Landbou-ingenieurstegnologie van kweekhuistuinmaak Gepubliseer in Beijing om 17:30 op 13 Januarie 2023.

Die opname van die meeste voedingselemente is 'n proses wat nou verband hou met die metaboliese aktiwiteite van plantwortels.Hierdie prosesse vereis energie wat deur wortelselrespirasie gegenereer word, en waterabsorpsie word ook deur temperatuur en respirasie gereguleer, en respirasie vereis die deelname van suurstof, dus het suurstof in die wortelomgewing 'n noodsaaklike impak op die normale groei van gewasse.Die opgeloste suurstofinhoud in water word deur temperatuur en soutgehalte beïnvloed, en die struktuur van substraat bepaal die luginhoud in wortelomgewing.Besproeiing het groot verskille in die vernuwing en aanvulling van suurstofinhoud in substrate met verskillende waterinhoudtoestande.Daar is baie faktore om die suurstofinhoud in wortelomgewing te optimaliseer, maar die invloedsgraad van elke faktor verskil heelwat.Die handhawing van redelike substraatwaterhouvermoë (luginhoud) is die uitgangspunt om hoë suurstofinhoud in wortelomgewing te handhaaf.

Effekte van temperatuur en soutgehalte op versadigde suurstofinhoud in oplossing

Opgeloste suurstofinhoud in water

Opgeloste suurstof word in ongebonde of vrye suurstof in water opgelos, en die inhoud van opgeloste suurstof in water sal die maksimum bereik by 'n sekere temperatuur, wat die versadigde suurstofinhoud is.Die versadigde suurstofinhoud in water verander met temperatuur, en wanneer die temperatuur toeneem, neem die suurstofinhoud af.Die versadigde suurstofinhoud van helder water is hoër as dié van soutbevattende seewater (Figuur 1), dus sal die versadigde suurstofinhoud van voedingsoplossings met verskillende konsentrasies verskil.

Vervoer van suurstof in matriks

Die suurstof wat kweekhuisgewaswortels uit voedingsoplossing kan kry, moet in 'n vrye toestand wees, en suurstof word in die substraat deur lug en water en water om die wortels vervoer.Wanneer dit in ewewig is met die suurstofinhoud in lug by 'n gegewe temperatuur, bereik die suurstof wat in water opgelos is die maksimum, en die verandering van suurstofinhoud in lug sal lei tot die proporsionele verandering van suurstofinhoud in water.

Effekte van hipoksie-stres in wortelomgewing op gewasse

Oorsake van wortelhipoksie

Daar is verskeie redes waarom die risiko van hipoksie in hidroponika en substraatverbouingstelsels hoër is in die somer.Eerstens sal die versadigde suurstofinhoud in water afneem soos die temperatuur styg.Tweedens neem die suurstof wat nodig is om wortelgroei te handhaaf toe met die toename in temperatuur.Verder is die hoeveelheid voedingstofabsorpsie hoër in die somer, dus is die vraag na suurstof vir voedingstofabsorpsie hoër.Dit lei tot die afname van suurstofinhoud in wortelomgewing en die gebrek aan effektiewe aanvulling, wat lei tot hipoksie in wortelomgewing.

Absorpsie en groei

Die absorpsie van die meeste noodsaaklike voedingstowwe hang af van die prosesse wat nou verband hou met wortelmetabolisme, wat die energie vereis wat deur wortelselrespirasie gegenereer word, dit wil sê die ontbinding van fotosintetiese produkte in die teenwoordigheid van suurstof.Studies het getoon dat 10%~20% van die totale assimilate van tamatieplante in wortels gebruik word, waarvan 50% vir die opname van voedingstowwe, 40% vir groei en slegs 10% vir instandhouding gebruik word.Wortels moet suurstof vind in die direkte omgewing waar hulle CO vrystel₂.Onder anaërobiese toestande wat veroorsaak word deur swak ventilasie in substrate en hidroponika, sal hipoksie die absorpsie van water en voedingstowwe beïnvloed.Hipoksie het 'n vinnige reaksie op die aktiewe opname van voedingstowwe, naamlik nitraat (NO₃^-), kalium (K) en fosfaat (PO₄^3-), wat sal inmeng met die passiewe absorpsie van kalsium (Ca) en magnesium (Mg).

