Teknoloġija tal-inġinerija agrikola għall-ġardinaġġ tas-serer Ippubblikat f'Beijing fis-17:30 fit-13 ta' Jannar, 2023.

L-assorbiment tal-biċċa l-kbira tal-elementi nutrittivi huwa proċess relatat mill-qrib mal-attivitajiet metaboliċi tal-għeruq tal-pjanti. Dawn il-proċessi jeħtieġu enerġija ġġenerata mir-respirazzjoni taċ-ċelluli tal-għeruq, u l-assorbiment tal-ilma huwa wkoll regolat mit-temperatura u r-respirazzjoni, u r-respirazzjoni teħtieġ il-parteċipazzjoni tal-ossiġnu, għalhekk l-ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq għandu impatt vitali fuq it-tkabbir normali tal-għelejjel. Il-kontenut ta' ossiġnu maħlul fl-ilma huwa affettwat mit-temperatura u s-salinità, u l-istruttura tas-sottostrat tiddetermina l-kontenut tal-arja fl-ambjent tal-għeruq. L-irrigazzjoni għandha differenzi kbar fit-tiġdid u s-suppliment tal-kontenut tal-ossiġnu f'sottostrati bi stati differenti ta' kontenut tal-ilma. Hemm ħafna fatturi biex jiġi ottimizzat il-kontenut tal-ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq, iżda l-grad ta' influwenza ta' kull fattur huwa pjuttost differenti. Iż-żamma ta' kapaċità raġonevoli taż-żamma tal-ilma tas-sottostrat (kontenut tal-arja) hija l-premessa għaż-żamma ta' kontenut għoli ta' ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq.

Effetti tat-temperatura u s-salinità fuq il-kontenut saturat ta' ossiġnu fis-soluzzjoni

Kontenut ta' ossiġnu maħlul fl-ilma

L-ossiġnu maħlul jinħall f'ossiġnu mhux marbut jew ħieles fl-ilma, u l-kontenut ta' ossiġnu maħlul fl-ilma jilħaq il-massimu f'ċerta temperatura, li huwa l-kontenut ta' ossiġnu saturat. Il-kontenut ta' ossiġnu saturat fl-ilma jinbidel mat-temperatura, u meta t-temperatura tiżdied, il-kontenut ta' ossiġnu jonqos. Il-kontenut ta' ossiġnu saturat ta' ilma ċar huwa ogħla minn dak ta' ilma baħar li fih il-melħ (Figura 1), għalhekk il-kontenut ta' ossiġnu saturat ta' soluzzjonijiet ta' nutrijenti b'konċentrazzjonijiet differenti se jkun differenti.

Trasport ta' ossiġnu fil-matriċi

L-ossiġnu li l-għeruq tal-għelejjel tas-serra jistgħu jiksbu mis-soluzzjoni tan-nutrijenti jrid ikun fi stat ħieles, u l-ossiġnu jiġi ttrasportat fis-sottostrat permezz tal-arja u l-ilma u l-ilma madwar l-għeruq. Meta jkun f'ekwilibriju mal-kontenut ta' ossiġnu fl-arja f'temperatura partikolari, l-ossiġnu maħlul fl-ilma jilħaq il-massimu, u l-bidla fil-kontenut ta' ossiġnu fl-arja twassal għall-bidla proporzjonali fil-kontenut ta' ossiġnu fl-ilma.

Effetti tal-istress tal-ipoksja fl-ambjent tal-għeruq fuq l-uċuħ tar-raba'

Kawżi ta' ipoksja tal-għeruq

Hemm diversi raġunijiet għaliex ir-riskju ta' ipoksja fis-sistemi idroponiċi u ta' kultivazzjoni tas-sottostrat huwa ogħla fis-sajf. L-ewwelnett, il-kontenut saturat ta' ossiġnu fl-ilma jonqos hekk kif tiżdied it-temperatura. It-tieni nett, l-ossiġnu meħtieġ biex jinżamm it-tkabbir tal-għeruq jiżdied biż-żieda fit-temperatura. Barra minn hekk, l-ammont ta' assorbiment ta' nutrijenti huwa ogħla fis-sajf, għalhekk id-domanda ta' ossiġnu għall-assorbiment ta' nutrijenti hija ogħla. Dan iwassal għal tnaqqis fil-kontenut ta' ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq u n-nuqqas ta' suppliment effettiv, li jwassal għal ipoksja fl-ambjent tal-għeruq.

