Téknologi rékayasa pertanian ngebon rumah kacaDimuat di Beijing jam 17:30 tanggal 13 Januari 2023.

Nyerep sabagéan ageung unsur hara nyaéta prosés anu raket patalina sareng kagiatan métabolik akar tutuwuhan.Prosés ieu merlukeun énergi anu dihasilkeun ku réspirasi sél akar, sarta nyerep cai ogé diatur ku suhu jeung réspirasi, sarta réspirasi merlukeun partisipasi oksigén, jadi oksigén dina lingkungan akar boga dampak penting dina tumuwuhna normal pepelakan.Eusi oksigén larut dina cai kapangaruhan ku suhu sareng salinitas, sareng struktur substrat nangtukeun eusi hawa dina lingkungan akar.Irigasi boga béda hébat dina pembaharuan sarta suplement eusi oksigén dina substrat kalawan kaayaan eusi cai béda.Aya seueur faktor pikeun ngaoptimalkeun eusi oksigén dina lingkungan akar, tapi darajat pangaruh unggal faktor rada béda.Ngajaga kapasitas nahan cai substrat anu wajar (kandungan hawa) mangrupikeun premis pikeun ngajaga eusi oksigén anu luhur dina lingkungan akar.

Pangaruh suhu sareng salinitas kana eusi oksigén jenuh dina larutan

Eusi oksigén leyur dina cai

Oksigén larut leyur dina oksigén anu teu kabeungkeut atanapi bébas dina cai, sareng eusi oksigén larut dina cai bakal ngahontal maksimal dina suhu anu tangtu, nyaéta eusi oksigén jenuh.Eusi oksigén jenuh dina cai robah ku suhu, sarta nalika suhu naek, eusi oksigén turun.Eusi oksigén jenuh cai herang leuwih luhur batan cai laut nu ngandung uyah (Gambar 1), jadi eusi oksigén jenuh tina larutan gizi kalayan konsentrasi béda bakal béda.

Angkutan oksigén dina matriks

Oksigén nu akar pepelakan rumah kaca bisa meunang tina solusi gizi kudu dina kaayaan bébas, sarta oksigén diangkut dina substrat ngaliwatan hawa jeung cai jeung cai sabudeureun akar.Nalika éta dina kasatimbangan jeung eusi oksigén dina hawa dina suhu nu tangtu, oksigén leyur dina cai ngahontal maksimum, sarta parobahan eusi oksigén dina hawa bakal ngakibatkeun parobahan proporsional eusi oksigén dina cai.

Pangaruh stres hipoksia dina lingkungan akar dina pepelakan

Nyababkeun hipoksia akar

Aya sababaraha alesan naha résiko hipoksia dina hidroponik sareng sistem budidaya substrat langkung luhur dina usum panas.Anu mimiti, eusi oksigén jenuh dina cai bakal turun nalika suhu naék.Bréh, oksigén anu dipikabutuh pikeun ngajaga tumuwuhna akar nambahan kalayan paningkatan suhu.Saterusna, jumlah nyerep gizi leuwih luhur dina usum panas, jadi paménta oksigén pikeun nyerep gizi leuwih luhur.Éta nyababkeun panurunan eusi oksigén dina lingkungan akar sareng kurangna suplement anu épéktip, anu ngabalukarkeun hypoxia dina lingkungan akar.

Nyerep jeung tumuwuhna

Nyerep gizi anu paling penting gumantung kana prosés anu aya hubunganana sareng métabolisme akar, anu peryogi énergi anu dibangkitkeun ku réspirasi sél akar, nyaéta, dékomposisi produk fotosintétik ku ayana oksigén.Panaliti nunjukkeun yén 10% ~ 20% tina total asimilasi pepelakan tomat dianggo dina akar, 50% dianggo pikeun nyerep ion gizi, 40% pikeun kamekaran sareng ngan ukur 10% pikeun pangropéa.Akar kedah mendakan oksigén dina lingkungan langsung dimana aranjeunna ngaleupaskeun CO₂.Dina kaayaan anaérobik disababkeun ku ventilasi goréng dina substrat jeung hidroponik, hypoxia bakal mangaruhan nyerep cai jeung zat gizi.Hypoxia boga respon gancang kana nyerep aktif gizi, nyaéta nitrat (NO₃^-), kalium (K) jeung fosfat (PO₄^3-), anu bakal ngaganggu nyerep pasip kalsium (Ca) sareng magnesium (Mg).