Plantwortelgroei benodig energie, normale wortelaktiwiteit benodig die laagste suurstofkonsentrasie, en die suurstofkonsentrasie onder COP-waarde word 'n faktor wat wortelselmetabolisme (hipoksie) beperk.Wanneer die suurstofinhoudvlak laag is, vertraag die groei of stop selfs.As gedeeltelike wortelhipoksie slegs takke en blare affekteer, kan die wortelstelsel vergoed vir die deel van die wortelstelsel wat om een ​​of ander rede nie meer aktief is nie deur die plaaslike absorpsie te verhoog.

Plant metaboliese meganisme is afhanklik van suurstof as elektronontvanger.Sonder suurstof sal ATP-produksie stop.Sonder ATP sal die uitvloei van protone uit die wortels stop, die selsap van wortelselle sal suur word, en hierdie selle sal binne 'n paar uur sterf.Tydelike en korttermyn hipoksie sal nie onomkeerbare voedingsstres by plante veroorsaak nie.As gevolg van die "nitraat respirasie" meganisme, kan dit 'n korttermyn aanpassing wees om hipoksie as 'n alternatiewe manier tydens wortelhipoksie te hanteer.Langtermyn hipoksie sal egter lei tot stadige groei, verminderde blaaroppervlakte en verminderde vars en droë gewig, wat sal lei tot 'n aansienlike afname in oesopbrengs.

Etileen

Plante sal etileen in situ vorm onder baie stres.Gewoonlik word etileen van die wortels verwyder deur in die grondlug te diffundeer.Wanneer versuiping plaasvind, sal die vorming van etileen nie net toeneem nie, maar sal die diffusie ook baie verminder word omdat die wortels deur water omring word.Die toename in etileenkonsentrasie sal lei tot die vorming van belugtingsweefsel in wortels (Figuur 2).Etileen kan ook blaarveroudering veroorsaak, en die interaksie tussen etileen en ouksien sal die vorming van bywortels verhoog.

Suurstofspanning lei tot verminderde blaargroei

ABA word in wortels en blare geproduseer om verskeie omgewingstremmings te hanteer.In die wortelomgewing is die tipiese reaksie op stres stomatale sluiting, wat die vorming van ABA behels.Voordat die huidmondjies toegemaak word, verloor die bokant van die plant sweldruk, die boonste blare verlep en die fotosintetiese doeltreffendheid kan ook afneem.Baie studies het getoon dat die huidmondjies reageer op die toename van ABA-konsentrasie in apoplast deur toe te maak, dit wil sê die totale ABA-inhoud in nie-blare deur intrasellulêre ABA vry te stel, plante kan die konsentrasie van apoplast ABA baie vinnig verhoog.Wanneer plante onder omgewingstres verkeer, begin hulle ABA in selle vrystel, en die wortelvrystellingsein kan binne minute in plaas van ure oorgedra word.Die toename van ABA in blaarweefsel kan die verlenging van selwand verminder en lei tot die afname in blaarverlenging.Nog 'n effek van hipoksie is dat die lewensduur van blare verkort word, wat alle blare sal beïnvloed.Hipoksie lei gewoonlik tot die afname in sitokinien- en nitraatvervoer.Gebrek aan stikstof of sitokinien sal die onderhoudstyd van blaaroppervlakte verkort en die groei van takke en blare binne 'n paar dae stop.

Optimalisering van suurstofomgewing van gewaswortelstelsel

Die eienskappe van substraat is deurslaggewend vir die verspreiding van water en suurstof.Die suurstofkonsentrasie in die wortelomgewing van kweekhuisgroente hou hoofsaaklik verband met die waterhouvermoë van substraat, besproeiing (grootte en frekwensie), substraatstruktuur en substraatstrooktemperatuur.Slegs wanneer die suurstofinhoud in die wortelomgewing ten minste bo 10% (4~5mg/L) is, kan die wortelaktiwiteit in die beste toestand gehandhaaf word.

