Пољопривредна техника баштованства у стакленицима Објављено у Пекингу у 17:30 13. јануара 2023.

Апсорпција већине хранљивих састојака је процес уско повезан са метаболичким активностима корена биљака.Ови процеси захтевају енергију која се генерише дисањем ћелија корена, а апсорпција воде се такође регулише температуром и дисањем, а за дисање је потребно учешће кисеоника, тако да кисеоник у окружењу корена има витални утицај на нормалан раст усева.На садржај раствореног кисеоника у води утичу температура и салинитет, а структура супстрата одређује садржај ваздуха у средини корена.Наводњавање има велике разлике у обнављању и допуни садржаја кисеоника у супстратима са различитим стањима садржаја воде.Постоји много фактора за оптимизацију садржаја кисеоника у кореновом окружењу, али степен утицаја сваког фактора је прилично различит.Одржавање разумног капацитета супстрата за задржавање воде (садржаја ваздуха) је претпоставка одржавања високог садржаја кисеоника у средини корена.

Ефекти температуре и салинитета на садржај засићеног кисеоника у раствору

Садржај раствореног кисеоника у води

Растворени кисеоник се раствара у невезаном или слободном кисеонику у води, а садржај раствореног кисеоника у води достиже максимум на одређеној температури, што је садржај засићеног кисеоника.Садржај засићеног кисеоника у води се мења са температуром, а када се температура повећава, садржај кисеоника се смањује.Садржај засићеног кисеоника у чистој води је већи него у морској води која садржи со (слика 1), тако да ће садржај засићеног кисеоника у растворима хранљивих материја са различитим концентрацијама бити различит.

Транспорт кисеоника у матриксу

Кисеоник који корени усева у стакленику могу добити из хранљивог раствора мора бити у слободном стању, а кисеоник се транспортује у супстрату кроз ваздух и воду и воду око корена.Када је у равнотежи са садржајем кисеоника у ваздуху на датој температури, кисеоник растворен у води достиже максимум, а промена садржаја кисеоника у ваздуху ће довести до пропорционалне промене садржаја кисеоника у води.

Утицај стреса хипоксије у кореновом окружењу на усеве

Узроци хипоксије корена

Постоји неколико разлога зашто је ризик од хипоксије у хидропонским системима и системима за гајење супстрата већи током лета.Пре свега, садржај засићеног кисеоника у води ће се смањити како температура расте.Друго, кисеоник потребан за одржавање раста корена повећава се са повећањем температуре.Штавише, количина апсорпције хранљивих материја је већа током лета, па је потреба за кисеоником за апсорпцију хранљивих материја већа.То доводи до смањења садржаја кисеоника у средини корена и недостатка ефикасног суплемента, што доводи до хипоксије у кореновом окружењу.

Апсорпција и раст

Апсорпција већине есенцијалних хранљивих материја зависи од процеса који су уско повезани са метаболизмом корена, који захтевају енергију генерисану дисањем ћелија корена, односно разлагањем фотосинтетских продуката у присуству кисеоника.Истраживања су показала да се 10%~20% укупних асимилата биљака парадајза користи у корену, од чега се 50% користи за апсорпцију јона хранљивих материја, 40% за раст и само 10% за одржавање.Корени морају да пронађу кисеоник у директном окружењу где ослобађају ЦО₂.У анаеробним условима узрокованим лошом вентилацијом у подлогама и хидропоници, хипоксија ће утицати на апсорпцију воде и хранљивих материја.Хипоксија има брз одговор на активну апсорпцију хранљивих материја, наиме нитрата (НО₃^-), калијум (К) и фосфат (ПО₄^3-), што ће ометати пасивну апсорпцију калцијума (Ца) и магнезијума (Мг).

За раст корена биљака потребна је енергија, нормалној активности корена је потребна најнижа концентрација кисеоника, а концентрација кисеоника испод вредности ЦОП постаје фактор који ограничава метаболизам ћелија корена (хипоксија).Када је ниво кисеоника низак, раст се успорава или чак зауставља.Ако делимична хипоксија корена утиче само на гране и листове, коренов систем може да надокнади део кореновог система који из неког разлога више није активан повећањем локалне апсорпције.

Метаболички механизам биљака зависи од кисеоника као акцептора електрона.Без кисеоника, производња АТП-а ће престати.Без АТП-а, одлив протона из корена ће престати, ћелијски сок ћелија корена ће постати кисели, а ове ћелије ће умрети у року од неколико сати.Привремена и краткорочна хипоксија неће изазвати неповратан нутритивни стрес код биљака.Због механизма „нитратног дисања“, то може бити краткорочна адаптација за суочавање са хипоксијом као алтернативним начином током хипоксије корена.Међутим, дуготрајна хипоксија ће довести до успореног раста, смањења површине листова и смањења свеже и суве тежине, што ће довести до значајног пада приноса усева.

