آشنایی با سرمازدگی درختان میوه

سرمازدگی و یخ زدگی (frost and freeze)

از نظر فنی کلمه سرمازدگی به تشکیل کریستال های یخ روی سطوح اطلاق می شود یا به یخ زدگی شبنم یا تغییر فاز از بخار به یخ گفته می شود.

به هر حال، کلمه سرمازدگی برای بیان یک رخداد هواشناسی استفاده می شود که در گیاهان موجب خسارت یخ زدگی می شود اما باغداران و کشاورزان اغلب از ویژگی سرمازدگی و یخ زدگی به طور متناوب برای درجه حرارت های معادل یا کمتر از صفر درجه سانتی گراد استفاده می کنند.

 

چند مثال از تعریف سرمازدگی در منابع

1. درجه حرارت معادل صفر یا  کمتر ار آن در جعبه استیونسون stevenson-screen shelter ارتفاع1.25 تا2 متر یاز سطح زمین
2. درجه حرارت معادل صفر یا کمتر از آن بدون در نظر گرفتن نوع جعبه و ارتفاع
3. زمانی که درجه حرارت به زیرصفر درجه سانتی گراد می رسد و وجود درجه حرارت پایین هوا که موجب خسارت یا مرگ گیاهان بدون تشکیل یخ می شود.

به طور کلی دو نوع سرمازدگی وجود دارد :

1. سرمازدگی انتقالی
2. سرمازدگی تشعشعی

سرمازدگی و یخبندان انتقالی

ورود توده وسیعی هوای سرد همراه با باد که اغلب دمای ان کمتر از صفر درجه سانتی گراد حتی در طول روز می باشد (در منطقه ای با مقیاس بزرگ). بنابراین یخبندان  انتقالی وقتی اتفاق می افتد که توده هوای سرد به یک منطقه وارد و جایگزین هوای گرم آن منطقه شود.

باد متوسط تا شدید، عدم وجود وارونگی هوا، آسمان صاف تا ابری، درجه حرارت سرد و یخبندان در طول روز نیز می تواند وجود داشته باشد. در برخی موارد درجه حرارت زیر صفر برای چند روز متوالی می تواند در منطقه استقرار داشته باشد. محافظت از این نوع سرمازدگی بسیار مشکل است.

سرمازدگی و یخبندان تشعشعی

سرد شدن هوا به علت هدر رفت انرژی از طریق تبادل در طول شب های آرام و صاف و وارونگی دما (افزایش درجه حرارت با افزایش ارتفاع) می باشد.

بنابراین در یخبندان تشعشعی: سرعت باد کم، آسمان صاف، وجود وارونگی هوا و درجه حرارت روز بیشتر از صفر درجه سانتی گراد است.

سرمازدگی و یخبندان تلفیقی(تشعشعی و انتقالی)

در برخی موارد، تلفیقی از هر دو شرایط انتقالی و تشعشعی رخ می دهد. برای مثال وقتی شرایط انتقالی موجب ورود یک توده هوای سرد به یک منطقه ای شود منجر به سرمازدگی انتقالیمی شود اما پس از ان، اگر چندین روز شرایط هوای آرام و صاف برقرار باشد شرایط برای ایجاد سرمازدگی تشعشعی نیز فراهم می شود.

البته در برخی موارد سرمازدگی انتقالی در مقیاس کوچک نیز می تواند رخ دهد این حالت وقتی رخ می دهد که یک منطقه در معرض شرایط سرمازدگی تشعشعی باشد اما زهکشی هوای سرد در بخشی از آن منطقه موجب کاهش سریع درجه حرارت ان بخش محدود شود.

