Ջերմոցային այգեգործության գյուղատնտեսական ինժեներական տեխնոլոգիա Հրապարակված է Պեկինում, 2023 թվականի հունվարի 13-ին, ժամը 17:30-ին:

Սննդարար տարրերի մեծ մասի կլանումը գործընթաց է, որը սերտորեն կապված է բույսերի արմատների նյութափոխանակության գործունեության հետ:Այս գործընթացները պահանջում են արմատային բջիջների շնչառության արդյունքում առաջացած էներգիա, և ջրի կլանումը նույնպես կարգավորվում է ջերմաստիճանի և շնչառության միջոցով, իսկ շնչառությունը պահանջում է թթվածնի մասնակցություն, ուստի արմատային միջավայրում թթվածինը կենսական ազդեցություն ունի մշակաբույսերի բնականոն աճի վրա:Ջրում լուծված թթվածնի պարունակության վրա ազդում են ջերմաստիճանը և աղիությունը, իսկ ենթաշերտի կառուցվածքը որոշում է օդի պարունակությունը արմատային միջավայրում:Ոռոգումը մեծ տարբերություններ ունի թթվածնի պարունակության նորացման և լրացման հարցում ջրի պարունակության տարբեր վիճակներով սուբստրատներում:Արմատային միջավայրում թթվածնի պարունակությունը օպտիմալացնելու համար կան բազմաթիվ գործոններ, սակայն յուրաքանչյուր գործոնի ազդեցության աստիճանը միանգամայն տարբեր է:Ենթաշերտի ջրի պահպանման ողջամիտ հզորությունը (օդի պարունակությունը) արմատային միջավայրում թթվածնի բարձր պարունակությունը պահպանելու նախադրյալն է:

Ջերմաստիճանի և աղիության ազդեցությունը լուծույթում հագեցած թթվածնի պարունակության վրա

Ջրի մեջ լուծված թթվածնի պարունակությունը

Լուծված թթվածինը լուծվում է ջրի մեջ չկապված կամ ազատ թթվածնի մեջ, իսկ ջրի մեջ լուծված թթվածնի պարունակությունը առավելագույնի կհասնի որոշակի ջերմաստիճանում, որը հագեցած թթվածնի պարունակությունն է։Ջրում հագեցած թթվածնի պարունակությունը փոխվում է ջերմաստիճանի հետ, իսկ երբ ջերմաստիճանը մեծանում է, թթվածնի պարունակությունը նվազում է։Մաքուր ջրի հագեցած թթվածնի պարունակությունը ավելի բարձր է, քան աղ պարունակող ծովայինը (Նկար 1), ուստի տարբեր կոնցենտրացիաներով սննդանյութերի լուծույթներում հագեցած թթվածնի պարունակությունը տարբեր կլինի:

Թթվածնի տեղափոխումը մատրիցով

Թթվածինը, որը ջերմոցային մշակաբույսերի արմատները կարող են ստանալ սննդանյութերի լուծույթից, պետք է լինի ազատ վիճակում, և թթվածինը փոխադրվում է ենթաշերտի մեջ օդի և ջրի և արմատների շուրջ ջրի միջոցով:Տվյալ ջերմաստիճանում օդում թթվածնի պարունակության հետ հավասարակշռության մեջ է, ջրում լուծված թթվածինը հասնում է առավելագույնի, իսկ օդում թթվածնի պարունակության փոփոխությունը կհանգեցնի ջրի թթվածնի պարունակության համաչափ փոփոխության:

