Landbúnaðartækni í gróðurhúsaræktun Birt í Peking klukkan 17:30 þann 13. janúar 2023.

Frásog flestra næringarefna er ferli sem er nátengt efnaskiptavirkni plantnaróta.Þessi ferli krefjast orku sem myndast við öndun rótfrumna og vatnsgleypni er einnig stjórnað af hitastigi og öndun og öndun krefst þátttöku súrefnis, þannig að súrefni í rótumhverfinu hefur mikilvæg áhrif á eðlilegan vöxt ræktunar.Uppleyst súrefnisinnihald í vatni hefur áhrif á hitastig og seltu og uppbygging undirlags ákvarðar loftinnihald í rótumhverfi.Mikill munur er á áveitu í endurnýjun og viðbót súrefnisinnihalds í undirlagi með mismunandi vatnsinnihaldsstöðu.Það eru margir þættir til að hámarka súrefnisinnihald í rótumhverfi, en áhrifastig hvers þáttar er mjög mismunandi.Að viðhalda hæfilegri getu undirlagsvatnshalds (loftinnihald) er forsenda þess að viðhalda háu súrefnisinnihaldi í rótumhverfi.

Áhrif hitastigs og seltu á mettað súrefnisinnihald í lausn

Innihald uppleysts súrefnis í vatni

Uppleyst súrefni er leyst upp í óbundnu eða lausu súrefni í vatni og nær innihald uppleysts súrefnis í vatni hámarki við ákveðið hitastig, sem er mettað súrefnisinnihald.Mettað súrefnisinnihald í vatni breytist með hitastigi og þegar hitastigið hækkar minnkar súrefnisinnihaldið.Mettað súrefnisinnihald í tæru vatni er hærra en í sjó sem inniheldur salt (Mynd 1), þannig að mettað súrefnisinnihald næringarefnalausna með mismunandi styrkleika verður öðruvísi.

Flutningur súrefnis í fylki

Súrefnið sem rætur gróðurhúsaræktunar geta fengið úr næringarlausninni þarf að vera í lausu ástandi og súrefni er flutt í undirlagið í gegnum loft og vatn og vatn í kringum ræturnar.Þegar það er í jafnvægi við súrefnisinnihald lofts við tiltekið hitastig nær súrefnið sem er leyst í vatni hámarki og súrefnisinnihald lofts breytist í hlutfallslegri breytingu á súrefnisinnihaldi í vatni.

Áhrif súrefnisskorts streitu í rótumhverfi á ræktun

Orsakir rót súrefnisskorts

Það eru nokkrar ástæður fyrir því að hættan á súrefnisskorti í vatnsræktun og undirlagsræktunarkerfum er meiri á sumrin.Í fyrsta lagi mun mettað súrefnisinnihald í vatni minnka eftir því sem hitastigið hækkar.Í öðru lagi eykst súrefnið sem þarf til að viðhalda rótarvexti með hækkandi hitastigi.Ennfremur er magn næringarefnaupptöku meira á sumrin, þannig að súrefnisþörf fyrir upptöku næringarefna er meiri.Það leiðir til lækkunar á súrefnisinnihaldi í rótumhverfi og skorts á árangursríku viðbót, sem leiðir til súrefnisskorts í rótumhverfi.

Frásog og vöxtur

Frásog flestra nauðsynlegra næringarefna fer eftir ferlum sem eru nátengdir rótumbrotum, sem krefjast orku sem myndast við öndun rótfrumna, það er niðurbrot ljóstillífunarafurða í nærveru súrefnis.Rannsóknir hafa sýnt að 10%~20% af heildarsamlögun tómatplantna eru notuð í rætur, 50% þeirra eru notaðar til upptöku næringarefna, 40% til vaxtar og aðeins 10% til viðhalds.Rætur verða að finna súrefni í beinu umhverfinu þar sem þær losa CO₂.Við loftfirrðar aðstæður af völdum lélegrar loftræstingar í undirlagi og vatnsræktun mun súrefnisskortur hafa áhrif á frásog vatns og næringarefna.Súrefnisskortur bregst hratt við virku upptöku næringarefna, nefnilega nítrats (NO₃^-), kalíum (K) og fosfat (PO₄^3-), sem truflar óvirkt frásog kalsíums (Ca) og magnesíums (Mg).