Die wortelstelsel van gewasse is baie belangrik vir plantgroei en plantsiekteweerstand.Water en voedingstowwe sal geabsorbeer word volgens die behoeftes van plante.Die suurstofvlak in die wortelomgewing bepaal egter grootliks die absorpsiedoeltreffendheid van voedingstowwe en water en die kwaliteit van die wortelstelsel.Voldoende suurstofvlak in die wortelstelselomgewing kan die gesondheid van die wortelstelsel verseker, sodat plante beter weerstand teen patogeniese mikroörganismes het (Figuur 3).Voldoende suurstofvlak in die substraat verminder ook die risiko van anaërobiese toestande en verminder dus die risiko van patogeniese mikroörganismes.

Suurstofverbruik in wortelomgewing

Die maksimum suurstofverbruik van gewasse kan so hoog as 40mg/m2/h wees (verbruik hang af van gewasse).Afhangende van die temperatuur, kan die besproeiingswater tot 7~8mg/L suurstof bevat (Figuur 4).Om 40 mg te bereik, moet 5L water elke uur gegee word om aan die suurstofvraag te voldoen, maar in werklikheid kan die besproeiingshoeveelheid in een dag dalk nie bereik word nie.Dit beteken dat die suurstof wat deur besproeiing verskaf word, slegs 'n klein rol speel.Die meeste van die suurstoftoevoer bereik die wortelsone deur porieë in die matriks, en die bydrae van suurstoftoevoer deur porieë is so hoog as 90%, afhangend van die tyd van die dag.Wanneer die verdamping van plante die maksimum bereik, bereik die besproeiingshoeveelheid ook die maksimum, wat gelykstaande is aan 1~1,5L/m2/h.As die besproeiingswater 7mg/L suurstof bevat, sal dit 7~11mg/m2/h suurstof vir die wortelsone verskaf.Dit is gelykstaande aan 17%~25% van die aanvraag.Dit geld natuurlik net vir die situasie dat die suurstofarm besproeiingswater in die substraat deur vars besproeiingswater vervang word.

Benewens die verbruik van wortels, verbruik mikroörganismes in die wortelomgewing ook suurstof.Dit is moeilik om dit te kwantifiseer omdat geen meting in hierdie opsig gedoen is nie.Aangesien nuwe substrate elke jaar vervang word, kan aanvaar word dat mikroörganismes 'n relatief klein rol in suurstofverbruik speel.

Optimaliseer die omgewingstemperatuur van wortels

Die omgewingstemperatuur van wortelstelsel is baie belangrik vir die normale groei en funksie van wortelstelsel, en dit is ook 'n belangrike faktor wat die opname van water en voedingstowwe deur wortelstelsel beïnvloed.

Te lae substraattemperatuur (worteltemperatuur) kan lei tot probleme met waterabsorpsie.By 5 ℃ is die absorpsie 70% ~ 80% laer as by 20 ℃.As lae substraattemperatuur met hoë temperatuur gepaard gaan, sal dit lei tot plantverwelking.Ioonabsorpsie hang natuurlik af van temperatuur, wat ioonabsorpsie by lae temperatuur inhibeer, en die sensitiwiteit van verskillende voedingselemente vir temperatuur verskil.

Te hoë substraattemperatuur is ook nutteloos, en kan lei tot te groot wortelstelsel.Met ander woorde, daar is 'n ongebalanseerde verspreiding van droëmateriaal in plante.Omdat die wortelstelsel te groot is, sal onnodige verliese deur respirasie plaasvind, en hierdie deel van die verlore energie kon vir die oesdeel van die plant gebruik gewees het.By hoër substraattemperatuur is die opgeloste suurstofinhoud laer, wat 'n baie groter impak op die suurstofinhoud in die wortelomgewing het as die suurstof wat deur mikroörganismes verbruik word.Die wortelstelsel verbruik baie suurstof, en lei selfs tot hipoksie in die geval van swak substraat of grondstruktuur, wat dus die absorpsie van water en ione verminder.

Handhaaf redelike waterhouvermoë van matriks.

Daar is 'n negatiewe korrelasie tussen die waterinhoud en die persentasie suurstofinhoud in die matriks.Wanneer die waterinhoud toeneem, neem die suurstofinhoud af, en omgekeerd.Daar is 'n kritieke reeks tussen waterinhoud en suurstof in die matriks, dit wil sê 80%~85% waterinhoud (Figuur 5).Langtermyn instandhouding van waterinhoud bo 85% in die substraat sal die suurstoftoevoer beïnvloed.Die meeste van die suurstoftoevoer (75%~90%) is deur die porieë in die matriks.