 

انواع سرمازدگی	ویزگی ها
انتقالی (Advection)	وجود باد و عدم امکان وارونگی دما، در طول روز درجه حرارت می تواند کمتر از صفر درجه سانتی گراد باشد.
تشعشعی (Radiation)	هوای صاف، آرام، وارونگی دما، در طول روز درجه حرارت بیشتری از صفر درجه سانتی گراد

در بیشتر موارد تعاریف سرمازدگی و یخ زدگی در فرهنگ لغت و منابع، متفاوت و گیج کننده هستند. به هر حال، در سراسر جهان، اصطلاح محافظت از سرمازدگی بیشتر از محافظت از یخ زدگی استفاده می شود و معمول تر نیز می باشد.

سرمازدگی چیست(Frost)

رخداد یک هوای سرد با درجه حرارت صفر درجه سانتی گراد یا کمتر در ارتفاع 1.25تا 2 متر از سطح خاک در درون یک محفظه مناسب است که آب درون گیاه در طول این رخداد سرمازدگی ممکن است یخ بزند یا نزنند که می تواند به چندین عامل مانند شدت سرد شدن و غلظت باکتری های تشکیل دهنده هسته یخ بستگی داشته باشد.

یخ زدگی وقتی رخ می دهد که آب خارج سلولی (extra cellular) درون گیاهیخ بزند (برای مثال تغییر از مایع به یخ). این ممکن است موجب خسارت به بافت گیاه بشود و یا ممکن است موجب خسارت نشود که بستگی به عوامل تحمل (مانند غلظت محلول های درون سلول) دارد.

بنابراین سرمازدگی وقتی می تواندبه یخ زدگی تبدیل شود که یخ های برون سلولی در داخل کیاه تشکیل شود. خسارت یخ زدگی وقتی رخ می دهد که درجه حرارت بافت گیاهان به کمتر از درجه حرارت بحرانی برسد در این حال، شرایط غیر قابل بازگشت وجود دارد و موجب خسارت یا مرگ سلول های گیاهان می شود.

بین درجه حرارتی که در آن، بافت های گیاهی خسارت می بینند با درجه حرارت های هوا که  درجه حرارت های بحرانی برای آن محصول نامیده می شود همبستگی وجود دارد.

درجه حرارت های کمتر از صفر درجه سانتی گراد در هر منطقه به علت کاهش در میزان گرمای محسوس هوا در نزدیک سطح زمین می باشد و این کاهش دما عمدتا ناشی از تلفات انرژی خالص توسط نشر گرما از سطح زمین به آسمان (سرمازدگی تشعشعی)، وزش باد سرد با دمای کمتر از صفر درجه سانتی گراد و جایگزینی آن با هوای گرمتر منطقه(سرمازدگی انتقالی) و یا تلفیقی از هر دو فرایند سرمازدگی تشعشعی و انتقالی می باشد.

آشنایی با سرمازدگی تشعشعی

در طبیعت معمولا این سرمازدگی بیشتر رخ می دهد.ویژگی های این سرمازدگی ، آسمان صاف، آرام یا باد خلی کم، وارونگی درجه حرارت، درجه حرارت های نقطه شبنم پایین و درجه حرارت هوا که عموما کمتر از صفر درجه سانتی گراد در طول شب می باشد اما در طول روز بیشتر از صفر درجه سانتی گراد است.

درجه حرارت نقطه شبنم ، درجه حرارتی است که در آن هوا سرد می شود تا به 100 درصد رطوبت نسبی برسدو یک شاخص مستقیم از میزان بخار آب در هوا می باشد. در شرایط آسمان صاف در شب گرمایی که از سطح زمین تابش می شود بسیار بیشتر از گرمایی است که دریافت می کند بنابراین درجه حرارت سطح زمین کاهش می یابد.

کاهش سریع درجه حرارت نزدیک سطح در حال نشر انرژی، موجب وارونگی درجه حرارت (افزایش درجه حرارت با افزایش ارتفاع از سطح زمین) می شود.

همچنان که تلفات انرژی خالص توسط تابش از سطح انجام می شود میزان گرمای محسوس در سطح خاک و هوای نزدیک سطح زمین کاهش می یابد. فلاکس (شدت جریان) گرما به طرف پایین از هوا و به طرف بالا از درون خاک به سطح برای جایگزینی تلفات محسوس گرما وجود دارد.

