Teknolohiya ng Agrikultura ng Agrikultura ng Greenhouse Gardeningpublished sa Beijing sa 17:30 noong ika -13 ng Enero, 2023.

Ang pagsipsip ng karamihan sa mga elemento ng nutrisyon ay isang proseso na malapit na nauugnay sa metabolic na aktibidad ng mga ugat ng halaman. Ang mga prosesong ito ay nangangailangan ng enerhiya na nabuo ng paghinga ng ugat ng cell, at ang pagsipsip ng tubig ay kinokontrol din ng temperatura at paghinga, at ang paghinga ay nangangailangan ng pakikilahok ng oxygen, kaya ang oxygen sa kapaligiran ng ugat ay may mahalagang epekto sa normal na paglaki ng mga pananim. Ang natunaw na nilalaman ng oxygen sa tubig ay apektado ng temperatura at kaasinan, at ang istraktura ng substrate ay tumutukoy sa nilalaman ng hangin sa kapaligiran ng ugat. Ang patubig ay may malaking pagkakaiba -iba sa pag -renew at pagdaragdag ng nilalaman ng oxygen sa mga substrate na may iba't ibang mga estado ng nilalaman ng tubig. Maraming mga kadahilanan upang ma -optimize ang nilalaman ng oxygen sa kapaligiran ng ugat, ngunit ang impluwensya ng antas ng bawat kadahilanan ay naiiba. Ang pagpapanatili ng makatuwirang kapasidad ng paghawak ng tubig sa substrate (nilalaman ng hangin) ay ang saligan ng pagpapanatili ng mataas na nilalaman ng oxygen sa kapaligiran ng ugat.

Mga epekto ng temperatura at kaasinan sa puspos na nilalaman ng oxygen sa solusyon

Natunaw na nilalaman ng oxygen sa tubig

Ang natunaw na oxygen ay natunaw sa walang batayan o libreng oxygen sa tubig, at ang nilalaman ng natunaw na oxygen sa tubig ay maaabot ang maximum sa isang tiyak na temperatura, na kung saan ay ang saturated na nilalaman ng oxygen. Ang puspos na nilalaman ng oxygen sa tubig ay nagbabago ng temperatura, at kapag tumataas ang temperatura, bumababa ang nilalaman ng oxygen. Ang puspos na nilalaman ng oxygen ng malinaw na tubig ay mas mataas kaysa sa tubig na naglalaman ng asin (Larawan1), kaya ang saturated na nilalaman ng oxygen ng mga solusyon sa nutrisyon na may iba't ibang mga konsentrasyon ay magkakaiba.

Transportasyon ng oxygen sa matrix

Ang oxygen na maaaring makuha ng mga ugat ng greenhouse mula sa nutrisyon na solusyon ay dapat na nasa isang libreng estado, at ang oxygen ay dinadala sa substrate sa pamamagitan ng hangin at tubig at tubig sa paligid ng mga ugat. Kapag nasa balanse ito na may nilalaman ng oxygen sa hangin sa isang naibigay na temperatura, ang oxygen na natunaw sa tubig ay umabot sa maximum, at ang pagbabago ng nilalaman ng oxygen sa hangin ay hahantong sa proporsyonal na pagbabago ng nilalaman ng oxygen sa tubig.

Mga epekto ng hypoxia stress sa ugat na kapaligiran sa mga pananim

Mga Sanhi ng Root hypoxia

Mayroong maraming mga kadahilanan kung bakit ang panganib ng hypoxia sa hydroponics at mga sistema ng paglilinang ng substrate ay mas mataas sa tag -araw. Una sa lahat, ang saturated na nilalaman ng oxygen sa tubig ay bababa habang tumataas ang temperatura. Pangalawa, ang oxygen na kinakailangan upang mapanatili ang pagtaas ng paglago ng ugat sa pagtaas ng temperatura. Bukod dito, ang dami ng pagsipsip ng nutrisyon ay mas mataas sa tag -araw, kaya mas mataas ang hinihingi ng oxygen para sa pagsipsip ng nutrisyon. Ito ay humahantong sa pagbaba ng nilalaman ng oxygen sa kapaligiran ng ugat at ang kakulangan ng epektibong suplemento, na humahantong sa hypoxia sa kapaligiran ng ugat.

