Landbúnaðarverkfræðitækni gróðurhúsagarðs garðyrkju í Peking klukkan 17:30 13. janúar 2023.

Upptöku flestra næringarefna er ferli sem er nátengt efnaskiptavirkni plönturótanna. Þessir ferlar þurfa orku sem myndast við öndun rótarfrumna og frásog vatns er einnig stjórnað af hitastigi og öndun og öndun krefst þátttöku súrefnis, svo súrefni í rótumhverfi hefur mikilvæg áhrif á eðlilegan vöxt ræktunar. Uppleysta súrefnisinnihaldið í vatni hefur áhrif á hitastig og seltu og uppbygging undirlags ákvarðar loftinnihaldið í rótumhverfi. Áveita hefur mikinn mun á endurnýjun og viðbót við súrefnisinnihald í undirlagi með mismunandi vatnsinnihaldsástand. Það eru margir þættir til að hámarka súrefnisinnihald í rótumhverfi, en áhrifastig hvers þáttar er mjög mismunandi. Að viðhalda hæfilegu getu vatnsbóls (loftinnihaldi) er forsenda þess að viðhalda miklu súrefnisinnihaldi í rótumhverfi.

Áhrif hitastigs og seltu á mettað súrefnisinnihald í lausn

Uppleyst súrefnisinnihald í vatni

Uppleyst súrefni er leyst upp í óbundnu eða frjálsu súrefni í vatni og innihald uppleysts súrefnis í vatni mun ná hámarki við ákveðið hitastig, sem er mettað súrefnisinnihald. Mettað súrefnisinnihald í vatni breytist með hitastigi og þegar hitastigið eykst minnkar súrefnisinnihaldið. Mettað súrefnisinnihald tærs vatns er hærra en salt sem inniheldur salt (mynd 1), þannig að mettað súrefnisinnihald næringarlausna með mismunandi styrk verður mismunandi.

Flutningur súrefnis í fylki

Súrefnið sem gróðurhúsaræktarrótar geta fengið úr næringarlausninni verður að vera í frjálsu ástandi og súrefni er flutt í undirlagið í gegnum loft og vatn og vatn umhverfis ræturnar. Þegar það er í jafnvægi við súrefnisinnihaldið í lofti við tiltekið hitastig, nær súrefni sem er uppleyst í vatni hámarkinu og breyting á súrefnisinnihaldi í lofti mun leiða til hlutfallslegrar breytinga á súrefnisinnihaldi í vatni.

Áhrif súrefnisskorts í rótumhverfi á ræktun

Orsakir rótar súrefnisskorts

Það eru nokkrar ástæður fyrir því að hættan á súrefnisskorti í vatnsaflsfræði og ræktunarkerfi undirlags er meiri á sumrin. Í fyrsta lagi mun mettað súrefnisinnihald í vatni lækka þegar hitastigið hækkar. Í öðru lagi eykst súrefnið sem þarf til að viðhalda vexti rótar með hækkun hitastigs. Ennfremur er magn frásogs næringarefna hærra á sumrin, þannig að eftirspurn eftir súrefni til frásogs næringarefna er meiri. Það leiðir til minnkunar á súrefnisinnihaldi í rótumhverfi og skorti á skilvirkri viðbót, sem leiðir til súrefnisskorts í rótumhverfi.

Frásog og vöxtur

Upptaka nauðsynlegra næringarefna veltur á ferlum sem eru nátengdar umbrotum rótar, sem krefjast orku sem myndast við öndun rótarfrumna, það er að segja niðurbrot ljóstillífandi afurða í viðurvist súrefnis. Rannsóknir hafa sýnt að 10% ~ 20% af heildarsamlagi tómatplantna eru notuð í rótum, þar af eru 50% notuð við frásog næringarefna, 40% til vaxtar og aðeins 10% til viðhalds. Rætur verða að finna súrefni í beinu umhverfi þar sem þær gefa út CO₂. Við loftfirrðar aðstæður af völdum lélegrar loftræstingar í undirlagi og vatnsaflsfræði mun súrefnisskortur hafa áhrif á frásog vatns og næringarefna. Súrefnisskortur hefur skjótt viðbrögð við virku frásog næringarefna, nefnilega nítrat (nr₃^-), kalíum (k) og fosfat (PO₄^3-), sem mun trufla óvirk frásog kalsíums (CA) og magnesíums (mg).

