Агратэхналогія цяплічнага садаводства. Апублікавана ў Пекіне ў 17:30 13 студзеня 2023 г.

Паглынанне большасці пажыўных элементаў — гэта працэс, цесна звязаны з метабалічнай актыўнасцю каранёў раслін. Гэтыя працэсы патрабуюць энергіі, якая выпрацоўваецца дыханнем каранёвых клетак, а паглынанне вады таксама рэгулюецца тэмпературай і дыханнем, а дыханне патрабуе ўдзелу кіслароду, таму кісларод у каранёвым асяроддзі аказвае жыццёва важны ўплыў на нармальны рост сельскагаспадарчых культур. На ўтрыманне растворанага кіслароду ў вадзе ўплываюць тэмпература і салёнасць, а структура субстрата вызначае ўтрыманне паветра ў каранёвым асяроддзі. Паліў мае вялікія адрозненні ў аднаўленні і папаўненні ўтрымання кіслароду ў субстратах з розным узроўнем вільготнасці. Існуе мноства фактараў аптымізацыі ўтрымання кіслароду ў каранёвым асяроддзі, але ступень уплыву кожнага фактара даволі розная. Падтрыманне разумнай ёмістасці субстрата для ўтрымання вільгаці (утрымання паветра) з'яўляецца перадумовай падтрымання высокага ўтрымання кіслароду ў каранёвым асяроддзі.

Уплыў тэмпературы і салёнасці на ўтрыманне насычанага кіслароду ў растворы

Утрыманне растворанага кіслароду ў вадзе

Раствораны кісларод раствараецца ў незвязаным або свабодным кіслародзе ў вадзе, і ўтрыманне растворанага кіслароду ў вадзе дасягае максімуму пры пэўнай тэмпературы, якая і з'яўляецца ўтрыманнем насычанага кіслароду. Утрыманне насычанага кіслароду ў вадзе змяняецца з тэмпературай, і пры павышэнні тэмпературы ўтрыманне кіслароду памяншаецца. Утрыманне насычанага кіслароду ў чыстай вадзе вышэйшае, чым у марской вадзе, якая змяшчае соль (малюнак 1), таму ўтрыманне насычанага кіслароду ў пажыўных растворах з рознай канцэнтрацыяй будзе адрознівацца.

Транспарт кіслароду ў матрыксе

Кісларод, які карані цяплічных культур могуць атрымліваць з пажыўнага раствора, павінен знаходзіцца ў свабодным стане, а кісларод транспартуецца ў субстраце праз паветра і ваду, а таксама ваду вакол каранёў. Калі ён знаходзіцца ў раўнавазе з утрыманнем кіслароду ў паветры пры дадзенай тэмпературы, кісларод, раствораны ў вадзе, дасягае максімуму, і змена ўтрымання кіслароду ў паветры прывядзе да прапарцыйнай змены ўтрымання кіслароду ў вадзе.

Уплыў гіпаксіі ў каранёвым асяроддзі на сельскагаспадарчыя культуры

Прычыны гіпаксіі каранёў

Існуе некалькі прычын, чаму рызыка гіпаксіі ў гідрапоніцы і сістэмах вырошчвання на субстратах вышэйшая летам. Па-першае, насычанае ўтрыманне кіслароду ў вадзе памяншаецца з павышэннем тэмпературы. Па-другое, кісларод, неабходны для падтрымання росту каранёў, павялічваецца з павышэннем тэмпературы. Акрамя таго, колькасць паглынання пажыўных рэчываў летам вышэйшая, таму патрэба ў кіслародзе для паглынання пажыўных рэчываў вышэйшая. Гэта прыводзіць да зніжэння ўтрымання кіслароду ў каранёвым асяроддзі і адсутнасці эфектыўнага пажыўнага рэчыва, што, у сваю чаргу, выклікае гіпаксію ў каранёвым асяроддзі.

Паглынанне і рост

Паглынанне большасці неабходных пажыўных рэчываў залежыць ад працэсаў, цесна звязаных з метабалізмам каранёў, якія патрабуюць энергіі, што выпрацоўваецца дыханнем каранёвых клетак, гэта значыць раскладаннем прадуктаў фотасінтэзу ў прысутнасці кіслароду. Даследаванні паказалі, што 10%~20% усіх асімілятаў раслін памідораў выкарыстоўваецца каранямі, 50% з якіх выкарыстоўваецца для паглынання іонаў пажыўных рэчываў, 40% для росту і толькі 10% для падтрымання. Карані павінны знаходзіць кісларод у непасрэдным асяроддзі, дзе яны вылучаюць CO2.₂У анаэробных умовах, выкліканых дрэннай вентыляцыяй у субстратах і гідрапоніцы, гіпаксія ўплывае на паглынанне вады і пажыўных рэчываў. Гіпаксія хутка рэагуе на актыўнае паглынанне пажыўных рэчываў, а менавіта нітратаў (NO₃^-), калій (K) і фасфат (PO₄^3-), што будзе перашкаджаць пасіўнаму засваенню кальцыя (Ca) і магнію (Mg).