این شرایط موجب می شود که درجه حرارت در هوا به خوبی کاهش یابد اما نه به سرعت کاهش در سطح. ارتفاع لایه وارونگی هوا با توجه به توپوگرافی محل و شرایط آب و هوایی متغیر است اما عموما دامنه اش از 9 تا 60 متر است.

اگر درجه حرارت با افزایش ارتفاع از سطح خاک اندازه گیری شود ابتدا با افزایش ارتفاع از سطح خاک درجه حرارت روند افزایشی دارد اما سپس به نقطه ای خواهد رسید که درجه حرارت با ارتفاع کاهش می یابد (افت درجه حرارت با ارتفاع).

حداکثر ارتفاع لایه وارونگی چیست؟

ارتفاعی از سطح خاک، که در آنجا پروفیل درجه حرارت از شرایط وارونگی به حالت معمولی تغییر کند حداکثر ارتفاع لایه وارونگی(Ceiling) نامیده می شود. وارونگی هوا می تواند ضعیف یا قوی باشد.

وارونگی ضعیف، وارونگی با ارتفاع زیاد است و وقتی رخ می دهد که درجه حرارت هوا در ارتفاع بالا فقط کمی بیشتر از درجه حرارت نزدیک سطح زمین باشد اما در وارونگی قوی، ارتفاع لایه وارونگی کم است(Low ceiling) و درجه حرارت هوا با افزایش ارتفاع از سطح زمین به سرعت افزایش می یابد.

روش های محافظت از انرژی وارونگی در شرایط وارونگی قوی (وارونگی با ارتفاع)، که نماد سرمازدگی تشعشعی می باشد بیشتر موثر است.

به طور کلی دو نوع سرمازدگی تشعشعی وجود دارد

1-سرمازدگی سفید (hoar frost):این سرمازدگی وقتی رخ می دهد که بخار آب روی سطح نشست می کند و تشکیل یک پوشش سفید از یخ می دهد که به طور معمول سرمازدگی (frost)نامیده می شود.

2-سرمازدگی سیاه(blak frost): این سرمازدگی وقتی رخ می دهد که درجه حرارت به کمتر از صفر درجه سانتی گراد کاهش یابد و هیچ گونه یخی روی سطح تشکیل نشود.

اگر رطوبت نسبی هوا پایین باشد درجه حرارت در سطح به درجه حرارت نقطه یخ نخواهد رسید بنابراین یخی نیز تشکیل نخواهد شد.

اما اگر رطوبت نسبی هوا بالا باشد احتمال تشکیل یخ زیاد است و سرمازدگی سفید رخ می دهد و با توجه به این که در طول فرایند تشکیل یخ، گرما آزاد می شود بنابراین در سرمازدگی های سفید معمولا میزان و شدت خسارت، کمتر از سرمازدگی سیاه است.

ویژگی های سرمازدگی تشعشعی به صورت خلاصه

1. هوا خشک و صاف
2. هوا ساکن یا دارای باد کم
3. بافت گیاهان، گرما به فضای اطراف نشر (تشعشع) می کنند و سردتر می شوند (1.1 تا 2.2 درجه سانتی گراد سردتر از هوا)
4. بافت های از گیاهان که به طور مستقیم در معرض آسمان قرار دارند (بخش بالایی تاج درختان) سردتر می شوند.
5. هوای گرم تلاش می کند گیاه را گرمتر کند بنابراین سردتر شده و به طرف زمین نشست می کند.

برخی از نکات مهم در مورد سرمازدگی تشعشعی و عوامل موثر در مدریت آن

سرد شدن درختان در سرمازدگی تشعشعی

سرعت سرد شدن بافت های گیاهی تا رسیدن درجه حرارت به نقطه شبنم خیلی سریع است.