Vöxtur plantna þarf orku, eðlileg rótarvirkni þarf lægsta súrefnisstyrk og súrefnisstyrkur undir löggu gildi verður þáttur sem takmarkar umbrot rótarfrumna (súrefnisskortur). Þegar súrefnisinnihald er lítið, hægir vöxturinn niður eða hættir jafnvel. Ef súrefnisskortur að hluta hefur aðeins áhrif á greinar og lauf getur rótarkerfið bætt upp þann hluta rótarkerfisins sem er ekki lengur virkur af einhverjum ástæðum með því að auka frásog staðbundins.

Efnaskiptabúnaður plantna fer eftir súrefni sem rafeindaviðtaka. Án súrefnis mun ATP framleiðsla hætta. Án ATP mun útstreymi róteinda frá rótum stöðvast, fruman rótarfrumur verður súr og þessar frumur deyja innan nokkurra klukkustunda. Tímabundin og skammtímasjúkdómur mun ekki valda óafturkræfu næringarálagi í plöntum. Vegna „nítrat öndunar“ verkunarinnar getur það verið skammtímaaðlögun að takast á við súrefnisskortur sem aðra leið við rótareitur. Hins vegar mun langtíma súrefnisskortur leiða til hægs vaxtar, minnkaðs laufsvæðis og minnkaði ferskt og þurrt, sem mun leiða til verulegrar lækkunar á uppskeru.

Etýlen

Plöntur munu mynda etýlen á staðnum undir miklu álagi. Venjulega er etýlen fjarlægt úr rótum með því að dreifast í jarðvegsloftið. Þegar vatnsgöngur á sér stað mun myndun etýlen ekki aðeins aukast, heldur einnig mun dreifingin minnka til muna vegna þess að ræturnar eru umkringdar vatni. Aukning etýlenþéttni mun leiða til myndunar loftunarvefja í rótum (mynd 2). Etýlen getur einnig valdið æðruleysi og samspil etýlens og auxins mun auka myndun ævintýralegra rótar.

Súrefnisálag leiðir til minnkaðs laufvöxtar

ABA er framleitt í rótum og lauf til að takast á við ýmis umhverfisálag. Í rótumhverfinu er dæmigerð viðbrögð við streitu lokun í meltingarvegi, sem felur í sér myndun ABA. Áður en stomata er lokað missir toppur plöntunnar bólguþrýsting, efsta laufin og ljóstillífunar skilvirkni getur einnig minnkað. Margar rannsóknir hafa sýnt að stomata bregðast við aukningu ABA styrks í apoplast með því að loka, það er að segja heildar ABA innihaldið í ekki lausu með því að losa ABA innanfrumu, plöntur geta aukið styrk apoplast ABA mjög fljótt. Þegar plöntur eru undir umhverfisálagi byrja þær að losa ABA í frumum og hægt er að senda rótarlosunarmerki á nokkrum mínútum í stað klukkustunda. Aukning ABA í laufvef getur dregið úr lengingu frumuveggs og leitt til minnkunar á lengingu laufs. Önnur áhrif súrefnisskorts eru að líftími laufanna er stytt, sem mun hafa áhrif á öll lauf. Sykursýki leiðir venjulega til fækkunar cýtókíníns og nítratflutninga. Skortur á köfnunarefni eða cýtókíníni mun stytta viðhaldstíma laufsvæðis og stöðva vöxt útibúa og lauf innan fárra daga.

Hagræðing súrefnisumhverfis ræktunar rótarkerfisins

Einkenni undirlagsins eru afgerandi fyrir dreifingu vatns og súrefnis. Súrefnisstyrkur í rótarumhverfi gróðurhúsar grænmetis er aðallega tengdur vatnsgeymslugetu undirlags, áveitu (stærð og tíðni), undirlagsbyggingu og hitastig undirlags ræma. Aðeins þegar súrefnisinnihald í rótumhverfinu er að minnsta kosti yfir 10% (4 ~ 5 mg/l) er hægt að viðhalda rótarvirkni í besta ástandi.