Pagsipsip at paglaki

Ang pagsipsip ng pinakamahalagang nutrisyon ay nakasalalay sa mga proseso na malapit na nauugnay sa ugat na metabolismo, na nangangailangan ng enerhiya na nabuo ng paghinga ng ugat ng cell, iyon ay, ang agnas ng mga produktong photosynthetic sa pagkakaroon ng oxygen. Ipinakita ng mga pag -aaral na 10% ~ 20% ng kabuuang assimilates ng mga halaman ng kamatis ay ginagamit sa mga ugat, 50% na ginagamit para sa pagsipsip ng nutrisyon, 40% para sa paglaki at 10% lamang para sa pagpapanatili. Ang mga ugat ay dapat makahanap ng oxygen sa direktang kapaligiran kung saan pinakawalan nila ang CO₂. Sa ilalim ng mga kondisyon ng anaerobic na sanhi ng hindi magandang bentilasyon sa mga substrate at hydroponics, ang hypoxia ay makakaapekto sa pagsipsip ng tubig at nutrisyon. Ang hypoxia ay may mabilis na pagtugon sa aktibong pagsipsip ng mga nutrisyon, lalo na ang nitrate (hindi₃^-), potassium (k) at pospeyt (po₄^3-), na makagambala sa passive pagsipsip ng calcium (CA) at magnesium (MG).

Ang paglago ng ugat ng halaman ay nangangailangan ng enerhiya, ang normal na aktibidad ng ugat ay nangangailangan ng pinakamababang konsentrasyon ng oxygen, at ang konsentrasyon ng oxygen sa ibaba ng halaga ng COP ay nagiging isang kadahilanan na naglilimita sa metabolismo ng cell cell (hypoxia). Kapag ang antas ng nilalaman ng oxygen ay mababa, ang paglaki ay bumabagal o kahit na huminto. Kung ang bahagyang ugat na hypoxia ay nakakaapekto lamang sa mga sanga at dahon, ang root system ay maaaring magbayad para sa bahagi ng root system na hindi na aktibo para sa ilang kadahilanan sa pamamagitan ng pagtaas ng lokal na pagsipsip.

Ang mekanismo ng metabolic ng halaman ay nakasalalay sa oxygen bilang tumatanggap ng elektron. Kung walang oxygen, titigil ang produksyon ng ATP. Kung walang ATP, ang pag -agos ng mga proton mula sa mga ugat ay titigil, ang cell sap ng mga ugat ng ugat ay magiging acidic, at ang mga cell na ito ay mamamatay sa loob ng ilang oras. Ang pansamantalang at panandaliang hypoxia ay hindi magiging sanhi ng hindi maibabalik na stress sa nutrisyon sa mga halaman. Dahil sa mekanismo ng "nitrate respirasyon", maaaring ito ay isang panandaliang pagbagay upang makayanan ang hypoxia bilang isang alternatibong paraan sa panahon ng hypoxia ng ugat. Gayunpaman, ang pangmatagalang hypoxia ay hahantong sa mabagal na paglaki, nabawasan ang lugar ng dahon at nabawasan ang sariwa at tuyo na timbang, na hahantong sa isang makabuluhang pagtanggi sa ani ng ani.

Ethylene

Ang mga halaman ay bubuo ng etilena sa lugar sa ilalim ng maraming stress. Karaniwan, ang etilena ay tinanggal mula sa mga ugat sa pamamagitan ng pagkalat sa hangin ng lupa. Kapag naganap ang waterlogging, ang pagbuo ng ethylene ay hindi lamang tataas, kundi pati na rin ang pagsasabog ay lubos na mababawasan dahil ang mga ugat ay napapalibutan ng tubig. Ang pagtaas ng konsentrasyon ng etilena ay hahantong sa pagbuo ng aeration tissue sa mga ugat (Larawan 2). Ang Ethylene ay maaari ring maging sanhi ng dahon ng senescence, at ang pakikipag -ugnayan sa pagitan ng ethylene at auxin ay tataas ang pagbuo ng mga mapaglarong ugat.

