Lânboutechnyk fan kastuinbouPublisearre yn Peking om 17:30 op 13 jannewaris 2023.

De opname fan de measte fiedingseleminten is in proses dat nau ferbûn is mei de metabolike aktiviteiten fan plantwoartels. Dizze prosessen fereaskje enerzjy dy't generearre wurdt troch woartelselrespiraasje, en wetteropname wurdt ek regele troch temperatuer en respiraasje, en respiraasje fereasket de dielname fan soerstof, sadat soerstof yn 'e woartelomjouwing in fitale ynfloed hat op' e normale groei fan gewaaksen. It oploste soerstofgehalte yn wetter wurdt beynfloede troch temperatuer en sâltgehalte, en de struktuer fan it substraat bepaalt it loftgehalte yn 'e woartelomjouwing. Yrrigaasje hat grutte ferskillen yn 'e fernijing en oanfolling fan soerstofgehalte yn substraten mei ferskillende wettergehaltestaten. D'r binne in protte faktoaren om it soerstofgehalte yn 'e woartelomjouwing te optimalisearjen, mar de ynfloedsgraad fan elke faktor is frij oars. It behâld fan ridlike wetterhâldkapasiteit fan it substraat (loftgehalte) is it útgongspunt foar it behâld fan in hege soerstofgehalte yn 'e woartelomjouwing.

Effekten fan temperatuer en sâltgehalte op it verzadigde soerstofgehalte yn oplossing

Oploste soerstofynhâld yn wetter

Oploste soerstof wurdt oplost yn ûnbûne of frije soerstof yn wetter, en it gehalte oan oploste soerstof yn wetter sil it maksimum berikke by in bepaalde temperatuer, dat is it verzadigde soerstofgehalte. It verzadigde soerstofgehalte yn wetter feroaret mei de temperatuer, en as de temperatuer tanimt, nimt it soerstofgehalte ôf. It verzadigde soerstofgehalte fan helder wetter is heger as dat fan sâlthâldend seewetter (Ofbylding 1), sadat it verzadigde soerstofgehalte fan fiedingsoplossingen mei ferskillende konsintraasjes oars sil wêze.

Transport fan soerstof yn matrix

De soerstof dy't de woartels fan broeikasgewaaksen kinne krije út in fiedingsoplossing moat yn in frije steat wêze, en soerstof wurdt yn it substraat ferfierd troch loft en wetter en wetter om 'e woartels hinne. As it yn lykwicht is mei it soerstofgehalte yn 'e loft by in bepaalde temperatuer, berikt de yn wetter oploste soerstof it maksimum, en de feroaring fan it soerstofgehalte yn 'e loft sil liede ta in evenredige feroaring fan it soerstofgehalte yn wetter.

Effekten fan hypoksiestress yn woartelomjouwing op gewaaksen

Oarsaken fan woartelhypoxie

Der binne ferskate redenen wêrom't it risiko op hypoxia yn hydroponika en substraatkultivaasjesystemen yn 'e simmer heger is. Earst fan alles sil it verzadigde soerstofgehalte yn wetter ôfnimme as de temperatuer omheech giet. Twadder nimt de soerstof dy't nedich is om woartelgroei te behâlden ta mei de tanimming fan 'e temperatuer. Fierder is de hoemannichte fiedingsstoffenopname heger yn 'e simmer, sadat de fraach nei soerstof foar fiedingsstoffenopname heger is. Dit liedt ta in ôfname fan it soerstofgehalte yn 'e woartelomjouwing en it gebrek oan effektive oanfolling, wat liedt ta hypoxia yn 'e woartelomjouwing.

Absorpsje en groei

De opname fan de measte essensjele fiedingsstoffen hinget ôf fan 'e prosessen dy't nau ferbûn binne mei woartelmetabolisme, dy't de enerzjy nedich binne dy't generearre wurdt troch woartelselrespiraasje, dat is de ûntbining fan fotosyntetyske produkten yn 'e oanwêzigens fan soerstof. Undersyk hat oantoand dat 10% ~ 20% fan 'e totale assimilaten fan tomateplanten brûkt wurde yn woartels, wêrfan 50% brûkt wurdt foar fiedingsstofionabsorpsje, 40% foar groei en mar 10% foar ûnderhâld. Woartels moatte soerstof fine yn 'e direkte omjouwing dêr't se CO2 frijlitte.₂Under anaerobe omstannichheden feroarsake troch minne fentilaasje yn substraten en hydroponika, sil hypoxia de opname fan wetter en fiedingsstoffen beynfloedzje. Hypoxia reagearret rap op 'e aktive opname fan fiedingsstoffen, nammentlik nitraat (NO₃^-), kalium (K) en fosfaat (PO₄^3-), wat de passive opname fan kalsium (Ca) en magnesium (Mg) sil bemuoie.