Rótarkerfi ræktunar er mjög mikilvægt fyrir plöntuvöxt og ónæmi fyrir plöntusjúkdómum. Vatn og næringarefni frásogast eftir þörfum plantna. Hins vegar ákvarðar súrefnisstig í rótumhverfinu að miklu leyti frásogs skilvirkni næringarefna og vatns og gæði rótarkerfisins. Nægilegt súrefnisstig í rótarkerfisumhverfi getur tryggt heilsu rótarkerfisins, svo að plöntur hafi betri mótstöðu gegn sjúkdómsvaldandi örverum (mynd 3). Fullnægjandi súrefnisstig í undirlaginu lágmarkar einnig hættuna á loftfirrðum aðstæðum og lágmarkar þannig hættuna á sjúkdómsvaldandi örverum.

Súrefnisnotkun í rótumhverfi

Hámarks súrefnisnotkun ræktunar getur verið allt að 40 mg/m2/klst. (Neysla fer eftir ræktun). Það fer eftir hitastigi, áveituvatnið getur innihaldið allt að 7 ~ 8 mg/l af súrefni (mynd 4). Til að ná 40 mg verður að gefa 5L af vatni á klukkutíma fresti til að mæta súrefnisþörfinni, en í raun er ekki víst að áveituupphæð á einum degi verði náð. Þetta þýðir að súrefnið sem veitt er af áveitu gegnir aðeins litlu hlutverki. Flest súrefnisframboð nær rótarsvæðinu í gegnum svitahola í fylkinu og framlag súrefnisframboðs í gegnum svitahola er allt að 90%, allt eftir tíma dags. Þegar uppgufun plantna nær hámarkinu nær áveitumagn einnig hámarkinu, sem jafngildir 1 ~ 1,5L/m2/klst. Ef áveituvatnið inniheldur 7 mg/l súrefni mun það veita 7 ~ 11 mg/m2/klst. Súrefni fyrir rótarsvæðið. Þetta jafngildir 17% ~ 25% af eftirspurninni. Auðvitað á þetta aðeins við um aðstæður að súrefnis fátæku áveituvatni í undirlaginu er skipt út fyrir ferskt áveituvatn.

Til viðbótar við neyslu rótanna neyta örverur í rótumhverfinu einnig súrefni. Það er erfitt að mæla þetta vegna þess að engin mæling hefur verið gerð að þessu leyti. Þar sem skipt er um ný undirlag á hverju ári, má gera ráð fyrir að örverur gegni tiltölulega litlu hlutverki í súrefnisnotkun.

Fínstilltu umhverfishita rótanna

Umhverfishitastig rótarkerfisins er mjög mikilvægt fyrir venjulegan vöxt og virkni rótarkerfisins og það er einnig mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á frásog vatns og næringarefna með rótarkerfi.

Of lágt hitastig undirlags (rótarhitastig) getur leitt til erfiðleika við frásog vatns. Við 5 ℃ er frásogið 70% ~ 80% lægra en við 20 ℃. Ef lágt undirlagshitastig fylgir háum hita mun það leiða til plöntuvilla. Jón frásog veltur augljóslega á hitastigi, sem hindrar frásog jóns við lágan hita, og næmi mismunandi næringarefna fyrir hitastig er mismunandi.

Of hátt hitastig undirlags er einnig gagnslaust og getur leitt til of stórs rótarkerfis. Með öðrum orðum, það er ójafnvægi dreifing þurrefnis í plöntum. Vegna þess að rótarkerfið er of stórt, mun óþarfa tap eiga sér stað með öndun og þessi hluti glataðrar orku hefði verið hægt að nota fyrir uppskeru hluta plöntunnar. Við hærra undirlagshita er uppleysta súrefnisinnihaldið lægra, sem hefur miklu meiri áhrif á súrefnisinnihaldið í rótumhverfinu en súrefni sem neytt er af örverum. Rótarkerfið eyðir miklu súrefni og leiðir jafnvel til súrefnisskorts þegar um er að ræða lélegt undirlag eða jarðvegsbyggingu og dregur þannig úr frásogi vatns og jóna.

Viðhalda hæfilegri vatnsgetu fylkis.

Það er neikvæð fylgni milli vatnsinnihalds og prósentuinnihalds súrefnis í fylkinu. Þegar vatnsinnihald eykst minnkar súrefnisinnihaldið og öfugt. Það er mikilvægt svið milli vatnsinnihalds og súrefnis í fylkinu, það er 80% ~ 85% vatnsinnihald (mynd 5). Langtíma viðhald vatnsinnihalds yfir 85% í undirlaginu mun hafa áhrif á súrefnisframboð. Flest súrefnisframboð (75%~ 90%) er í gegnum svitaholurnar í fylkinu.