(درجه حرارت نقطه شبنم :درجه حرارتی که در آن تقطیر (Condensation)بخار آب هوا شروع می شود )

گرمای تقطیر چیست(Heat of condensation)

تشکیل شبنم روی بافت های گیاهی موجب تولید و آزاد شدن گرما می شود و به طور موقتی موجب کند شدن یا توقف سرما (افت بیشتر درجه حرارت ) می شود.

درجه حرارت نقطه شبنم:

• بافت ها در معرض درجه حرارت نقطه شبنم، معمولا درجه حرارت یکسانی با هوا دارند.
• سرعت سرد شدن درجه حرارت نقطه شبنم، بسیار آهسته است زیرا گرمای تقطیر مقداری از تلفات گرما به شکل تشعشعی را جبران می کند.

سرعت شدن در طول سرمازدگی تشعشع

• مثال اول:درجه حرارت هوا حدود 2 درجه سانتی گراد و درجه حرارت نقطه شبنم، 0/6درجه سانتی گراد

1. درجه حرارت هوا حدود 2 درجه سانتی گراد برسد وقتی که تقطیر در سطح برگ یا جوانه رخ می دهد.
2. گرمای تقطیر، مقداری از تلفات گرمای تشعشعی را جبران می کند و سرعت سرد شدن کاهش می یابد.

• مثال دوم: درجه حرارت هوا حدود 2 درجه سانتی گراد و درجه حرارت نقطه شبنم، 2.8- درجه سانتی گراد است.

1. درجه حرارت به سرعت کاهش می یابد تا به 2.8- درجه سانتی گراد برسد.
2. خسارت برگ ها و جوانه ها می تواند بلافاصله رخ دهد بنابراین عملیات حفاظتی باید قبل از ورود جبهه شروع شود.

نقطه شبنم چیست(Dew point)

• نقطه شبنم همیشه پایین تر یا معادل درجه حرارت هوا است

1. اگر کاهش درجه حرارت هوا به پایین تر از نقطه شبنم اولیه ادامه داشته باشد آب بیشتری تقطیر شده و نقطه شبنم نیز کاهش می یابد.

• نقطه شبنم در مقابل رطوبت نسبی

1. رطوبت نسبی هوا
2. درجه حرارت هوا
3. نقطه شبنم، حیاتی ترین یا مهمترین شاخص برای درک این مسئله است که چه موقع عملیات سرمازدگی شروع شود.

درجه حرارت بحرانی و نقطه شبنم

• درجه حرارت بحرانی: درجه حرارتی که در آن جوانه ها یا دیگر بافت های درختان (سلول ها) خسارت دیده یا خواهند مرد
• اگر نقطه شبنم پایین تر از درجه حرارت بحرانی باشدف سرعت سرد شدن خیلی سریع خواهد بود و مرگ بافت های گیاهی هم سریع تر رخ می دهد

1. زمان برای فکر کردن در مورد انتخاب روش وجود ندارد و نیاز است که به سرعت یک روش امکان پذیر انتخاب شود .
2. اگر از آبیاری برای حفاظت استفاده شود باید مطمئن باشید که خیلی دیر(زمانی که بافت های گیاهی خیلی سرد شده اند) شروع نشود.
3. اگر درجه حرارت نقطه شبنم بالاتر از درجه حرارت بحرانی باشد سرعت سرد شدن بافت های گیاهی کندتر خواهد بود همچنان که به درجه درجه حرارت بحرانی نزدیک می شود زمان بیشتری برای پایش جبهه سرما و انتخاب روش حفاظت وجود دارد.

سرمازدگی انتقالی (Advective frost)

سرمازدگی انتقالی در اثر وزش هوای سرد به یک نقطه و جایگزینی آن با هوای گرم تر منطقه رخ می دهد. این وضعیت همراه با شرایط ابری، بادهای متوسط تا قوی، عدم وجود شرایط برای وارونکگی دما و رطوبت پایین می باشد.