Plantwoartelsgroei hat enerzjy nedich, normale woartelaktiviteit hat de leechste soerstofkonsintraasje nedich, en de soerstofkonsintraasje ûnder de COP-wearde wurdt in faktor dy't it metabolisme fan woartelsellen beheint (hypoxie). As it soerstofgehalte leech is, fertraget de groei of stoppet sels. As partielle woartelhypoxie allinich tûken en blêden beynfloedet, kin it woartelsysteem kompensearje foar it diel fan it woartelsysteem dat om ien of oare reden net mear aktyf is troch de lokale opname te ferheegjen.

It metabolisme fan planten hinget ôf fan soerstof as elektronenakseptor. Sûnder soerstof sil de ATP-produksje stopje. Sûnder ATP sil de útstream fan protonen út 'e woartels stopje, it selsap fan woartelsellen sil soer wurde, en dizze sellen sille binnen in pear oeren stjerre. Tydlike en koarte termyn hypoxie sil gjin ûnomkearbere fiedingsstress feroarsaakje yn planten. Fanwegen it "nitraatrespiraasje"-meganisme kin it in koarte termyn oanpassing wêze om hypoxie oan te pakken as in alternative manier tidens woartelhypoxie. Lange termyn hypoxie sil lykwols liede ta stadige groei, fermindere blêdoerflak en fermindere farske en droege gewicht, wat sil liede ta in wichtige delgong yn gewaaksopbringst.

Etyleen

Planten sille ûnder in soad stress etyleen yn situ foarmje. Meastentiids wurdt etyleen út 'e woartels helle troch diffúzje yn 'e boaiemlucht. As wetterlogging optreedt, sil de foarming fan etyleen net allinich tanimme, mar sil ek de diffúzje sterk wurde fermindere, om't de woartels omjûn binne troch wetter. De tanimming fan etyleenkonsintraasje sil liede ta de foarming fan beluchtingsweefsel yn woartels (Ofbylding 2). Etyleen kin ek blêdferâldering feroarsaakje, en de ynteraksje tusken etyleen en auxine sil de foarming fan tafallige woartels ferheegje.

Soerstofstress liedt ta fermindere blêdgroei

ABA wurdt produsearre yn woartels en blêden om ferskate miljeustressen oan te kinnen. Yn 'e woartelomjouwing is de typyske reaksje op stress it sluten fan 'e stomata, wat de foarming fan ABA omfettet. Foardat de stomata sluten binne, ferliest de boppekant fan 'e plant swellingdruk, ferwelkje de boppeste blêden, en de fotosyntetyske effisjinsje kin ek ôfnimme. In protte stúdzjes hawwe oantoand dat de stomata reagearje op 'e tanimming fan ABA-konsintraasje yn apoplast troch te sluten, dat is, it totale ABA-gehalte yn net-blêden troch intrasellulêre ABA frij te meitsjen. Planten kinne de konsintraasje fan apoplast ABA tige fluch ferheegje. As planten ûnder miljeustress steane, begjinne se ABA yn sellen frij te meitsjen, en it woartelfrijlittingssignaal kin yn minuten ynstee fan oeren oerdroegen wurde. De tanimming fan ABA yn blêdweefsel kin de ferlinging fan 'e selwand ferminderje en liede ta de ôfname fan blêdferlinging. In oar effekt fan hypoxia is dat de libbensdoer fan blêden ferkoarte wurdt, wat alle blêden sil beynfloedzje. Hypoxia liedt meastentiids ta de ôfname fan cytokinine- en nitraattransport. In tekoart oan stikstof of cytokinine sil de ûnderhâldstiid fan it blêdoerflak koarter meitsje en de groei fan tûken en blêden binnen in pear dagen stopje.

Optimalisearjen fan soerstofomjouwing fan gewaakswoartelsysteem

De skaaimerken fan it substraat binne beslissend foar de ferdieling fan wetter en soerstof. De soerstofkonsintraasje yn 'e woartelomjouwing fan kasgrienten is benammen relatearre oan it wetterhâldende fermogen fan it substraat, yrrigaasje (grutte en frekwinsje), substraatstruktuer en substraatstriptemperatuer. Allinnich as it soerstofgehalte yn 'e woartelomjouwing teminsten boppe 10% (4~5mg/L) is, kin de woartelaktiviteit yn 'e bêste steat hâlden wurde.