Ang stress ng oxygen ay humahantong sa nabawasan na paglaki ng dahon

Ang ABA ay ginawa sa mga ugat at dahon upang makayanan ang iba't ibang mga stress sa kapaligiran. Sa kapaligiran ng ugat, ang karaniwang tugon sa stress ay ang pagsasara ng stomatal, na nagsasangkot sa pagbuo ng ABA. Bago sarado ang stomata, ang tuktok ng halaman ay nawawala ang pamamaga ng pamamaga, ang mga tuktok na dahon ay malilimutan, at ang photosynthetic na kahusayan ay maaari ring bumaba. Maraming mga pag-aaral ang nagpakita na ang stomata ay tumugon sa pagtaas ng konsentrasyon ng ABA sa apoplast sa pamamagitan ng pagsasara, iyon ay, ang kabuuang nilalaman ng ABA sa mga di-dahon sa pamamagitan ng paglabas ng intracellular ABA, ang mga halaman ay maaaring dagdagan ang konsentrasyon ng apoplast ABA nang napakabilis. Kapag ang mga halaman ay nasa ilalim ng stress sa kapaligiran, nagsisimula silang palayain ang ABA sa mga cell, at ang signal ng paglabas ng ugat ay maaaring maipadala sa ilang minuto sa halip na oras. Ang pagtaas ng ABA sa tisyu ng dahon ay maaaring mabawasan ang pagpahaba ng cell wall at humantong sa pagbaba ng pagpahaba ng dahon. Ang isa pang epekto ng hypoxia ay ang haba ng buhay ng mga dahon ay pinaikling, na makakaapekto sa lahat ng mga dahon. Ang hypoxia ay karaniwang humahantong sa pagbaba ng cytokinin at nitrate transport. Ang kakulangan ng nitrogen o cytokinin ay paikliin ang oras ng pagpapanatili ng lugar ng dahon at ihinto ang paglaki ng mga sanga at dahon sa loob ng ilang araw.

Ang pag -optimize ng oxygen na kapaligiran ng crop root system

Ang mga katangian ng substrate ay mapagpasya para sa pamamahagi ng tubig at oxygen. Ang konsentrasyon ng oxygen sa kapaligiran ng ugat ng mga gulay na greenhouse ay pangunahing nauugnay sa kapasidad na may hawak ng tubig ng substrate, patubig (laki at dalas), istraktura ng substrate at temperatura ng substrate. Lamang kapag ang nilalaman ng oxygen sa kapaligiran ng ugat ay hindi bababa sa itaas10% (4 ~ 5mg/L) maaari bang mapanatili ang aktibidad ng ugat sa pinakamahusay na estado.

Ang root system ng mga pananim ay napakahalaga para sa paglago ng halaman at paglaban sa sakit sa halaman. Ang tubig at nutrisyon ay mahihigop ayon sa mga pangangailangan ng mga halaman. Gayunpaman, ang antas ng oxygen sa kapaligiran ng ugat ay higit na tumutukoy sa kahusayan ng pagsipsip ng mga sustansya at tubig at ang kalidad ng sistema ng ugat. Ang sapat na antas ng oxygen sa kapaligiran ng root system ay maaaring matiyak ang kalusugan ng root system, upang ang mga halaman ay may mas mahusay na pagtutol sa mga pathogen microorganism (Larawan 3). Ang sapat na antas ng oxygen sa substrate ay nagpapaliit din sa panganib ng mga kondisyon ng anaerobic, sa gayon ay binabawasan ang panganib ng mga pathogen microorganism.

Pagkonsumo ng oxygen sa kapaligiran ng ugat

Ang maximum na pagkonsumo ng oxygen ng mga pananim ay maaaring kasing taas ng 40mg/m2/h (ang pagkonsumo ay nakasalalay sa mga pananim). Depende sa temperatura, ang tubig ng patubig ay maaaring maglaman ng hanggang sa 7 ~ 8mg/L ng oxygen (Larawan 4). Upang maabot ang 40 mg, 5L ng tubig ay dapat ibigay bawat oras upang matugunan ang demand ng oxygen, ngunit sa katunayan, ang halaga ng patubig sa isang araw ay maaaring hindi maabot. Nangangahulugan ito na ang oxygen na ibinigay ng patubig ay gumaganap lamang ng isang maliit na papel. Karamihan sa suplay ng oxygen ay umabot sa root zone sa pamamagitan ng mga pores sa matrix, at ang kontribusyon ng suplay ng oxygen sa pamamagitan ng mga pores ay kasing taas ng 90%, depende sa oras ng araw. Kapag ang pagsingaw ng mga halaman ay umabot sa maximum, ang halaga ng patubig ay umabot din sa maximum, na katumbas ng 1 ~ 1.5L/m2/h. Kung ang tubig ng patubig ay naglalaman ng 7mg/L oxygen, magbibigay ito ng 7 ~ 11mg/m2/h oxygen para sa root zone. Ito ay katumbas ng 17% ~ 25% ng demand. Siyempre, nalalapat lamang ito sa sitwasyon na ang oxygen-mahirap na tubig na patubig sa substrate ay pinalitan ng sariwang tubig ng patubig.