Արմատային միջավայրում հիպոքսիայի սթրեսի ազդեցությունը մշակաբույսերի վրա

Արմատային հիպոքսիայի պատճառները

Կան մի քանի պատճառ, թե ինչու հիպոքսիայի վտանգը հիդրոպոնիկայի և սուբստրատային մշակման համակարգերում ավելի բարձր է ամռանը:Առաջին հերթին ջրի մեջ հագեցած թթվածնի պարունակությունը կնվազի ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:Երկրորդ, արմատների աճը պահպանելու համար անհրաժեշտ թթվածինը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:Ավելին, ամռանը սննդանյութերի կլանման քանակն ավելի մեծ է, ուստի սննդանյութերի կլանման համար թթվածնի պահանջարկն ավելի մեծ է:Դա հանգեցնում է արմատային միջավայրում թթվածնի պարունակության նվազմանը և արդյունավետ հավելումների բացակայությանը, ինչը հանգեցնում է արմատային միջավայրում հիպոքսիայի։

Կլանում և աճ

Հիմնական սննդանյութերի կլանումը կախված է արմատային նյութափոխանակության հետ սերտորեն կապված գործընթացներից, որոնք պահանջում են արմատային բջիջների շնչառության արդյունքում առաջացած էներգիա, այսինքն՝ ֆոտոսինթետիկ արտադրանքի քայքայումը թթվածնի առկայության դեպքում:Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ լոլիկի բույսերի ընդհանուր յուրացումների 10%-20%-ն օգտագործվում է արմատներում, որոնցից 50%-ը՝ սննդարար իոնների կլանման, 40%-ը՝ աճի և միայն 10%-ը՝ պահպանման համար:Արմատները պետք է թթվածին գտնեն անմիջական միջավայրում, որտեղ նրանք արտազատում են CO₂.Անաէրոբ պայմաններում, որոնք առաջանում են ենթաշերտերի և հիդրոպոնիկայի վատ օդափոխության հետևանքով, հիպոքսիան կազդի ջրի և սննդանյութերի կլանման վրա:Հիպոքսիան արագ արձագանքում է սննդանյութերի ակտիվ կլանմանը, մասնավորապես նիտրատին (NO₃^-), կալիում (K) և ֆոսֆատ (PO₄^3-), որը կխանգարի կալցիումի (Ca) և մագնեզիումի (Mg) պասիվ կլանմանը։

Բույսերի արմատների աճը էներգիայի կարիք ունի, արմատների նորմալ գործունեությանը անհրաժեշտ է թթվածնի նվազագույն կոնցենտրացիան, իսկ COP արժեքից ցածր թթվածնի կոնցենտրացիան դառնում է արմատային բջիջների նյութափոխանակությունը սահմանափակող գործոն (հիպոքսիա):Երբ թթվածնի պարունակությունը ցածր է, աճը դանդաղում է կամ նույնիսկ դադարում:Եթե ​​արմատների մասնակի հիպոքսիան ազդում է միայն ճյուղերի և տերևների վրա, արմատային համակարգը կարող է փոխհատուցել արմատային համակարգի այն հատվածը, որն այլևս ինչ-ինչ պատճառներով ակտիվ չէ՝ ավելացնելով տեղական կլանումը:

Բույսերի նյութափոխանակության մեխանիզմը կախված է թթվածնից՝ որպես էլեկտրոն ընդունող:Առանց թթվածնի ATP-ի արտադրությունը կդադարի։Առանց ATP-ի պրոտոնների արտահոսքը արմատներից կդադարի, արմատային բջիջների բջիջների հյութը կդառնա թթվային, և այդ բջիջները կմահանան մի քանի ժամվա ընթացքում:Ժամանակավոր և կարճատև հիպոքսիան բույսերի մեջ չի առաջացնի սննդային անդառնալի սթրես:«Նիտրատային շնչառության» մեխանիզմի պատճառով դա կարող է լինել կարճաժամկետ հարմարեցում հիպոքսիայի դեմ պայքարելու համար՝ որպես արմատային հիպոքսիայի ժամանակ այլընտրանքային միջոց:Այնուամենայնիվ, երկարատև հիպոքսիան կհանգեցնի դանդաղ աճի, տերևների մակերեսի նվազմանը և թարմ և չոր քաշի նվազմանը, ինչը կհանգեցնի բերքատվության զգալի նվազմանը:

Էթիլեն

Բույսերը տեղում կձևավորեն էթիլեն մեծ սթրեսի պայմաններում:Սովորաբար էթիլենը արմատներից հանվում է՝ ցրվելով հողի օդի մեջ։Երբ ջրահեռացումը տեղի է ունենում, էթիլենի ձևավորումը ոչ միայն կբարձրանա, այլև դիֆուզիոն մեծապես կնվազի, քանի որ արմատները շրջապատված են ջրով:Էթիլենի կոնցենտրացիայի ավելացումը կհանգեցնի արմատներում օդափոխիչ հյուսվածքի ձևավորմանը (Նկար 2):Էթիլենը կարող է նաև առաջացնել տերևների ծերացում, իսկ էթիլենի և ավքսինի փոխազդեցությունը կբարձրացնի պատահական արմատների ձևավորումը:

Թթվածնային սթրեսը հանգեցնում է տերևների աճի նվազմանը

ABA-ն արտադրվում է արմատներում և տերևներում՝ հաղթահարելու շրջակա միջավայրի տարբեր սթրեսները:Արմատային միջավայրում սթրեսին բնորոշ արձագանքը ստոմատի փակումն է, որը ներառում է ABA-ի ձևավորում:Մինչ ստոմատները փակվելը, բույսի վերին մասը կորցնում է այտուցված ճնշումը, վերին տերևները թառամում են, և ֆոտոսինթետիկ արդյունավետությունը նույնպես կարող է նվազել:Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ ստոմատները արձագանքում են ապոպլաստում ABA-ի կոնցենտրացիայի ավելացմանը՝ փակելով, այսինքն՝ ընդհանուր ABA պարունակությունը ոչ տերևներում՝ ազատելով ներբջջային ABA, բույսերը կարող են շատ արագ մեծացնել ապոպլաստ ABA-ի կոնցենտրացիան:Երբ բույսերը գտնվում են շրջակա միջավայրի սթրեսի տակ, նրանք սկսում են բջիջներում ABA արտազատել, և արմատների ազատման ազդանշանը ժամերի փոխարեն կարող է փոխանցվել րոպեների ընթացքում:Տերեւների հյուսվածքում ABA-ի ավելացումը կարող է նվազեցնել բջջային պատի երկարացումը և հանգեցնել տերևի երկարացման նվազմանը:Հիպոքսիայի մեկ այլ ազդեցությունն այն է, որ տերևների կյանքի տևողությունը կրճատվում է, ինչը կազդի բոլոր տերևների վրա:Հիպոքսիան սովորաբար հանգեցնում է ցիտոկինինի և նիտրատների փոխադրման նվազմանը։Ազոտի կամ ցիտոկինինի պակասը կկրճատի տերևի տարածքի պահպանման ժամանակը և կդադարեցնի ճյուղերի և տերևների աճը մի քանի օրվա ընթացքում:

Մշակաբույսերի արմատային համակարգի թթվածնային միջավայրի օպտիմալացում

Սուբստրատի բնութագրերը որոշիչ են ջրի և թթվածնի բաշխման համար:Ջերմոցային բանջարեղենի արմատային միջավայրում թթվածնի կոնցենտրացիան հիմնականում կապված է ենթաշերտի ջրապահունակության, ոռոգման (չափի և հաճախականության), ենթաշերտի կառուցվածքի և ենթաշերտի ջերմաստիճանի հետ:Միայն այն դեպքում, երբ արմատային միջավայրում թթվածնի պարունակությունը առնվազն 10%-ից բարձր է (4~5 մգ/լ), արմատների ակտիվությունը կարող է պահպանվել լավագույն վիճակում:

Մշակաբույսերի արմատային համակարգը շատ կարևոր է բույսերի աճի և բույսերի հիվանդությունների դիմադրության համար:Ջուրն ու սննդանյութերը կլանվեն ըստ բույսերի կարիքների:Այնուամենայնիվ, արմատային միջավայրում թթվածնի մակարդակը մեծապես որոշում է սննդանյութերի և ջրի կլանման արդյունավետությունը և արմատային համակարգի որակը:Արմատային համակարգի միջավայրում թթվածնի բավարար մակարդակը կարող է ապահովել արմատային համակարգի առողջությունը, որպեսզի բույսերը ավելի լավ դիմադրություն ունենան պաթոգեն միկրոօրգանիզմների նկատմամբ (Նկար 3):Ենթաշերտի մեջ թթվածնի բավարար մակարդակը նաև նվազագույնի է հասցնում անաէրոբ պայմանների վտանգը, դրանով իսկ նվազագույնի հասցնելով պաթոգեն միկրոօրգանիզմների վտանգը:

Արմատային միջավայրում թթվածնի սպառումը

Մշակաբույսերի թթվածնի առավելագույն սպառումը կարող է լինել մինչև 40 մգ/մ2/ժ (սպառումը կախված է մշակաբույսերից):Կախված ջերմաստիճանից՝ ոռոգման ջուրը կարող է պարունակել մինչև 7-8 մգ/լ թթվածին (Նկար 4):40 մգ-ին հասնելու համար թթվածնի պահանջարկը բավարարելու համար պետք է ամեն ժամ տալ 5լ ջուր, բայց իրականում մեկ օրում ոռոգման քանակությունը կարող է չհասնել։Սա նշանակում է, որ ոռոգման միջոցով տրամադրվող թթվածինը միայն փոքր դեր է խաղում։Թթվածնի մատակարարման մեծ մասը հասնում է արմատային գոտի մատրիցայի ծակոտիների միջոցով, իսկ ծակոտիների միջոցով թթվածնի մատակարարումը հասնում է մինչև 90%, կախված օրվա ժամից:Երբ բույսերի գոլորշիացումը հասնում է առավելագույնի, ոռոգման քանակությունը նույնպես հասնում է առավելագույնի, որը համարժեք է 1~1,5լ/մ2/ժ։Եթե ​​ոռոգման ջուրը պարունակում է 7մգ/լ թթվածին, այն արմատային գոտու համար կապահովի 7~11մգ/մ2/ժ թթվածին։Սա համարժեք է պահանջարկի 17%-25%-ին:Իհարկե, դա վերաբերում է միայն այն իրավիճակին, երբ թթվածնով աղքատ ոռոգման ջուրը ենթաշերտի մեջ փոխարինվում է թարմ ոռոգման ջրով։

Բացի արմատների սպառումից, արմատային միջավայրի միկրոօրգանիզմները սպառում են նաև թթվածին:Դժվար է դա քանակականացնել, քանի որ այս առումով չափումներ չեն արվել:Քանի որ նոր սուբստրատները փոխարինվում են ամեն տարի, կարելի է ենթադրել, որ միկրոօրգանիզմները համեմատաբար փոքր դեր են խաղում թթվածնի սպառման մեջ:

Օպտիմալացնել արմատների շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը

Արմատային համակարգի շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը շատ կարևոր է արմատային համակարգի բնականոն աճի և գործունեության համար, ինչպես նաև կարևոր գործոն է, որն ազդում է արմատային համակարգի կողմից ջրի և սննդանյութերի կլանման վրա:

Ենթաշերտի չափազանց ցածր ջերմաստիճանը (արմատի ջերմաստիճանը) կարող է հանգեցնել ջրի կլանման դժվարության:5℃ ջերմաստիճանում կլանումը 70%-80%-ով ցածր է, քան 20℃ ջերմաստիճանում:Եթե ​​ենթաշերտի ցածր ջերմաստիճանը ուղեկցվում է բարձր ջերմաստիճանով, դա կհանգեցնի բույսերի թառամեցմանը:Իոնների կլանումը ակնհայտորեն կախված է ջերմաստիճանից, որն արգելակում է իոնների կլանումը ցածր ջերմաստիճանում, և տարբեր սննդանյութերի զգայունությունը ջերմաստիճանի նկատմամբ տարբեր է:

Ենթաշերտի չափազանց բարձր ջերմաստիճանը նույնպես անօգուտ է և կարող է հանգեցնել չափազանց մեծ արմատային համակարգի:Այսինքն՝ բույսերում առկա է չոր նյութի անհավասարակշիռ բաշխում։Քանի որ արմատային համակարգը չափազանց մեծ է, շնչառության միջոցով տեղի կունենան անհարկի կորուստներ, և կորցրած էներգիայի այս մասը կարող էր օգտագործվել բույսի բերքահավաքի համար:Ենթաշերտի ավելի բարձր ջերմաստիճանի դեպքում լուծված թթվածնի պարունակությունն ավելի ցածր է, ինչը շատ ավելի մեծ ազդեցություն ունի արմատային միջավայրում թթվածնի պարունակության վրա, քան միկրոօրգանիզմների կողմից սպառվող թթվածինը:Արմատային համակարգը սպառում է մեծ քանակությամբ թթվածին և նույնիսկ հանգեցնում է հիպոքսիայի՝ հիմքի կամ հողի վատ կառուցվածքի դեպքում, դրանով իսկ նվազեցնելով ջրի և իոնների կլանումը:

Պահպանեք մատրիցայի ջրի պահպանման ողջամիտ հզորությունը:

Բացասական հարաբերակցություն կա ջրի պարունակության և մատրիցայում թթվածնի տոկոսային պարունակության միջև:Երբ ջրի պարունակությունը մեծանում է, թթվածնի պարունակությունը նվազում է, և հակառակը:Մատրիցայում ջրի պարունակության և թթվածնի միջև կա կրիտիկական միջակայք, այսինքն՝ 80%-85% ջրի պարունակություն (Նկար 5):Ենթաշերտի 85%-ից բարձր ջրի պարունակության երկարաժամկետ պահպանումը կազդի թթվածնի մատակարարման վրա:Թթվածնի մատակարարման մեծ մասը (75%-90%) անցնում է մատրիցայի ծակոտիներով:

Սուբստրատի մեջ թթվածնի պարունակությանը ոռոգման հավելում

Ավելի շատ արևի լույս կհանգեցնի թթվածնի ավելի մեծ սպառման և արմատների մեջ թթվածնի ցածր կոնցենտրացիայի (Նկար 6), իսկ ավելի շատ շաքարը կբարձրացնի թթվածնի սպառումը գիշերը:Թափանցումը ուժեղ է, ջրի կլանումը մեծ է, իսկ ենթաշերտի մեջ ավելի շատ օդ և ավելի շատ թթվածին կա:Նկար 7-ի ձախից երևում է, որ ոռոգումից հետո թթվածնի պարունակությունը թթվածնի մեջ մի փոքր կավելանա՝ պայմանով, որ ենթաշերտի ջուր պահելու հզորությունը մեծ է, իսկ օդի պարունակությունը՝ շատ ցածր:Ինչպես ցույց է տրված թզի աջ կողմում:7, համեմատաբար ավելի լավ լուսավորության պայմաններում ենթաշերտի օդի պարունակությունը մեծանում է ջրի ավելի շատ կլանման պատճառով (ոռոգման նույն ժամանակները):Ոռոգման հարաբերական ազդեցությունը ենթաշերտի թթվածնի պարունակության վրա շատ ավելի քիչ է, քան ենթաշերտի ջուրը պահելու կարողությունը (օդի պարունակությունը):

Քննարկել

Իրական արտադրության մեջ մշակաբույսերի արմատային միջավայրում թթվածնի (օդի) պարունակությունը հեշտությամբ անտեսվում է, սակայն դա կարևոր գործոն է մշակաբույսերի բնականոն աճն ու արմատների առողջ զարգացումն ապահովելու համար:

Բուսաբուծության ընթացքում առավելագույն բերք ստանալու համար շատ կարևոր է հնարավորինս լավագույն վիճակում պահպանել արմատային համակարգի միջավայրը։Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ Օ₂Արմատային համակարգի միջավայրում 4մգ/լ-ից ցածր պարունակությունը բացասական ազդեցություն կունենա բերքի աճի վրա:Օ₂Արմատային միջավայրում պարունակության վրա հիմնականում ազդում են ոռոգումը (ոռոգման քանակն ու հաճախականությունը), ենթաշերտի կառուցվածքը, ենթաշերտի ջրի պարունակությունը, ջերմոցային և ենթաշերտի ջերմաստիճանը, և տնկման տարբեր ձևերը տարբեր կլինեն:Ջրիմուռները և միկրոօրգանիզմները նույնպես որոշակի կապ ունեն հիդրոպոնիկ մշակաբույսերի արմատային միջավայրում թթվածնի պարունակության հետ։Հիպոքսիան ոչ միայն առաջացնում է բույսերի դանդաղ զարգացում, այլև մեծացնում է արմատային պաթոգենների (պիթիում, ֆիտոֆտորա, ֆուսարիում) ճնշումը արմատների աճի վրա:

Ոռոգման ռազմավարությունը էական ազդեցություն ունի Օ₂պարունակությունը ենթաշերտի մեջ, և դա նաև ավելի վերահսկելի միջոց է տնկման գործընթացում:Վարդերի տնկման որոշ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ ջրի պարունակության դանդաղ ավելացումը ենթաշերտի մեջ (առավոտյան) կարող է ավելի լավ թթվածնային վիճակ ստանալ:Ցածր ջուր պահելու հզորությամբ ենթաշերտը կարող է պահպանել թթվածնի բարձր պարունակություն, և միևնույն ժամանակ անհրաժեշտ է խուսափել ենթաշերտերի միջև ջրի պարունակության տարբերությունից ոռոգման ավելի բարձր հաճախականության և ավելի կարճ միջակայքի միջոցով:Որքան ցածր է ենթաշերտերի ջուրը պահելու հզորությունը, այնքան մեծ է ենթաշերտերի միջև տարբերությունը:Խոնավ հիմքը, ոռոգման ավելի ցածր հաճախականությունը և ավելի երկար ընդմիջումը ապահովում են ավելի շատ օդի փոխարինում և թթվածնի բարենպաստ պայմաններ:

Ենթաշերտի դրենաժը ևս մեկ գործոն է, որը մեծ ազդեցություն ունի նորացման արագության և թթվածնի կոնցենտրացիայի գրադիենտի վրա՝ կախված ենթաշերտի տեսակից և ջուր պահելու հզորությունից:Ոռոգման հեղուկը չպետք է շատ երկար մնա ենթաշերտի հատակին, այլ պետք է արագ թափվի, որպեսզի թարմ թթվածնով հարստացված ոռոգման ջուրը նորից հասնի ենթաշերտի հատակին:Դրենաժային արագության վրա կարող են ազդել որոշ համեմատաբար պարզ միջոցներ, ինչպիսիք են հիմքի գրադիենտը երկայնական և լայնության ուղղություններով:Որքան մեծ է գրադիենտը, այնքան ավելի արագ է ջրահեռացման արագությունը:Տարբեր սուբստրատներ ունեն տարբեր բացվածքներ, և ելքերի քանակը նույնպես տարբեր է:

ՎԵՐՋ

[մեջբերման տեղեկատվություն]

Սի Յուանպեյ.Ջերմոցային մշակաբույսերի արմատներում շրջակա միջավայրի թթվածնի պարունակության ազդեցությունը մշակաբույսերի աճի վրա [J].Գյուղատնտեսական ճարտարագիտական ​​տեխնոլոգիա, 2022,42(31):21-24.