Етилен

Биљке ће формирати етилен ин ситу под великим стресом.Обично се етилен уклања из корена дифузијом у ваздух у земљишту.Када дође до залијевања, формирање етилена не само да ће се повећати, већ ће се и дифузија знатно смањити јер су корени окружени водом.Повећање концентрације етилена ће довести до стварања аерационог ткива у корену (слика 2).Етилен такође може да изазове старење листова, а интеракција између етилена и ауксина ће повећати формирање адвентивних корена.

Стрес кисеоником доводи до смањеног раста листова

АБА се производи у корену и лишћу да би се носио са различитим стресовима из околине.У окружењу корена, типичан одговор на стрес је затварање стомата, што укључује формирање АБА.Пре затварања стомата, врх биљке губи притисак на бубрење, горњи листови вену, а ефикасност фотосинтезе такође може да се смањи.Многа истраживања су показала да стомати реагују на повећање концентрације АБА у апопласту затварањем, односно укупног садржаја АБА у нелистовима ослобађањем интрацелуларне АБА, биљке могу врло брзо повећати концентрацију апопласта АБА.Када су биљке под стресом животне средине, оне почињу да ослобађају АБА у ћелијама, а сигнал ослобађања корена може се пренети за неколико минута уместо сати.Повећање АБА у ткиву листа може смањити издужење ћелијског зида и довести до смањења издужења листа.Други ефекат хипоксије је да се скраћује животни век листова, што ће утицати на све листове.Хипоксија обично доводи до смањења транспорта цитокинина и нитрата.Недостатак азота или цитокинина ће скратити време одржавања лисне површине и зауставити раст грана и листова у року од неколико дана.

Оптимизација кисеоника у кореновом систему усева

Карактеристике супстрата су одлучујуће за дистрибуцију воде и кисеоника.Концентрација кисеоника у средини корена стакленичког поврћа углавном је повезана са капацитетом супстрата за задржавање воде, наводњавањем (величином и фреквенцијом), структуром супстрата и температуром траке супстрата.Само када је садржај кисеоника у окружењу корена најмање изнад 10% (4~5мг/Л) може се одржати активност корена у најбољем стању.

Коренов систем усева је веома важан за раст биљака и отпорност биљака на болести.Вода и хранљиве материје ће се апсорбовати у складу са потребама биљака.Међутим, ниво кисеоника у средини корена у великој мери одређује ефикасност апсорпције хранљивих материја и воде и квалитет кореновог система.Довољан ниво кисеоника у окружењу кореновог система може да обезбеди здравље кореновог система, тако да биљке имају бољу отпорност на патогене микроорганизме (Слика 3).Одговарајући ниво кисеоника у супстрату такође минимизира ризик од анаеробних услова, чиме се минимизира ризик од патогених микроорганизама.

Потрошња кисеоника у кореновом окружењу

Максимална потрошња кисеоника усева може бити и до 40мг/м2/х (потрошња зависи од усева).У зависности од температуре, вода за наводњавање може садржати до 7~8мг/Л кисеоника (слика 4).Да би се достигла 40 мг, 5Л воде се мора дати сваког сата да би се задовољила потреба за кисеоником, али у ствари, количина наводњавања у једном дану можда неће бити достигнута.То значи да кисеоник који се добија наводњавањем игра само малу улогу.Највећи део снабдевања кисеоником стиже у зону корена кроз поре у матриксу, а допринос снабдевања кисеоником кроз поре је чак 90%, у зависности од доба дана.Када испаравање биљака достигне максимум, количина наводњавања такође достиже максимум, што је еквивалентно 1~1,5Л/м2/х.Ако вода за наводњавање садржи 7мг/Л кисеоника, обезбедиће 7~11мг/м2/х кисеоника за зону корена.Ово је еквивалентно 17%~25% потражње.Наравно, ово важи само за ситуацију да се вода за наводњавање сиромашна кисеоником у супстрату замењује свежом водом за наводњавање.

Поред потрошње корена, микроорганизми у кореновом окружењу троше и кисеоник.Тешко је то квантификовати јер у овом погледу није извршено никакво мерење.Пошто се сваке године замењују нови супстрати, може се претпоставити да микроорганизми играју релативно малу улогу у потрошњи кисеоника.

Оптимизујте температуру околине корена

Температура средине кореновог система је веома важна за нормалан раст и функцију кореновог система, а такође је важан фактор који утиче на апсорпцију воде и хранљивих материја кореновим системом.