Rótarvöxtur plantna þarf orku, eðlileg rótarvirkni þarf lægsta súrefnisstyrk og súrefnisstyrkur undir COP gildi verður þáttur sem takmarkar umbrot rótfrumna (súrefnisskortur).Þegar súrefnisinnihaldið er lágt hægir á vextinum eða hættir jafnvel.Ef súrefnisskortur í rótum 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 staðbundið uppsog.

Efnaskiptakerfi plantna fer eftir súrefni sem rafeindaviðtaka.Án súrefnis mun ATP framleiðsla hætta.Án ATP stöðvast útstreymi róteinda frá rótum, frumusafi rótarfrumna verður súr og þessar frumur deyja innan nokkurra klukkustunda.Tímabundin og skammtíma súrefnisskortur mun ekki valda óafturkræfu næringarálagi í plöntum.Vegna „nítratöndunar“ kerfisins getur það verið skammtímaaðlögun að takast á við súrefnisskort sem önnur leið meðan á súrefnisskorti stendur.Hins vegar mun langtíma súrefnisskortur leiða til hægs vaxtar, minnkaðs blaðaflatar og minnkaðrar ferskrar og þurrþyngdar, sem mun leiða til verulegrar samdráttar í uppskeru.

Etýlen

Plöntur munu mynda etýlen á staðnum undir miklu álagi.Venjulega er etýlen fjarlægt úr rótum með því að dreifa út í jarðvegsloftið.Þegar vatnsmagn á sér stað mun myndun etýlen ekki aðeins aukast, heldur mun dreifingin minnka til muna vegna þess að ræturnar eru umkringdar vatni.Aukning etýlenstyrks mun leiða til myndunar loftunarvefs í rótum (mynd 2).Etýlen getur einnig valdið öldrun blaða og víxlverkun etýlens og auxíns mun auka myndun aukaróta.

Súrefnisálag leiðir til minnkaðs blaðavaxtar

ABA er framleitt í rótum og laufum til að takast á við ýmis umhverfisálag.Í rótumhverfinu er dæmigerð viðbrögð við streitu lokun á munnholi, sem felur í sér myndun ABA.Áður en munnholunum er lokað missir toppur plöntunnar bólguþrýsting, efstu blöðin visna og ljóstillífun getur einnig minnkað.Margar rannsóknir hafa sýnt að munnhlífar bregðast við aukningu á ABA styrk í apoplast með því að loka, það er heildar ABA innihald í non-laufum með því að losa innanfrumu ABA, plöntur geta aukið styrk apoplast ABA mjög hratt.Þegar plöntur eru undir umhverfisálagi byrja þær að losa ABA í frumum og rótarlosunarmerkið getur borist á mínútum í stað klukkustunda.Aukning á ABA í blaðvef getur dregið úr lengingu á frumuvegg og leitt til minnkunar á lengingu blaða.Önnur áhrif súrefnisskorts er að líftími laufanna styttist, sem mun hafa áhrif á öll laufblöð.Súrefnisskortur leiðir venjulega til minnkunar á cýtókíníni og nítratflutningi.Skortur á köfnunarefni eða cýtókíníni mun stytta viðhaldstíma blaðaflatar og stöðva vöxt útibúa og laufa innan nokkurra daga.

Hagræðing súrefnisumhverfis rótkerfis ræktunar

Eiginleikar undirlags eru afgerandi fyrir dreifingu vatns og súrefnis.Súrefnisstyrkur í rótumhverfi gróðurhúsa grænmetis er aðallega tengdur vatnshaldsgetu undirlags, áveitu (stærð og tíðni), uppbyggingu undirlags og hitastig undirlagsræma.Aðeins þegar súrefnisinnihald í rótumhverfinu er að minnsta kosti yfir 10% (4~5mg/L) er hægt að viðhalda rótarvirkninni í besta ástandi.