Bilang karagdagan sa pagkonsumo ng mga ugat, ang mga microorganism sa kapaligiran ng ugat ay kumokonsumo rin ng oxygen. Mahirap na masukat ito dahil walang pagsukat na ginawa sa paggalang na ito. Dahil ang mga bagong substrate ay pinalitan bawat taon, maaari itong ipagpalagay na ang mga microorganism ay naglalaro ng medyo maliit na papel sa pagkonsumo ng oxygen.

I -optimize ang temperatura ng kapaligiran ng mga ugat

Ang temperatura ng kapaligiran ng sistema ng ugat ay napakahalaga para sa normal na paglaki at pag -andar ng root system, at ito rin ay isang mahalagang kadahilanan na nakakaapekto sa pagsipsip ng tubig at nutrisyon sa pamamagitan ng root system.

Masyadong mababang temperatura ng substrate (temperatura ng ugat) ay maaaring humantong sa kahirapan sa pagsipsip ng tubig. Sa 5 ℃, ang pagsipsip ay 70% ~ 80% na mas mababa kaysa sa 20 ℃. Kung ang mababang temperatura ng substrate ay sinamahan ng mataas na temperatura, hahantong ito sa halaman ng wilting. Ang pagsipsip ng ion ay malinaw na nakasalalay sa temperatura, na pumipigil sa pagsipsip ng ion sa mababang temperatura, at ang pagiging sensitibo ng iba't ibang mga elemento ng nutrisyon sa temperatura ay naiiba.

Masyadong mataas na temperatura ng substrate ay walang silbi, at maaaring humantong sa napakalaking sistema ng ugat. Sa madaling salita, mayroong isang hindi balanseng pamamahagi ng tuyong bagay sa mga halaman. Sapagkat ang sistema ng ugat ay masyadong malaki, ang hindi kinakailangang pagkalugi ay magaganap sa pamamagitan ng paghinga, at ang bahaging ito ng nawala na enerhiya ay maaaring magamit para sa bahagi ng pag -aani ng halaman. Sa mas mataas na temperatura ng substrate, ang natunaw na nilalaman ng oxygen ay mas mababa, na may mas malaking epekto sa nilalaman ng oxygen sa kapaligiran ng ugat kaysa sa oxygen na natupok ng mga microorganism. Ang sistema ng ugat ay kumonsumo ng maraming oxygen, at kahit na humahantong sa hypoxia sa kaso ng hindi magandang substrate o istraktura ng lupa, sa gayon binabawasan ang pagsipsip ng tubig at mga ion.

Panatilihin ang makatuwirang kapasidad na may hawak na tubig ng matrix.

Mayroong negatibong ugnayan sa pagitan ng nilalaman ng tubig at ang porsyento na nilalaman ng oxygen sa matrix. Kapag tumataas ang nilalaman ng tubig, bumababa ang nilalaman ng oxygen, at kabaligtaran. Mayroong isang kritikal na saklaw sa pagitan ng nilalaman ng tubig at oxygen sa matrix, iyon ay, 80% ~ 85% na nilalaman ng tubig (Larawan 5). Ang pangmatagalang pagpapanatili ng nilalaman ng tubig sa itaas ng 85% sa substrate ay makakaapekto sa supply ng oxygen. Karamihan sa supply ng oxygen (75%~ 90%) ay sa pamamagitan ng mga pores sa matrix.

Karagdagan ng patubig sa nilalaman ng oxygen sa substrate

Ang mas maraming sikat ng araw ay hahantong sa mas mataas na pagkonsumo ng oxygen at mas mababang konsentrasyon ng oxygen sa mga ugat (Larawan 6), at mas maraming asukal ang gagawing mas mataas ang pagkonsumo ng oxygen sa gabi. Malakas ang transpirasyon, malaki ang pagsipsip ng tubig, at mayroong mas maraming hangin at mas maraming oxygen sa substrate. Makikita mula sa kaliwa ng Figure 7 na ang nilalaman ng oxygen sa substrate ay tataas nang bahagya pagkatapos ng patubig sa ilalim ng kondisyon na ang kapasidad na may hawak na tubig ng substrate ay mataas at ang nilalaman ng hangin ay napakababa. Tulad ng ipinapakita sa kanan ng FIG. 7, sa ilalim ng kondisyon ng medyo mas mahusay na pag -iilaw, ang nilalaman ng hangin sa substrate ay nagdaragdag dahil sa mas maraming pagsipsip ng tubig (parehong mga oras ng patubig). Ang kamag -anak na impluwensya ng patubig sa nilalaman ng oxygen sa substrate ay mas mababa kaysa sa kapasidad na may hawak ng tubig (nilalaman ng hangin) sa substrate.