Viðbót áveitu við súrefnisinnihald í undirlagi

Meira sólarljós mun leiða til meiri súrefnisnotkunar og lægri súrefnisstyrks í rótum (mynd 6) og meiri sykur mun gera súrefnisnotkun hærri á nóttunni. Flutningur er sterkur, frásog vatns er stór og það er meira loft og meira súrefni í undirlaginu. Það má sjá frá vinstri mynd 7 að súrefnisinnihald í undirlaginu mun aukast lítillega eftir áveitu undir því skilyrði að vatnsgetu vatnsins sé mikið og loftinnihaldið sé mjög lítið. Eins og sést á hægri hönd. 7, undir ástandi tiltölulega betri lýsingar eykst loftinnihald í undirlaginu vegna meiri vatns frásogs (sama áveitu tíma). Hlutfallsleg áhrif áveitu á súrefnisinnihald í undirlaginu eru mun minni en vatnsgeymslan (loftinnihald) í undirlaginu.

Ræddu

Í raunverulegri framleiðslu er auðvelt að gleymast innihald súrefnis (Air) í rótarumhverfi ræktunar, en það er mikilvægur þáttur að tryggja eðlilegan vöxt ræktunar og heilbrigðrar þróunar rótanna.

Til þess að fá hámarksafrakstur við uppskeruframleiðslu er mjög mikilvægt að vernda rótarkerfisumhverfið í besta ástandi eins mikið og mögulegt er. Rannsóknir hafa sýnt að O₂Innihald í rótkerfisumhverfi undir 4 mg/l mun hafa neikvæð áhrif á uppskeru. O₂Innihald í rótarumhverfinu er aðallega undir áhrifum af áveitu (áveitu magni og tíðni), undirlagsbyggingu, hvarfefni vatnsinnihald, gróðurhús og undirlagshitastig og mismunandi gróðursetningarmynstur verða mismunandi. Þörungar og örverur hafa einnig ákveðin tengsl við súrefnisinnihald í rótumhverfi vatnsræktunar. Sykursýki veldur ekki aðeins hægri þróun plantna, heldur eykur einnig þrýsting á rótasýkla (pýthium, phytophthora, fusarium) um rótarvöxt.

Áveituáætlun hefur veruleg áhrif á O₂Innihald í undirlaginu, og það er einnig stjórnandi leið í gróðursetningu. Sumar rannsóknir á gróðursetningu rósar hafa komist að því að hægt er að auka vatnsinnihald í undirlaginu (á morgnana) getur fengið betra súrefnisástand. Í undirlaginu með litla vatnsgeymslu getur undirlagið viðhaldið miklu súrefnisinnihaldi og á sama tíma er nauðsynlegt að forðast mismun vatnsinnihalds milli undirlags með hærri áveitutíðni og styttri bil. Því lægra sem vatnsgeymslugeta undirlags er, því meiri er munurinn á undirlaginu. Raka undirlag, lægri áveitutíðni og lengra bil tryggja meira loft skipti og hagstæð súrefnisskilyrði.

Frárennsli undirlagsins er annar þáttur sem hefur mikil áhrif á endurnýjunarhraða og súrefnisstyrkstyrk í undirlaginu, allt eftir tegund og vatnsgetu undirlagsins. Áveituvökvi ætti ekki að vera í botni undirlagsins of lengi, heldur ætti að losa það fljótt svo að ferskt súrefnis auðgað áveituvatn geti náð botni undirlagsins aftur. Hægt er að hafa áhrif á frárennslishraða með nokkrum tiltölulega einföldum ráðstöfunum, svo sem halli undirlagsins í lengdar- og breidd áttum. Því meiri sem halli er, því hraðar er frárennslishraði. Mismunandi hvarfefni hafa mismunandi op og fjöldi verslana er einnig mismunandi.

Enda

[Upplýsingar um tilvitnun]

Xie Yuanpei. Áhrif umhverfis súrefnisinnihalds í gróðurhúsaræktarrótum á ræktun vaxtar [J]. Landbúnaðarverkfræði tækni, 2022,42 (31): 21-24.