boll formation and flowering
Cotton
1.09
0.82
0.74
Flowering
Groundnut
Sprinkler
Whole season
Maize
Drip Furrow
Whole season; Vegetative
Potato
1.14
0.86
0.58
Vegetative
Soybean
Whole season; Mid-season
Sugar beet
1.20
0.90
0.40
Tillering
Sugar cane
Whole season; Vegetative yielding
Sunflower
Sprinkler Basin
Whole season; Flowering and grain filling
Wheat
Expected relative yield and relative water use efficiency, for a planned evapotraspiration deficit of 25 percent

35. Reference
Irrigation method ky
Specific growth stage
Crop
Calvache and Reichardt (1999)
Furrow
Vegetative; Yield formation
Common bean
Sprinkler
0.99
Whole season
Bastug (1987)
Flowering and yield formation
Cotton
Yavuz (1993)
Drip
0.86
Prieto and Angueira (1999)
Check Furrow
Bud formation; Flowering
Anac et al. (1999)
Boll formation; Flowering; Vegetation
Ahmad (1999)
0.74
Flowering
Groundnut
Craciun and Craciun (1999)
Maize
Kirda et al. (1999a)
0.58
Vegetative
Soybean
Karaata (1991)
Furrow Furrow
Whole season Vegetative and yielding
Sunflower
Bazza and Tayaa(1999)
Whole season; Yield formation and ripening; Vegetative and yield formation
Sugar beet
Pene and Edi (1999)
0.40
Tillering
Sugar cane
Iqbal et al. (1999)
Vegetative; Flowering; Tuber formation
Potato
Kovacs et al. (1999)
0.83
Madanoglu (1977)
Sprinkler Basin
Whole season; Whole season
Wheat
Waheed et al.(1999)
Basin
0.39
Flowering and grain filling
Crop response factors where yield reduction is proportionally less than relative evapotranspiration deficit

36. ( Piracicaba, Braz.) vol.54 no.spe Piracicaba June 1997

37. 0.71
316
0.73
0.11
0.0
0.0
0.0

38. غير حساسة
حساسة

40. Relative seed yield response of soybean to
relative ET deficit

41. Water use of Full potential and Deficit Regime ( -13/60% ) Lodi Average Et0

42. Cumulative Water Use Full potential and Deficit Regime ( -13/60% ) Lodi Average Et0

43. Dependence of crop field water use efficiency on the crop yield response factor and planned ET deficit, percentage values

44. الانخفاض النسبي في الاحتياجات المائية
∆ ET
∆ Y
غير حساسة
Ky < 1
∆ Y
∆ ET
حساسة
Ky > 1

45. Ky ثابت استجابة المحصول للري الناقص، اذا كانت هذه القيمة اعلى من الواحد فانها تدل على ان الانخفاض النسبي في الانتاج يكون اعلى من الانخفاض النسبي الناتج من الاستهلاك المائي للمحصول.
كلما زادت قيمة Ky فان كفاءة استخدام الماء النسبية تنخفض مما يدل على عدم كفاءة الري الناقص بهذه الحالة.
كلما قلت قيمة Ky عن الواحد الصحيح فان ذلك يدل على توفير الماء نتيجة عملية الري الناقص.
يتضح من الاشكال السابقة بان قيمة Ky قد تتغير حسب طور النمو و نوع النبات.

46. من النباتات التي يمكن استخدام الري الناقص سواء من خلال الموسم بأكمله او من خلال بعض فترات النمو هي:
القطن الذرة - القمح - عباد الشمس البنجر- البطاطس Kirda et al. 1999

47. شكرا على استماعك
هل هناك ملاحظات

48. = ( ky - ((ky-1)/ETa/ETm)x Ym/ETa =(1 - ky + ky(ETa/ETm) ) x Ym/ETa
WUE = Y/ETa
= ( ky - ((ky-1)/ETa/ETm)x Ym/ETa or
=(1 - ky + ky(ETa/ETm) ) x Ym/ETa
= (Y/ETa)/( Ym/ETm)

50. يعبر عن نسبة الانخفاض في الانتاجية بالمعادلة التالية:
YRR = (Ydef / Ymax) / (ETdef/ ETmax)
(FAO, 1985)

51. مثال
دالة الانتاجية و الماء المضاف بوحدات الكيلوجرام/الهكتار و المليمتر على التوالي تمثل بالعلاقة التالية لمحصول معين:
Y = AW – AW2
فاذا كانت العلاقة بين الانتاجية و البخرنتح لنفس المحصول كما يلي:
Y = ET
ما هي كفاءة الري عند إضافة 650 ملم من ماء الري اذا كان تعريف الكفاءة هو البخرنتح الى الماء المضاف.

52. شكل (3). نسبة الإنخفاض في الإنتاج لبعض المحاصيل
شكل (3). نسبة الإنخفاض في الإنتاج لبعض المحاصيل
(Doornbos et al., 1985)