Для росту каранёў раслін патрэбна энергія, для нармальнай актыўнасці каранёў патрэбна самая нізкая канцэнтрацыя кіслароду, і канцэнтрацыя кіслароду ніжэй за значэнне КПК становіцца фактарам, які абмяжоўвае метабалізм клетак каранёў (гіпаксія). Пры нізкім узроўні ўтрымання кіслароду рост запавольваецца або нават спыняецца. Калі частковая гіпаксія каранёў закранае толькі галіны і лісце, каранёвая сістэма можа кампенсаваць частку каранёвай сістэмы, якая па нейкай прычыне больш не актыўная, павялічваючы лакальнае паглынанне.

Метабалічны механізм раслін залежыць ад кіслароду як акцэптара электронаў. Без кіслароду выпрацоўка АТФ спыніцца. Без АТФ адток пратонаў з каранёў спыніцца, клеткавы сок каранёвых клетак стане кіслым, і гэтыя клеткі гінуць на працягу некалькіх гадзін. Часовая і кароткатэрміновая гіпаксія не выкліча незваротнага пажыўнага стрэсу ў раслін. З-за механізму «нітратнага дыхання» гэта можа быць кароткатэрміновай адаптацыяй для барацьбы з гіпаксіяй як альтэрнатыўным спосабам падчас гіпаксіі каранёў. Аднак працяглая гіпаксія прывядзе да запаволення росту, памяншэння плошчы лісця і зніжэння свежай і сухой вагі, што прывядзе да значнага зніжэння ўраджайнасці.

Этылен

Расліны ўтвараюць этылен in situ пад уздзеяннем моцнага стрэсу. Звычайна этылен выдаляецца з каранёў шляхам дыфузіі ў глебавае паветра. Пры пераўвільгатненні ўтварэнне этылену не толькі павялічваецца, але і значна зніжаецца яго дыфузія, паколькі карані акружаны вадой. Павелічэнне канцэнтрацыі этылену прывядзе да ўтварэння аэруючай тканкі ў каранях (малюнак 2). Этылен таксама можа выклікаць старэнне лісця, а ўзаемадзеянне паміж этыленам і аўксінам павялічыць утварэнне даданых каранёў.

Кіслародны стрэс прыводзіць да зніжэння росту лісця

АБК выпрацоўваецца ў каранях і лісці, каб справіцца з рознымі стрэсамі навакольнага асяроддзя. У каранёвым асяроддзі тыповай рэакцыяй на стрэс з'яўляецца закрыццё вусцейкаў, якое ўключае ў сябе ўтварэнне АБК. Да таго, як вусцейкі зачыняюцца, верхняя частка расліны губляе ціск набракання, верхнія лісці вянуць, і эфектыўнасць фотасінтэзу таксама можа зніжацца. Шматлікія даследаванні паказалі, што вусцейкі рэагуюць на павелічэнне канцэнтрацыі АБК у апопласце закрыццём, гэта значыць агульнае ўтрыманне АБК у нелісцях вызваляе ўнутрыклеткавую АБК, расліны могуць вельмі хутка павялічваць канцэнтрацыю АБК у апопласце. Калі расліны знаходзяцца пад стрэсавым уздзеяннем навакольнага асяроддзя, яны пачынаюць вызваляць АБК у клетках, і сігнал вызвалення каранёў можа перадавацца за лічаныя хвіліны, а не за гадзіны. Павелічэнне АБК у тканіне ліста можа паменшыць падаўжэнне клеткавай сценкі і прывесці да зніжэння падаўжэння лісця. Іншым наступствам гіпаксіі з'яўляецца скарачэнне працягласці жыцця лісця, што ўплывае на ўсё лісце. Гіпаксія звычайна прыводзіць да зніжэння транспарту цытакінінаў і нітратаў. Недахоп азоту або цытакініну скароціць час падтрымання плошчы лісця і спыніць рост галін і лісця на працягу некалькіх дзён.

Аптымізацыя кіслароднага асяроддзя каранёвай сістэмы сельскагаспадарчых культур

Характарыстыкі субстрата маюць вырашальнае значэнне для размеркавання вады і кіслароду. Канцэнтрацыя кіслароду ў каранёвым асяроддзі цяплічных гародніны ў асноўным звязана з водаўтрымліваючай здольнасцю субстрата, палівам (памерам і частатой), структурай субстрата і тэмпературай яго палос. Толькі калі ўтрыманне кіслароду ў каранёвым асяроддзі не менш за 10% (4~5 мг/л), актыўнасць каранёў можа падтрымлівацца ў найлепшым стане.