Rótarkerfi ræktunar er mjög mikilvægt fyrir vöxt plantna og þol plantnasjúkdóma.Vatn og næringarefni verða frásogast í samræmi við þarfir plantna.Hins vegar ræður súrefnismagn í rótumhverfi að miklu leyti frásogsvirkni næringarefna og vatns og gæðum rótarkerfisins.Nægilegt súrefnismagn í umhverfi rótarkerfisins getur tryggt heilbrigði rótarkerfisins, þannig að plöntur hafi betri mótstöðu gegn sjúkdómsvaldandi örverum (mynd 3).Nægilegt súrefnismagn í undirlaginu lágmarkar einnig hættuna á loftfirrtum aðstæðum og lágmarkar þannig hættuna á sjúkdómsvaldandi örverum.

Súrefnisneysla í rótumhverfi

Hámarks súrefnisnotkun ræktunar getur verið allt að 40mg/m2/klst. (neysla fer eftir ræktun).Það fer eftir hitastigi, áveituvatnið getur innihaldið allt að 7~8mg/L af súrefni (Mynd 4).Til að ná 40 mg þarf að gefa 5L af vatni á klukkutíma fresti til að mæta súrefnisþörfinni, en í raun getur vökvunarmagnið á einum degi ekki náðst.Þetta þýðir að súrefnið sem vökvun veitir gegnir aðeins litlu hlutverki.Stærstur hluti súrefnisgjafans nær til rótarsvæðisins í gegnum svitahola í fylkinu og framlag súrefnisgjafar um svitaholur er allt að 90%, allt eftir tíma dags.Þegar uppgufun plantna nær hámarki nær vökvunarmagnið einnig hámarki, sem jafngildir 1~1,5L/m2/klst.Ef áveituvatnið inniheldur 7mg/l súrefni mun það veita 7~11mg/m2/klst súrefni fyrir rótarsvæðið.Þetta jafngildir 17%~25% af eftirspurninni.Þetta á auðvitað bara við um þær aðstæður að súrefnissnauður áveituvatni í undirlaginu er skipt út fyrir ferskt áveituvatn.

Auk rótarneyslu neyta örverur í rótumhverfinu einnig súrefni.Erfitt er að meta þetta því engin mæling hefur verið gerð í þessum efnum.Þar sem nýtt hvarfefni er skipt út á hverju ári má gera ráð fyrir að örverur gegni tiltölulega litlu hlutverki í súrefnisnotkun.

Fínstilltu umhverfishitastig róta

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

Of lágt undirlagshiti (rótarhiti) 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 þess að planta visnar.Frásog jóna fer augljóslega eftir hitastigi, sem hindrar frásog jóna við lágt hitastig, og næmi mismunandi næringarefna fyrir hitastigi er mismunandi.

Of hátt undirlagshiti er líka gagnslaust og getur leitt til of stórs rótarkerfis.Það er með öðrum orðum ójafnvægi í þurrefnisdreifingu í plöntum.Vegna þess að rótarkerfið er of stórt verður óþarfa tap vegna öndunar og hefði mátt nota þennan hluta týndu orkunnar til uppskeruhluta plöntunnar.Við hærra undirlagshitastig er uppleyst súrefnisinnihald lægra, sem hefur mun meiri áhrif á súrefnisinnihaldið í rótumhverfinu en súrefnið sem örverur neyta.Rótarkerfið eyðir miklu súrefni og leiðir jafnvel til súrefnisskorts ef um er að ræða lélegt undirlag eða jarðvegsbyggingu og dregur þannig úr upptöku vatns og jóna.

Viðhalda hæfilegri vatnsgeymslugetu fylkisins.

Neikvæð fylgni er á milli vatnsinnihalds og prósentu innihalds súrefnis í fylkinu.Þegar vatnsinnihaldið eykst minnkar súrefnisinnihaldið og öfugt.Það er mikilvægt bil á milli vatnsinnihalds og súrefnis í fylkinu, það er 80% ~ 85% vatnsinnihalds (mynd 5).Langtímaviðhald vatnsinnihalds yfir 85% í undirlaginu mun hafa áhrif á súrefnisframboðið.Mest af súrefnisbirgðum (75%~90%) er í gegnum svitaholurnar í fylkinu.