Прениска температура подлоге (температура корена) може довести до потешкоћа у апсорпцији воде.На 5℃, апсорпција је 70%~80% нижа него на 20℃.Ако ниску температуру супстрата прати висока температура, то ће довести до увенућа биљака.Апсорпција јона очигледно зависи од температуре, која инхибира апсорпцију јона на ниској температури, а осетљивост различитих хранљивих елемената на температуру је различита.

Превисока температура супстрата је такође бескорисна и може довести до превеликог кореновог система.Другим речима, постоји неуравнотежена расподела суве материје у биљкама.Пошто је коренов систем превелик, долази до непотребних губитака кроз дисање, а овај део изгубљене енергије могао је да се искористи за жетвени део биљке.На вишој температури супстрата, садржај раствореног кисеоника је мањи, што има много већи утицај на садржај кисеоника у средини корена него кисеоник који троше микроорганизми.Коренов систем троши много кисеоника, па чак и доводи до хипоксије у случају лошег супстрата или структуре земљишта, чиме се смањује апсорпција воде и јона.

Одржавајте разуман капацитет матрице за задржавање воде.

Постоји негативна корелација између садржаја воде и процентуалног садржаја кисеоника у матриксу.Када се садржај воде повећа, садржај кисеоника се смањује и обрнуто.Постоји критични опсег између садржаја воде и кисеоника у матрици, односно 80%~85% садржаја воде (Слика 5).Дуготрајно одржавање садржаја воде изнад 85% у подлози ће утицати на снабдевање кисеоником.Највећи део снабдевања кисеоником (75%~90%) је кроз поре у матриксу.

Додавање наводњавања садржају кисеоника у супстрату

Више сунчеве светлости ће довести до веће потрошње кисеоника и ниже концентрације кисеоника у корену (слика 6), а више шећера ће повећати потрошњу кисеоника ноћу.Транспирација је јака, упијање воде је велико, а у супстрату има више ваздуха и кисеоника.Са леве стране слике 7 се може видети да ће се садржај кисеоника у супстрату незнатно повећати након наводњавања под условом да је капацитет супстрата за задржавање воде висок, а садржај ваздуха веома низак.Као што је приказано на десној страни сл.7, под условом релативно бољег осветљења, садржај ваздуха у подлози се повећава због веће апсорпције воде (иста времена наводњавања).Релативни утицај наводњавања на садржај кисеоника у супстрату је далеко мањи од капацитета задржавања воде (садржаја ваздуха) у супстрату.

Дисцусс

У стварној производњи, садржај кисеоника (ваздуха) у окружењу корена усева се лако занемарује, али је важан фактор за обезбеђивање нормалног раста усева и здравог развоја корена.

Да би се постигао максимални принос током ратарске производње, веома је важно заштитити окружење кореновог система у најбољем могућем стању.Студије су показале да је О₂садржај у окружењу кореновог система испод 4мг/Л ће имати негативан утицај на раст усева.Тһе О₂На садржај у кореновом окружењу углавном утиче наводњавање (количина и учесталост наводњавања), структура супстрата, садржај воде у супстрату, температура стакленика и супстрата, а различити обрасци садње ће бити различити.Алге и микроорганизми такође имају одређену везу са садржајем кисеоника у кореновом окружењу хидропонских усева.Хипоксија не само да узрокује спор развој биљака, већ и повећава притисак патогена корена (питијум, фитофтора, фузаријум) на раст корена.

Стратегија наводњавања има значајан утицај на О₂садржаја у супстрату, а такође је и начин који се више може контролисати у процесу садње.Неке студије о садњи ружа откриле су да полагано повећање садржаја воде у супстрату (ујутру) може добити боље стање кисеоника.У супстрату са малим капацитетом задржавања воде, супстрат може одржавати висок садржај кисеоника, а истовремено је потребно избегавати разлику у садржају воде између супстрата кроз већу учесталост наводњавања и краћи интервал.Што је капацитет подлоге мањи, већа је разлика између подлога.Влажна подлога, нижа фреквенција наводњавања и дужи интервал обезбеђују већу замену ваздуха и повољне услове кисеоника.

Дренажа подлоге је још један фактор који има велики утицај на брзину обнављања и градијент концентрације кисеоника у подлози, у зависности од врсте и капацитета супстрата за задржавање воде.Течност за наводњавање не би требало да остане предуго на дну супстрата, већ треба да се брзо испусти како би свежа вода за наводњавање обогаћена кисеоником могла поново да стигне до дна супстрата.На брзину дренаже могу утицати неке релативно једноставне мере, као што је нагиб подлоге у уздужном и ширинском правцу.Што је већи градијент, већа је брзина дренаже.Различите подлоге имају различите отворе и број излаза је такође различит.

КРАЈ

[информације о цитату]

Ксие Иуанпеи.Ефекти садржаја кисеоника у животној средини у корену усева у стакленику на раст усева [Ј].Технологија пољопривреде, 2022,42(31):21-24.