Tumuwuh akar tutuwuhan merlukeun tanaga, aktivitas akar normal merlukeun konsentrasi oksigén panghandapna, sarta konsentrasi oksigén handap nilai COP jadi faktor ngawatesan métabolisme sél akar (hypoxia).Nalika tingkat eusi oksigén handap, tumuwuhna slows turun atawa malah eureun.Upami hypoxia akar parsial ngan ukur mangaruhan dahan sareng daun, sistem akar tiasa ngimbangan bagian tina sistem akar anu henteu aktif kusabab sababaraha alesan ku ningkatkeun nyerep lokal.

Mékanisme métabolik tutuwuhan gumantung kana oksigén salaku akséptor éléktron.Tanpa oksigén, produksi ATP bakal eureun.Tanpa ATP, aliran kaluar proton tina akar bakal eureun, geutah sél sél akar jadi asam, sarta sél ieu bakal maot dina sababaraha jam.Hypoxia samentara sarta jangka pondok moal ngabalukarkeun stress gizi teu bisa balik dina tutuwuhan.Kusabab mékanisme "réspirasi nitrat", éta bisa jadi adaptasi jangka pondok pikeun Cope jeung hypoxia salaku cara alternatif salila root hypoxia.Sanajan kitu, hypoxia jangka panjang bakal ngakibatkeun tumuwuhna slow, turun aréa daun sarta turun beurat seger jeung garing, nu bakal ngakibatkeun turunna signifikan dina ngahasilkeun pamotongan.

Étiléna

Tutuwuhan bakal ngabentuk étiléna in situ dina kaayaan loba stress.Biasana, étiléna dipiceun tina akar ku cara nyebarkeun kana hawa taneuh.Nalika waterlogging kajantenan, formasi étiléna henteu ngan ukur ningkat, tapi ogé difusi bakal ngirangan pisan sabab akarna dikurilingan ku cai.Kanaékan konsentrasi étiléna bakal ngakibatkeun kabentukna jaringan aerasi dina akar (Gambar 2).Étiléna ogé tiasa nyababkeun senescence daun, sareng interaksi antara étiléna sareng auksin bakal ningkatkeun formasi akar adventif.

Setrés oksigén nyababkeun panurunan dina kamekaran daun

ABA dihasilkeun dina akar jeung daun pikeun Cope jeung sagala rupa stresses lingkungan.Dina lingkungan akar, réspon has pikeun setrés nyaéta panutupanana stomata, anu ngalibatkeun formasi ABA.Saméméh stomata ditutup, luhureun tutuwuhan leungit tekanan bareuh, daun luhur layu, jeung efisiensi fotosintétik ogé bisa turun.Seueur panilitian nunjukkeun yén stomata ngaréspon kanaékan konsentrasi ABA dina apoplast ku cara nutup, nyaéta, total eusi ABA dina non-daun ku ngaleupaskeun ABA intrasélular, pepelakan tiasa ningkatkeun konsentrasi apoplast ABA gancang pisan.Nalika pepelakan aya dina kaayaan stres lingkungan, aranjeunna mimiti ngaleupaskeun ABA dina sél, sareng sinyal pelepasan akar tiasa dikirimkeun dina sababaraha menit tibatan jam.Paningkatan ABA dina jaringan daun tiasa ngirangan pemanjangan témbok sél sareng nyababkeun panurunan pemanjangan daun.Pangaruh séjén tina hypoxia nyaéta umur hirup daun disingget, anu bakal mangaruhan sadaya daun.Hypoxia biasana ngakibatkeun panurunan dina angkutan sitokinin jeung nitrat.Kurangna nitrogén atanapi sitokinin bakal ngirangan waktos pangropéa daun sareng ngeureunkeun kamekaran dahan sareng daun dina sababaraha dinten.

Optimalkeun lingkungan oksigén tina sistem akar pepelakan

Karakteristik substrat penting pikeun distribusi cai sareng oksigén.Konsentrasi oksigén dina lingkungan akar sayuran rumah kaca utamana patali jeung kapasitas nyepeng cai substrat, irigasi (ukuran jeung frékuénsi), struktur substrat jeung suhu strip substrat.Ngan lamun eusi oksigén dina lingkungan akar téh sahanteuna above10% (4 ~ 5mg / L) aktivitas akar bisa dijaga dina kaayaan pangalusna.