Talakayin

Sa aktwal na produksiyon, ang nilalaman ng oxygen (hangin) sa kapaligiran ng ugat ng ani ay madaling hindi mapapansin, ngunit ito ay isang mahalagang kadahilanan upang matiyak ang normal na paglaki ng mga pananim at ang malusog na pag -unlad ng mga ugat.

Upang makuha ang maximum na ani sa panahon ng paggawa ng ani, napakahalaga na protektahan ang kapaligiran ng root system sa pinakamahusay na kondisyon hangga't maaari. Ipinakita ng mga pag -aaral na ang o₂Ang nilalaman sa kapaligiran ng root system sa ibaba 4mg/L ay magkakaroon ng negatibong epekto sa paglaki ng ani. Ang o₂Ang nilalaman sa kapaligiran ng ugat ay pangunahing naiimpluwensyahan ng patubig (halaga ng patubig at dalas), istraktura ng substrate, nilalaman ng tubig sa substrate, temperatura ng greenhouse at substrate, at magkakaibang mga pattern ng pagtatanim ay magkakaiba. Ang algae at microorganism ay mayroon ding isang tiyak na ugnayan sa nilalaman ng oxygen sa ugat na kapaligiran ng mga hydroponic crops. Ang hypoxia ay hindi lamang nagiging sanhi ng mabagal na pag -unlad ng mga halaman, ngunit pinatataas din ang presyon ng mga root pathogens (pythium, phytophthora, fusarium) sa paglaki ng ugat.

Ang diskarte sa patubig ay may makabuluhang impluwensya sa o₂Nilalaman sa substrate, at ito rin ay isang mas nakokontrol na paraan sa proseso ng pagtatanim. Ang ilang mga pag -aaral ng pagtatanim ng rosas ay natagpuan na ang dahan -dahang pagtaas ng nilalaman ng tubig sa substrate (sa umaga) ay maaaring makakuha ng isang mas mahusay na estado ng oxygen. Sa substrate na may mababang kapasidad na may hawak na tubig, ang substrate ay maaaring mapanatili ang mataas na nilalaman ng oxygen, at sa parehong oras, kinakailangan upang maiwasan ang pagkakaiba ng nilalaman ng tubig sa pagitan ng mga substrate sa pamamagitan ng mas mataas na dalas ng patubig at mas maikling agwat. Ang mas mababang kapasidad ng paghawak ng tubig ng mga substrate, mas malaki ang pagkakaiba sa pagitan ng mga substrate. Moist substrate, mas mababang dalas ng patubig at mas mahabang agwat matiyak na mas maraming kapalit ng hangin at kanais -nais na mga kondisyon ng oxygen.

Ang kanal ng substrate ay isa pang kadahilanan na may malaking impluwensya sa rate ng pag -renew at gradient ng oxygen na konsentrasyon sa substrate, depende sa uri at kapasidad na may hawak ng tubig ng substrate. Ang likido ng patubig ay hindi dapat manatili sa ilalim ng substrate nang masyadong mahaba, ngunit dapat na maipalabas nang mabilis upang ang sariwang tubig na patubig na may patubig ay maaaring maabot muli ang ilalim ng substrate. Ang bilis ng kanal ay maaaring maimpluwensyahan ng ilang medyo simpleng mga hakbang, tulad ng gradient ng substrate sa mga paayon at lapad na direksyon. Ang mas malaki ang gradient, mas mabilis ang bilis ng kanal. Ang iba't ibang mga substrate ay may iba't ibang mga pagbubukas at ang bilang ng mga saksakan ay naiiba din.

Magtapos

[Impormasyon sa pagsipi]

Xie Yuanpei. Mga epekto ng nilalaman ng oxygen sa kapaligiran sa mga ugat ng greenhouse crop sa paglaki ng ani [j]. Teknolohiya ng Agrikultura ng Agrikultura, 2022,42 (31): 21-24.