Каранёвая сістэма сельскагаспадарчых культур вельмі важная для росту раслін і іх устойлівасці да хвароб. Вада і пажыўныя рэчывы будуць паглынацца ў залежнасці ад патрэб раслін. Аднак узровень кіслароду ў каранёвым асяроддзі ў значнай ступені вызначае эфектыўнасць паглынання пажыўных рэчываў і вады, а таксама якасць каранёвай сістэмы. Дастатковы ўзровень кіслароду ў каранёвым асяроддзі можа забяспечыць здароўе каранёвай сістэмы, дзякуючы чаму расліны маюць лепшую ўстойлівасць да патагенных мікраарганізмаў (малюнак 3). Дастатковы ўзровень кіслароду ў субстраце таксама мінімізуе рызыку анаэробных умоў, тым самым мінімізуючы рызыку з'яўлення патагенных мікраарганізмаў.

Спажыванне кіслароду ў каранёвым асяроддзі

Максімальнае спажыванне кіслароду культурамі можа дасягаць 40 мг/м2/г (спажыванне залежыць ад культуры). У залежнасці ад тэмпературы, вада для паліву можа ўтрымліваць да 7~8 мг/л кіслароду (малюнак 4). Каб дасягнуць 40 мг, неабходна даваць 5 л вады кожную гадзіну, каб задаволіць патрэбу ў кіслародзе, але на самой справе колькасць вады, якая паступае за адзін дзень, можа быць не дасягнута. Гэта азначае, што кісларод, які паступае ад паліву, адыгрывае толькі невялікую ролю. Большая частка кіслароду паступае ў каранёвую зону праз поры ў матрыцы, і ўклад кіслароду праз поры дасягае 90% у залежнасці ад часу сутак. Калі выпарэнне раслін дасягае максімуму, колькасць вады, якая паступае ад паліву, таксама дасягае максімуму, што эквівалентна 1~1,5 л/м2/г. Калі вада для паліву ўтрымлівае 7 мг/л кіслароду, яна забяспечыць каранёвую зону кіслародам 7~11 мг/м2/г. Гэта эквівалентна 17%~25% ад патрэбы. Вядома, гэта тычыцца толькі сітуацыі, калі бедная кіслародам вада для паліву ў субстраце замяняецца свежай вадой для паліву.

Акрамя спажывання каранямі, мікраарганізмы ў каранёвым асяроддзі таксама спажываюць кісларод. Гэта цяжка колькасна ацаніць, бо ніякіх вымярэнняў у гэтым плане не праводзілася. Паколькі новыя субстраты замяняюцца кожны год, можна выказаць здагадку, што мікраарганізмы адыгрываюць адносна невялікую ролю ў спажыванні кіслароду.

Аптымізацыя тэмпературы навакольнага асяроддзя каранёў

Тэмпература навакольнага асяроддзя каранёвай сістэмы вельмі важная для нармальнага росту і функцыянавання каранёвай сістэмы, а таксама з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на паглынанне вады і пажыўных рэчываў каранёвай сістэмай.

Занадта нізкая тэмпература субстрата (тэмпература каранёў) можа прывесці да цяжкасцей з паглынаннем вады. Пры 5℃ паглынанне на 70%~80% ніжэйшае, чым пры 20℃. Калі нізкая тэмпература субстрата суправаджаецца высокай тэмпературай, гэта прывядзе да завядання расліны. Паглынанне іонаў, відавочна, залежыць ад тэмпературы, што перашкаджае паглынанню іонаў пры нізкай тэмпературы, і адчувальнасць розных пажыўных элементаў да тэмпературы розная.

Занадта высокая тэмпература субстрата таксама бескарысная і можа прывесці да занадта вялікай каранёвай сістэмы. Іншымі словамі, у раслінах назіраецца незбалансаванае размеркаванне сухога рэчыва. Паколькі каранёвая сістэма занадта вялікая, непатрэбныя страты будуць адбывацца праз дыханне, і гэтая частка страчанай энергіі магла б быць выкарыстана для атрымання ўраджаю раслінай. Пры больш высокай тэмпературы субстрата ўтрыманне растворанага кіслароду ніжэйшае, што аказвае значна большы ўплыў на ўтрыманне кіслароду ў каранёвым асяроддзі, чым кісларод, які спажываюць мікраарганізмы. Каранёвая сістэма спажывае шмат кіслароду і нават прыводзіць да гіпаксіі ў выпадку дрэннай структуры субстрата або глебы, тым самым зніжаючы паглынанне вады і іонаў.

Падтрымлівайце разумную ёмістасць матрыцы для ўтрымання вады.