It woartelsysteem fan gewaaksen is tige wichtich foar plantgroei en plantsyktewjerstân. Wetter en fiedingsstoffen wurde opnommen neffens de behoeften fan planten. It soerstofnivo yn 'e woartelomjouwing bepaalt lykwols foar in grut part de opname-effisjinsje fan fiedingsstoffen en wetter en de kwaliteit fan it woartelsysteem. In foldwaande soerstofnivo yn 'e woartelomjouwing kin de sûnens fan it woartelsysteem garandearje, sadat planten bettere wjerstân hawwe tsjin patogene mikroorganismen (Ofbylding 3). In foldwaande soerstofnivo yn it substraat minimalisearret ek it risiko fan anaerobe omstannichheden, wêrtroch it risiko fan patogene mikroorganismen minimalisearre wurdt.

Soerstofgebrûk yn woartelomjouwing

It maksimale soerstofferbrûk fan gewaaksen kin wol 40 mg/m2/oere wêze (ferbrûk hinget ôf fan gewaaksen). Ofhinklik fan 'e temperatuer kin it yrrigaasjewetter oant 7~8 mg/L soerstof befetsje (Ofbylding 4). Om 40 mg te berikken, moat elk oere 5L wetter jûn wurde om oan 'e soerstoffraach te foldwaan, mar eins kin de yrrigaasjehoeveelheid op ien dei miskien net berikt wurde. Dit betsjut dat de soerstof dy't troch yrrigaasje levere wurdt mar in lytse rol spilet. It measte fan 'e soerstoffoarsjenning berikt de woartelsône fia poaren yn 'e matrix, en de bydrage fan soerstoffoarsjenning fia poaren is wol 90%, ôfhinklik fan it tiidstip fan 'e dei. As de ferdamping fan planten it maksimum berikt, berikt de yrrigaasjehoeveelheid ek it maksimum, wat lykweardich is oan 1~1.5L/m2/oere. As it yrrigaasjewetter 7 mg/L soerstof befettet, sil it 7~11 mg/m2/oere soerstof leverje foar de woartelsône. Dit is lykweardich oan 17%~25% fan 'e fraach. Fansels jildt dit allinnich foar de situaasje dat it soerstofearme yrrigaasjewetter yn it substraat ferfongen wurdt troch farsk yrrigaasjewetter.

Neist it ferbrûk fan woartels ferbrûke mikroorganismen yn 'e woartelomjouwing ek soerstof. It is lestich om dit te kwantifisearjen, om't der gjin mjitting yn dit ferbân dien is. Om't der elk jier nije substraten ferfongen wurde, kin oannommen wurde dat mikroorganismen in relatyf lytse rol spylje yn it soerstofferbrûk.

Optimalisearje de miljeutemperatuer fan woartels

De omjouwingstemperatuer fan it woartelsysteem is tige wichtich foar de normale groei en funksje fan it woartelsysteem, en it is ek in wichtige faktor dy't de opname fan wetter en fiedingsstoffen troch it woartelsysteem beynfloedet.

In te lege substraattemperatuer (woarteltemperatuer) kin liede ta swierrichheden mei wetteropname. By 5℃ is de opname 70%~80% leger as by 20℃. As in lege substraattemperatuer begelaat wurdt troch in hege temperatuer, sil dit liede ta ferwelking fan 'e plant. De opname fan ionen hinget fansels ôf fan 'e temperatuer, wat de opname fan ionen by lege temperatuer remt, en de gefoelichheid fan ferskate fiedingsstoffen foar temperatuer is oars.

In te hege substraattemperatuer is ek nutteloos en kin liede ta in te grut woartelsysteem. Mei oare wurden, der is in ûnbalansearre ferdieling fan droege stof yn planten. Omdat it woartelsysteem te grut is, sille ûnnedige ferliezen ûntstean troch respiraasje, en dit diel fan 'e ferlerne enerzjy koe brûkt wurde foar it rispdiel fan 'e plant. By in hegere substraattemperatuer is it oploste soerstofgehalte leger, wat in folle gruttere ynfloed hat op it soerstofgehalte yn 'e woartelomjouwing as de soerstof dy't troch mikroorganismen konsumearre wurdt. It woartelsysteem brûkt in soad soerstof en liedt sels ta hypoxia yn gefal fan in minne substraat- of boaiemstruktuer, wêrtroch't de opname fan wetter en ioanen ferminderet.

Hâld in ridlike wetterhâldende kapasiteit fan 'e matrix.

Der is in negative korrelaasje tusken it wettergehalte en it persintaazje soerstofgehalte yn 'e matriks. As it wettergehalte tanimt, nimt it soerstofgehalte ôf, en oarsom. Der is in kritysk berik tusken wettergehalte en soerstof yn 'e matriks, dat is 80%~85% wettergehalte (Ofbylding 5). Langduorjend behâld fan in wettergehalte boppe 85% yn it substraat sil ynfloed hawwe op 'e soerstoffoarsjenning. It meastepart fan 'e soerstoffoarsjenning (75%~90%) giet troch de poaren yn 'e matriks.