Auka áveitu við súrefnisinnihald í undirlagi

Meira sólarljós mun leiða til meiri súrefnisnotkunar og lægri súrefnisstyrks í rótum (Mynd 6) og meiri sykur mun gera súrefnisneyslu meiri á nóttunni.Útblástur er mikill, vatnsupptaka er mikil og meira loft og meira súrefni er í undirlaginu.Það sést til vinstri á mynd 7 að súrefnisinnihald í undirlagi mun aukast lítillega eftir vökvun með því skilyrði að vatnshaldsgeta undirlagsins sé mikil og loftinnihald mjög lágt.Eins og sýnt er hægra megin á mynd.7, við tiltölulega betri lýsingu, eykst loftinnihald í undirlaginu vegna meira vatnsupptöku (sama áveitutímar).Hlutfallsleg áhrif vökvunar á súrefnisinnihald í undirlaginu eru mun minni en vatnsheldni (loftinnihald) í undirlaginu.

Ræddu

Við raunverulega framleiðslu er auðvelt að gleyma innihaldi súrefnis (lofts) í umhverfi ræktunarróta, en það er mikilvægur þáttur til að tryggja eðlilegan vöxt ræktunar og heilbrigðan þroska rótanna.

Til að ná hámarksuppskeru við ræktun er mjög mikilvægt að vernda umhverfi rótarkerfisins í besta ástandi eins og hægt er.Rannsóknir hafa sýnt að O₂innihald í umhverfi rótarkerfisins undir 4mg/L mun hafa neikvæð áhrif á vöxt ræktunar.The O₂Innihald rótarumhverfis er aðallega undir áhrifum frá áveitu (magn og tíðni áveitu), uppbygging undirlags, vatnsinnihald undirlags, hitastig gróðurhúsa og undirlags og mismunandi gróðursetningarmynstur verða mismunandi.Þörungar og örverur hafa einnig ákveðið samband við súrefnisinnihald í rótumhverfi vatnsræktunarræktunar.Súrefnisskortur veldur ekki aðeins hægum þroska plantna heldur eykur einnig þrýsting rótarsýkla (pythium, phytophthora, fusarium) á rótarvöxt.

Áveitustefna hefur veruleg áhrif á O₂innihald í undirlaginu, og það er líka stjórnandi leið í gróðursetningarferlinu.Sumar rannsóknir á rósaplöntun hafa komist að því að hægt er að auka vatnsinnihald í undirlaginu (á morgnana) hægt að fá betra súrefnisástand.Í undirlagi með litla vatnshaldsgetu getur undirlagið haldið háu súrefnisinnihaldi og á sama tíma er nauðsynlegt að forðast mismun á vatnsinnihaldi milli undirlags með hærri áveitutíðni og styttri tíma.Því minni sem vatnsheldni undirlags er, því meiri munur er á milli undirlags.Rautt undirlag, minni vökvunartíðni og lengra bil tryggja meiri loftskipti og hagstæð súrefnisskilyrði.

Frárennsli undirlagsins er annar þáttur sem hefur mikil áhrif á endurnýjunarhraða og súrefnisstyrkhlutfall í undirlaginu, allt eftir gerð og vatnsheldni undirlagsins.Vökvunarvökvi ætti ekki að vera of lengi neðst á undirlaginu heldur ætti að losa hann fljótt þannig að ferskt súrefnisauðgað áveituvatn komist aftur í botn undirlagsins.Hægt er að hafa áhrif á frárennslishraða með tiltölulega einföldum ráðstöfunum, svo sem halla undirlagsins í lengdar- og breiddarátt.Því meiri halli, því hraðari er frárennslishraði.Mismunandi undirlag hefur mismunandi op og fjöldi útrása er einnig mismunandi.

END

[tilvitnunarupplýsingar]

Xie Yuanpei.Áhrif súrefnisinnihalds umhverfis í rótum gróðurhúsaræktunar á vöxt ræktunar [J].Landbúnaðarverkfræðitækni, 2022,42(31):21-24.