Aanvulling van besproeiing tot suurstofinhoud in substraat

Meer sonlig sal lei tot hoër suurstofverbruik en laer suurstofkonsentrasie in wortels (Figuur 6), en meer suiker sal die suurstofverbruik snags hoër maak.Transpirasie is sterk, waterabsorpsie is groot, en daar is meer lug en meer suurstof in die substraat.Dit kan van links van Figuur 7 gesien word dat die suurstofinhoud in die substraat effens sal toeneem na besproeiing onder die voorwaarde dat die waterhouvermoë van die substraat hoog is en die luginhoud baie laag is.Soos regs van fig.7, onder die toestand van relatief beter beligting, verhoog die luginhoud in die substraat as gevolg van meer waterabsorpsie (dieselfde besproeiingstye).Die relatiewe invloed van besproeiing op die suurstofinhoud in die substraat is baie minder as die waterhouvermoë (luginhoud) in die substraat.

Bespreek

In werklike produksie word die inhoud van suurstof (lug) in gewaswortelomgewing maklik misgekyk, maar dit is 'n belangrike faktor om die normale groei van gewasse en die gesonde ontwikkeling van wortels te verseker.

Om die maksimum opbrengs tydens gewasproduksie te verkry, is dit baie belangrik om die wortelstelsel-omgewing so veel as moontlik in die beste toestand te beskerm.Studies het getoon dat die O₂inhoud in die wortelstelsel omgewing onder 4mg/L sal 'n negatiewe impak op gewasgroei hê.Die O₂inhoud in die wortelomgewing word hoofsaaklik beïnvloed deur besproeiing (besproeiingshoeveelheid en frekwensie), substraatstruktuur, substraatwaterinhoud, kweekhuis- en substraattemperatuur, en verskillende plantpatrone sal anders wees.Alge en mikroörganismes het ook 'n sekere verband met die suurstofinhoud in die wortelomgewing van hidroponiese gewasse.Hipoksie veroorsaak nie net die stadige ontwikkeling van plante nie, maar verhoog ook die druk van wortelpatogene (pythium, phytophthora, fusarium) op wortelgroei.

Besproeiingstrategie het 'n beduidende invloed op die O₂inhoud in die substraat, en dit is ook 'n meer beheerbare manier in die plantproses.Sommige roosplantstudies het bevind dat die stadige verhoging van die waterinhoud in die substraat (in die oggend) 'n beter suurstoftoestand kan kry.In die substraat met 'n lae waterhouvermoë kan die substraat 'n hoë suurstofinhoud handhaaf, en terselfdertyd is dit nodig om die verskil in waterinhoud tussen substrate te vermy deur hoër besproeiingsfrekwensie en korter interval.Hoe laer die waterhouvermoë van substrate, hoe groter is die verskil tussen substrate.Vogtige substraat, laer besproeiingsfrekwensie en langer interval verseker meer lugvervanging en gunstige suurstoftoestande.

Die dreinering van die substraat is nog 'n faktor wat 'n groot invloed op die hernuwingstempo en die suurstofkonsentrasiegradiënt in die substraat het, afhangende van die tipe en waterhouvermoë van die substraat.Besproeiingsvloeistof moet nie te lank aan die onderkant van die substraat bly nie, maar moet vinnig afgevoer word sodat vars suurstofverrykte besproeiingswater weer die bodem van die substraat kan bereik.Die dreineringsspoed kan beïnvloed word deur 'n paar relatief eenvoudige maatreëls, soos die gradiënt van die substraat in die lengte- en breedterigtings.Hoe groter die gradiënt, hoe vinniger is die dreineringsspoed.Verskillende substrate het verskillende openinge en die aantal uitlate verskil ook.

EINDE

[aanhaling inligting]

Xie Yuanpei.Effekte van omgewingsuurstofinhoud in kweekhuisgewaswortels op gewasgroei [J].Landbou-ingenieurstegnologie, 2022,42(31):21-24.