Oanfolling fan yrrigaasje oan soerstofgehalte yn substraat

Mear sinneljocht sil liede ta in heger soerstofgebrûk en in legere soerstofkonsintraasje yn 'e woartels (figuer 6), en mear sûker sil it soerstofgebrûk nachts heger meitsje. Transpiraasje is sterk, wetteropname is grut, en der is mear loft en mear soerstof yn it substraat. Fan links yn figuer 7 is te sjen dat it soerstofgehalte yn it substraat wat tanimme sil nei yrrigaasje ûnder de betingst dat de wetterhâldkapasiteit fan it substraat heech is en it loftgehalte tige leech. Lykas te sjen is oan 'e rjochterkant fan fig. 7, nimt ûnder de betingst fan relatyf bettere ferljochting it loftgehalte yn it substraat ta troch mear wetteropname (deselde yrrigaasjetiden). De relative ynfloed fan yrrigaasje op it soerstofgehalte yn it substraat is folle minder as de wetterhâldkapasiteit (loftgehalte) yn it substraat.

Diskusjearje

Yn 'e werklike produksje wurdt it soerstofgehalte (loft) yn 'e woartelomjouwing fan gewaaksen maklik oersjoen, mar it is in wichtige faktor om de normale groei fan gewaaksen en de sûne ûntwikkeling fan woartels te garandearjen.

Om de maksimale opbringst te krijen tidens gewaaksproduksje, is it tige wichtich om de woartelsysteemomjouwing safolle mooglik yn 'e bêste steat te beskermjen. Undersyk hat oantoand dat de O₂In ynhâld yn 'e woartelsysteemomjouwing ûnder 4mg/L sil in negative ynfloed hawwe op gewaaksgroei. De O₂De ynhâld fan soerstof yn 'e woartelomjouwing wurdt benammen beynfloede troch yrrigaasje (yrrigaasjehoeveelheid en frekwinsje), substraatstruktuer, substraatwetterynhâld, broeikas- en substraattemperatuer, en ferskillende plantpatroanen sille oars wêze. Algen en mikroorganismen hawwe ek in bepaalde relaasje mei it soerstofynhâld yn 'e woartelomjouwing fan hydroponyske gewaaksen. Hypoksie feroarsaket net allinich de stadige ûntwikkeling fan planten, mar fergruttet ek de druk fan woartelpathogenen (pythium, phytophthora, fusarium) op woartelgroei.

Yrrigaasjestrategy hat in wichtige ynfloed op de O₂ynhâld yn it substraat, en it is ek in better kontrolearbere manier yn it plantsjen. Guon ûndersiken nei it plantsjen fan roazen hawwe oantoand dat it stadich ferheegjen fan it wettergehalte yn it substraat (moarns) in bettere soerstoftastân kin krije. Yn it substraat mei in lege wetterhâldkapasiteit kin it substraat in hege soerstofynhâld behâlde, en tagelyk is it nedich om it ferskil yn wettergehalte tusken substraten te foarkommen troch in hegere yrrigaasjefrekwinsje en in koarter ynterval. Hoe leger de wetterhâldkapasiteit fan substraten, hoe grutter it ferskil tusken substraten. In fochtich substraat, in legere yrrigaasjefrekwinsje en in langer ynterval soargje foar mear loftferfanging en geunstige soerstofomstannichheden.

De ôfwettering fan it substraat is in oare faktor dy't in grutte ynfloed hat op 'e fernijingssnelheid en de soerstofkonsintraasjegradiïnt yn it substraat, ôfhinklik fan it type en de wetterhâldkapasiteit fan it substraat. Yrrigaasjefloeistof moat net te lang op 'e boaiem fan it substraat bliuwe, mar moat fluch ôffierd wurde, sadat farsk soerstofryk yrrigaasjewetter de boaiem fan it substraat wer berikke kin. De ôfwetteringssnelheid kin beynfloede wurde troch guon relatyf ienfâldige maatregels, lykas de gradiïnt fan it substraat yn 'e lingte- en breedterjochting. Hoe grutter de gradiïnt, hoe rapper de ôfwetteringssnelheid. Ferskillende substraten hawwe ferskillende iepeningen en it oantal útlaten is ek oars.

EIN

[sitaatynformaasje]

Xie Yuanpei. Effekten fan miljeu-soerstofynhâld yn woartels fan kasgewaaksen op gewaaksgroei [J]. Lânboutechnyk, 2022,42(31):21-24.