Sistem akar pepelakan penting pisan pikeun kamekaran pepelakan sareng résistansi panyakit.Cai jeung zat gizi bakal diserep luyu jeung kabutuhan tutuwuhan.Tapi, tingkat oksigén dina lingkungan akar umumna nangtukeun efisiensi nyerep gizi sareng cai sareng kualitas sistem akar.Tingkat oksigén anu cukup dina lingkungan sistem akar tiasa ngajamin kasehatan sistem akar, supados pepelakan ngagaduhan résistansi anu langkung saé pikeun mikroorganisme patogén (Gambar 3).Tingkat oksigén anu nyukupan dina substrat ogé ngaminimalkeun résiko kaayaan anaérobik, ku kituna ngaminimalkeun résiko mikroorganisme patogén.

Konsumsi oksigén dina lingkungan akar

Konsumsi oksigén maksimum pepelakan tiasa saluhur 40mg / m2 / h (konsumsi gumantung kana pepelakan).Gumantung kana suhu, cai irigasi bisa ngandung nepi ka 7 ~ 8mg / L oksigén (Gambar 4).Pikeun ngahontal 40 mg, 5L cai kedah dipasihkeun unggal jam pikeun nyumponan paménta oksigén, tapi kanyataanna, jumlah irigasi dina hiji dinten tiasa waé henteu tiasa ngahontal.Ieu ngandung harti yén oksigén anu disayogikeun ku irigasi ngan ukur maénkeun peran anu leutik.Kalolobaan suplai oksigén ngahontal zona akar ngaliwatan pori dina matrix, sarta kontribusi suplai oksigén ngaliwatan pori téh saluhur 90%, gumantung kana waktos poe.Nalika évaporasi pepelakan ngahontal maksimal, jumlah irigasi ogé ngahontal maksimal, anu sami sareng 1 ~ 1.5L / m2 / h.Lamun cai irigasi ngandung 7mg / L oksigén, éta bakal nyadiakeun 7 ~ 11mg / m2 / h oksigén pikeun zone root.Ieu sarua jeung 17% ~ 25% tina paménta.Tangtosna, ieu ngan manglaku ka kaayaan yén cai irigasi anu kirang oksigén dina substrat diganti ku cai irigasi seger.

Salian konsumsi akar, mikroorganisme dina lingkungan akar ogé meakeun oksigén.Hese ngitung ieu kusabab teu aya pangukuran anu dilakukeun dina hal ieu.Kusabab substrat anyar diganti unggal taun, bisa dianggap yén mikroorganisme maénkeun peran relatif leutik dina konsumsi oksigén.

Optimalkeun suhu lingkungan akar

Suhu lingkungan sistem akar penting pisan pikeun kamekaran normal sareng fungsi sistem akar, sareng éta ogé faktor penting anu mangaruhan nyerep cai sareng zat gizi ku sistem akar.

Suhu substrat anu rendah teuing (suhu akar) tiasa nyababkeun kasusah dina nyerep cai.Dina 5 ℃, nyerep nyaeta 70% ~ 80% leuwih handap dina 20 ℃.Upami suhu substrat anu handap dibarengan ku suhu anu luhur, éta bakal ngakibatkeun layu pepelakan.Nyerep ion écés gumantung kana suhu, anu ngahambat nyerep ion dina suhu anu handap, sareng sensitipitas unsur-unsur gizi anu béda-béda kana suhu béda.

Suhu substrat anu luhur teuing henteu aya gunana, sareng tiasa nyababkeun sistem akar anu ageung teuing.Dina basa sejen, aya distribusi teu saimbang bahan garing dina tutuwuhan.Kusabab sistem akar ageung teuing, karugian anu teu dipikabutuh bakal kajantenan ku réspirasi, sareng bagian énergi anu leungit ieu tiasa dianggo pikeun bagian panén pepelakan.Dina suhu substrat anu langkung luhur, eusi oksigén larut langkung handap, anu gaduh pangaruh anu langkung ageung kana eusi oksigén dina lingkungan akar tibatan oksigén anu dikonsumsi ku mikroorganisme.Sistim akar meakeun loba oksigén, komo ngabalukarkeun hypoxia dina kasus substrat goréng atawa struktur taneuh, sahingga ngurangan nyerep cai jeung ion.

Ngajaga kapasitas nyepeng cai lumrah tina matrix.

Aya korelasi négatip antara eusi cai jeung persentase eusi oksigén dina matriks.Lamun kandungan cai naek, eusi oksigén turun, sarta sabalikna.Aya rentang kritis antara eusi cai jeung oksigén dina matrix, nyaeta, 80% ~ 85% eusi cai (Gambar 5).Pangropéa jangka panjang eusi cai di luhur 85% dina substrat bakal mangaruhan suplai oksigén.Kalolobaan suplai oksigén (75% ~ 90%) ngaliwatan liang dina matrix.