در اغلب موارد درجه حرارت به کمتر از صفر درجه سانتی گراد کاهش می یابد و این شرایط برای چند روز پایدار خواهد بود. بیشتر روش های محافظت فعال، در مقابله با سرمازدگی تشعشعی (وارونگی هوا بهتر عمل می کنند و معمولا در کاهش خسارت سرمازدگی انتقالی نقش چندانی ندارند بنابراین مقابله با این نوع سرمازدگی بسیار  مشکل است.

بیشتر سرمازدگی ها در اب و هوای مدیترانه ای رخ می دهند اما این سرمازدگی (سرمازدگی انتقالی) بیشتر در بخش های شرقی قاره ها معمول است. جایی که توده های هوای سرد قاره ای هر چندوقت یکبار از نواحی قطبی به نواحی نیمه گرمسیری انتقال می یابند.

به طور واضح، اختلاف عمده ای در تلاش باغداران برای محافظت درختان از سرمازدگی در مقابل درجه حرارت های زیر صفر درجه سانتی گراد در شرایط وزش باد و بدون وجود وارونگی با سرمازدگی تشعشعی وجود دارد.

خلاصه یخبندان انتقالی (Advection Freeze)

• انتقالی (Advection)

1. انتقال توده هوای سرد و مرطوب توسط حرکت افقی یک توده
2. حرکت توده هوای سرد و خشک در منطقه

• بافت گیاهان گرمتر از هواست

 

1. محافظت درختان از این نوع یخبندان بسیار مشکل است
2. ایجاد هر گونه منبع حرارتی (مانندهیتر ها و غیره)در باغ، حرارات سریعا از باغ خارج و هدر می رود.
3. از ماشین های بادی استفاده نشود
4. آبیاری بارانی (روی تاج درختان)می تواند استفاده شود اما بایدحجم زیادی از آب مصرف شود
5. آب ناکافی می تواند نسبت به درختانی که عملیاتی برای آنها انجام نشده است خسارت بیشتر ایجاد کند.

 

طبقه بندی روش های محافظت از سرمازدگی

به طور معمول،روش های محافظت از سرمازدگی به روش های مستقیم و غیر مستقیم یا روش های غیرفعال (passive) و فعال(active) تقسیم شوند.

روش های غیر فعال، آنهایی هستند که به عنوان یک عامل بازدارنده یا پیش گیرانه برای یک مدت طولانی عمل می کنند  و به ویزه زمانی مفید هستند که شرایط یخ زدگی رخ دهد.

روش ها فعال موقتی هستند و نیاز به انرژی و کارگری یا هردو را دارند. روش های غیر فعال به تکنیک های بیولوژی و اکولوزی وابسته هستند مانند عملیاتی که قبا از وقوع یک شب سرد برای کاهش پتانسیل خسارت انجام کی شود و روش های فعال اساس فیزیکی دارند و به انرژی زیادی نیاز دارند و به تلاش زیادی در روز قبل یا در طول شب وقوع سرمازدگی نیاز است.

محافظت فعال شامل استفاده از هیتر ها، آب پاش ها و ماشین های بادی است که در شب سرمازدگی برای جایگزینی هدررفت انرژی طبیعی به کار می روند.

کلاس	زیر کلاس	روش محافظت
غیرفعال	*بیولوژی(اجتناب یا مقاومت)	ایجاد مقاومت به سرمازدگی بدون اصلاح زنتیکی گیاهان تیمارهای شیمیایی (محلول پاشی ها و …) انتخاب پایه و رقم های متحمل به سرما تنظیم کننده های رشد و دیگر مواد شیمیایی
	*اکولوژی	انتخاب محل احداث باغ تغییر در میکروکلیما و lands cape مدیریت خاک تغذیه متعادل و بهبود وضعیت تغذیه ای کنترل علف های هرزف علف های پوششی کف باغ و مالچ ها
فعال	*پوشش ها(کاورها) دو تشعشع	مواد الی پوشش ها (کاورها)
	*آب	آب پاشی روی تاج درختان آب پاشی زیر تاج درختان آب پاشی های میکرو آبیاری سطحی مه مصنوعی
	*هیتر ها	با سوخت جامد با سوخت مایع پروپان
	*ماشین های بادی	افقی عمودی هلیکوپتر ها
	*تلفیقی	فن ها و هیتر ها فن ها و آب ها

ارزیابی جغرافیایی سرمازدگی درختان میوه

خسارت سرمازدگی تقریبا در هر منطقه ای خارج از مناطق حاره ای می تواند رخ دهد آنجایی که درجه حرارت می تواند به کمتر از صفر درجه سانتی گراد کاهش یابد.