Існуе адмоўная карэляцыя паміж утрыманнем вады і працэнтным утрыманнем кіслароду ў матрыцы. Пры павелічэнні ўтрымання вады ўтрыманне кіслароду памяншаецца, і наадварот. Існуе крытычны дыяпазон паміж утрыманнем вады і кіслароду ў матрыцы, гэта значыць 80%~85% утрымання вады (малюнак 5). Доўгатэрміновае падтрыманне ўтрымання вады вышэй за 85% у субстраце паўплывае на паступленне кіслароду. Большая частка паступлення кіслароду (75%~90%) адбываецца праз поры ў матрыцы.

Дадатак арашэння для павышэння ўтрымання кіслароду ў субстраце

Больш сонечнага святла прывядзе да больш высокага спажывання кіслароду і яго меншай канцэнтрацыі ў каранях (малюнак 6), а больш цукру павялічыць спажыванне кіслароду ўначы. Транспірацыя моцная, паглынанне вады вялікае, у субстраце больш паветра і кіслароду. Злева на малюнку 7 відаць, што ўтрыманне кіслароду ў субстраце нязначна павялічыцца пасля паліву пры ўмове, што ёмістасць субстрата для ўтрымання вады высокая, а ўтрыманне паветра вельмі нізкае. Як паказана справа на мал. 7, пры ўмове адносна лепшага асвятлення ўтрыманне паветра ў субстраце павялічваецца з-за большага паглынання вады (пры аднолькавым часе паліву). Адносны ўплыў паліву на ўтрыманне кіслароду ў субстраце значна меншы, чым ёмістасць субстрата для ўтрымання вады (утрыманне паветра).

Абмеркаваць

У рэальных умовах вытворчасці ўтрыманне кіслароду (паветра) у каранёвым асяроддзі раслін лёгка недаацэньваць, але гэта важны фактар ​​для забеспячэння нармальнага росту раслін і здаровага развіцця каранёў.

Каб атрымаць максімальны ўраджай падчас вырошчвання сельскагаспадарчых культур, вельмі важна максімальна абараніць каранёвую сістэму ў найлепшым стане. Даследаванні паказалі, што O₂Утрыманне O ў каранёвай сістэме ніжэй за 4 мг/л будзе мець негатыўны ўплыў на рост сельскагаспадарчых культур.₂Змест кіслароду ў каранёвым асяроддзі ў асноўным залежыць ад арашэння (колькасць і частата паліву), структуры субстрата, утрымання вады ў субстраце, тэмпературы цяпліцы і субстрата, і розныя схемы пасадкі будуць адрознівацца. Водарасці і мікраарганізмы таксама маюць пэўную сувязь з утрыманнем кіслароду ў каранёвым асяроддзі гідрапонных культур. Гіпаксія не толькі выклікае павольнае развіццё раслін, але і павялічвае ціск каранёвых патагенаў (пітыум, фітафтора, фузарыёз) на рост каранёў.

Стратэгія арашэння аказвае значны ўплыў на O₂утрыманне вады ў субстраце, а таксама гэта больш кантраляваны спосаб пасадкі. Некаторыя даследаванні пасадкі руж паказалі, што павольнае павелічэнне ўтрымання вады ў субстраце (раніцай) можа палепшыць стан кіслароду. У субстраце з нізкай ёмістасцю ўтрымання кіслароду субстрат можа падтрымліваць высокае ўтрыманне кіслароду, і ў той жа час неабходна пазбягаць розніцы ў утрыманні вады паміж субстратамі шляхам больш частага паліву і карацейшых інтэрвалаў. Чым ніжэйшая ёмістасць субстратаў утрымання кіслароду, тым большая розніца паміж субстратамі. Вільготны субстрат, меншая частата паліву і больш доўгія інтэрвалы забяспечваюць большы абмен паветра і спрыяльныя ўмовы кіслароду.

Дрэнаж субстрата — яшчэ адзін фактар, які аказвае вялікі ўплыў на хуткасць абнаўлення і градыент канцэнтрацыі кіслароду ў субстраце ў залежнасці ад тыпу і водаўтрымліваючай здольнасці субстрата. Паліўная вадкасць не павінна заставацца на дне субстрата занадта доўга, а павінна хутка скідацца, каб свежая, узбагачаная кіслародам, паліўная вада магла зноў дасягнуць дна субстрата. На хуткасць дрэнажу можна паўплываць з дапамогай некаторых адносна простых мер, такіх як нахіл субстрата ў падоўжным і шырынным напрамках. Чым большы градыент, тым вышэйшая хуткасць дрэнажу. Розныя субстраты маюць розныя адтуліны, і колькасць выхадаў таксама адрозніваецца.

КАНЕЦ

[інфармацыя пра цытаванне]

Се Юаньпэй. Уплыў утрымання кіслароду ў каранях цяплічных культур на рост [J]. Тэхналогіі сельскагаспадарчай тэхнікі, 2022, 42 (31): 21-24.