Suplemén irigasi kana eusi oksigén dina substrat

Langkung seueur sinar panonpoé bakal nyababkeun konsumsi oksigén anu langkung luhur sareng konsentrasi oksigén anu langkung handap dina akar (Gambar 6), sareng langkung seueur gula bakal ngajantenkeun konsumsi oksigén langkung luhur nalika wengi.Transpirasi kuat, nyerep cai ageung, sareng langkung seueur hawa sareng langkung seueur oksigén dina substrat.Ieu bisa ditempo ti kénca Gambar 7 yén eusi oksigén dina substrat bakal ngaronjat rada sanggeus irigasi dina kaayaan yén kapasitas nahan cai substrat luhur sarta kandungan hawa pisan low.Ditémbongkeun saperti dina katuhu Gbr.7, dina kaayaan katerangan rélatif hadé, eusi hawa dina substrat naek alatan leuwih nyerep cai (kali irigasi sarua).Pangaruh rélatif irigasi kana eusi oksigén dina substrat jauh leuwih leutik batan kapasitas nyepeng cai (kandungan hawa) dina substrat.

Sawalakeun

Dina produksi sabenerna, eusi oksigén (hawa) dina lingkungan akar pamotongan gampang overlooked, tapi mangrupa faktor penting pikeun mastikeun tumuwuhna normal pepelakan sarta ngembangkeun sehat akar.

Pikeun kéngingkeun hasil maksimal nalika produksi pamotongan, penting pisan pikeun ngajagaan lingkungan sistem akar dina kaayaan anu pangsaéna.Studi geus ditémbongkeun yén O₂eusi dina lingkungan sistem akar handap 4mg / L bakal boga dampak negatif kana tumuwuhna pamotongan.The O₂eusi dina lingkungan akar utamana dipangaruhan ku irigasi (jumlah irigasi jeung frékuénsi), struktur substrat, eusi substrat cai, rumah kaca jeung suhu substrat, sarta pola penanaman béda bakal béda.Ganggang sareng mikroorganisme ogé ngagaduhan hubungan anu tangtu sareng kandungan oksigén dina lingkungan akar pepelakan hidroponik.Hypoxia henteu ngan ukur nyababkeun kamekaran pepelakan anu laun, tapi ogé ningkatkeun tekanan patogén akar (pythium, phytophthora, fusarium) dina kamekaran akar.

Strategi irigasi gaduh pangaruh anu signifikan dina O₂eusi dina substrat, sarta eta oge cara leuwih controllable dina prosés penanaman.Sababaraha studi penanaman mawar geus kapanggih yén lalaunan ngaronjatkeun kandungan cai dina substrat (isuk-isuk) bisa meunang kaayaan oksigén hadé.Dina substrat kalawan kapasitas nyekel cai low, substrat bisa ngajaga eusi oksigén tinggi, sarta dina waktos anu sareng, perlu pikeun nyingkahan bédana eusi cai antara substrat ngaliwatan frékuénsi irigasi luhur sarta interval pondok.Nu handap kapasitas nahan cai substrat, nu gede bédana antara substrat.Substrat beueus, frékuénsi irigasi anu langkung handap sareng interval anu langkung panjang mastikeun panggantian hawa langkung seueur sareng kaayaan oksigén anu nguntungkeun.

Drainase substrat mangrupikeun faktor sanés anu gaduh pangaruh anu ageung kana laju pembaharuan sareng gradién konsentrasi oksigén dina substrat, gumantung kana jinis sareng kapasitas nahan cai substrat.Cairan irigasi teu kudu cicing di handapeun substrat pikeun lila teuing, tapi kudu discharged gancang supados cai irigasi-enriched oksigén seger bisa ngahontal handap substrat deui.Laju drainase tiasa dipangaruhan ku sababaraha ukuran anu kawilang saderhana, sapertos gradién substrat dina arah longitudinal sareng rubak.Nu leuwih gede gradién, nu leuwih gancang laju drainase.substrat béda boga bukaan béda jeung jumlah outlet ogé béda.

TUNGTUNG

[informasi rujukan]

Xie Yuanpei.Pangaruh eusi oksigén lingkungan dina akar pepelakan rumah kaca dina kamekaran pepelakan [J].Téhnologi Téknik Pertanian, 2022,42 (31): 21-24.