مقدار خسارت به حساسیت درختان به سرمازدگی، زمان وقوع سرمازدگی، مدت زمان پایداری ان در منطقه و به مدت زمان رسیدن درجه حرارت به زیر درجه بحرانی (شیب کاهش درجه حرارت) بستگی دارد.

همچنین تا حد زیادی پتانسیل خسارت سرمازدگی به وضعیت منطقه (local condition)بستگی دارد. بنابراین براورد جغرافیایی پتانیل خسارت مشکل است.

متوسط طول دوره زمانی عاری از سرما، که معمولا شامل دوره زمانی پس از آخرین وقوع درجه حرارت کمتر از صفر درجه سانتی گراد بهار تا اولین رخداد درجه حرارت کمتر از صفر درجه سانتی گراد در پاییز در آن منطقه می باشد، گاهی اوقات برای ترسیم جغرافیایی پتانسیل خسارت سرمازدگی برای ان منطقه استفاده می شود.

در نقشه جغرافیایی طول دوره عاری از سرمازدگی به طور واضح نشان داده شده که پتانسیل خسارت سرمازدگی با حرکت به سمت قطبین زمین افزایش می یابد.

فقط در عرض های جغرافیایی بین مدار راس الجدی، مناطق نسبتا بزرگی وجود دارد که معمولا درجه حرارت زیر صفر ندارد یا احتمال وقوع آن بسیار کم است.حتی در این مناطق استوایی نیز گاهی خسارت سرمازدگی در ارتفاعات بالا رخ می دهد.

در چه مناطقی احتمال سرمازدگی کمتر است؟

اگر منطقه یا سرزمینی دارای باد کم باشند یا توسط آب (دریاچه، دریا و اقیانوس) احاطه شده باشند به علت اثر معتدل کننده محیط ساحلی بر رطوبت و درجه حرارت و در نتیجه نوسان درجه حرارت و تشکیل شبنم یا سرما، احتمال وقوع سرما زدگی بسیار کمتر است.

درجه حرارت سرمازدگی و یخ زدگی تحت تاثیر شرایط محلی و منطقه ای نیز هست که نمی توان به درستی در نقشه های جهانی نشان داده شود.

نتایج دراز مدت داده های درجه حرارت و اطلاعات توپوگرافی نشان می دهد که ارتباط بسیار نزدیکی بین ارتفاع و احتمال وقوع درجه حرارت کمتر از صفر درجه سانتی گراد وجود دارد.

بیشتر باغداران اطلاعات خوبی در مورد محل های با احتمال وقوع سرمازدگی بیشتر در مناطق فعالیتشان دارند بنابراین توصیه میشود از کاشت ارقام حساس به سرما در این میکروکلیماهای با احتمال وقوع سرمازدگی بیشتر اجتناب کنند یا قبل از کاشت با متخصصان محلی مشورت نمایند.

به طور کلی، در مناطق پست آنجایی که هوای سرد جمع می شود (برکه های هوای سرد) یا در مناطق که طبیعت یا توپوگرافی تغییر یافته، مانبع زهکشی هوای سرد از آن منطقه می شود برای کاشت ارقام حساس استفاده نشود.

 به علت این که مه زمینی ابتدا در نقاط پست تشکیل می شود یک قاعده ی خوب این است که از کاشت محصولات حساس در مناطقی که مه زمینی سریع (قبل از سایر مناطق) تشکیل می شود اجتناب شود.