Assorbiment u tkabbir

L-assorbiment tal-biċċa l-kbira tan-nutrijenti essenzjali jiddependi fuq il-proċessi relatati mill-qrib mal-metaboliżmu tal-għeruq, li jeħtieġu l-enerġija ġġenerata mir-respirazzjoni taċ-ċelluli tal-għeruq, jiġifieri, id-dekompożizzjoni tal-prodotti fotosintetiċi fil-preżenza tal-ossiġnu. Studji wrew li 10% ~ 20% tal-assimilati totali tal-pjanti tat-tadam jintużaw fl-għeruq, li 50% minnhom jintużaw għall-assorbiment tal-joni tan-nutrijenti, 40% għat-tkabbir u 10% biss għall-manutenzjoni. L-għeruq iridu jsibu l-ossiġnu fl-ambjent dirett fejn jirrilaxxaw is-CO2.₂Taħt kundizzjonijiet anerobiċi kkawżati minn ventilazzjoni ħażina fis-sottostrati u l-idroponika, l-ipoksja taffettwa l-assorbiment tal-ilma u n-nutrijenti. L-ipoksja għandha rispons rapidu għall-assorbiment attiv tan-nutrijenti, jiġifieri n-nitrat (NO₃^-), potassju (K) u fosfat (PO₄^3-), li se jinterferixxi mal-assorbiment passiv tal-kalċju (Ca) u l-manjeżju (Mg).

It-tkabbir tal-għeruq tal-pjanti jeħtieġ l-enerġija, l-attività normali tal-għeruq teħtieġ l-inqas konċentrazzjoni ta' ossiġnu, u l-konċentrazzjoni ta' ossiġnu taħt il-valur COP issir fattur li jillimita l-metaboliżmu taċ-ċelluli tal-għeruq (ipoksja). Meta l-livell tal-kontenut tal-ossiġnu jkun baxx, it-tkabbir jonqos jew saħansitra jieqaf. Jekk l-ipoksja parzjali tal-għeruq taffettwa biss il-friegħi u l-weraq, is-sistema tal-għeruq tista' tikkumpensa għall-parti tas-sistema tal-għeruq li m'għadhiex attiva għal xi raġuni billi żżid l-assorbiment lokali.

Il-mekkaniżmu metaboliku tal-pjanti jiddependi fuq l-ossiġnu bħala aċċettur tal-elettroni. Mingħajr ossiġnu, il-produzzjoni tal-ATP tieqaf. Mingħajr ATP, il-ħruġ ta' protoni mill-għeruq jieqaf, il-linfa taċ-ċelloli tal-għeruq issir aċiduża, u dawn iċ-ċelloli jmutu fi ftit sigħat. L-ipoksja temporanja u għal żmien qasir mhux se tikkawża stress nutrittiv irriversibbli fil-pjanti. Minħabba l-mekkaniżmu tar-"respirazzjoni tan-nitrat", jista' jkun adattament għal żmien qasir biex ilaħħaq mal-ipoksja bħala mod alternattiv waqt l-ipoksja tal-għeruq. Madankollu, l-ipoksja fit-tul twassal għal tkabbir bil-mod, tnaqqis fl-erja tal-weraq u tnaqqis fil-piż frisk u niexef, li jwassal għal tnaqqis sinifikanti fir-rendiment tal-għelejjel.

Etilene

Il-pjanti jiffurmaw etilene in situ taħt ħafna stress. Normalment, l-etilene jitneħħa mill-għeruq billi jinfirex fl-arja tal-ħamrija. Meta jseħħ l-ilma żejjed, il-formazzjoni tal-etilene mhux biss tiżdied, iżda wkoll id-diffużjoni titnaqqas ħafna għaliex l-għeruq ikunu mdawra bl-ilma. Iż-żieda fil-konċentrazzjoni tal-etilene twassal għall-formazzjoni ta' tessut ta' arjazzjoni fl-għeruq (Figura 2). L-etilene jista' wkoll jikkawża senexxenza tal-weraq, u l-interazzjoni bejn l-etilene u l-auxin iżżid il-formazzjoni ta' għeruq aċċidentali.

L-istress tal-ossiġnu jwassal għal tnaqqis fit-tkabbir tal-weraq

L-ABA jiġi prodott fl-għeruq u l-weraq biex ilaħħaq ma' diversi stress ambjentali. Fl-ambjent tal-għeruq, ir-rispons tipiku għall-istress huwa l-għeluq tal-istomi, li jinvolvi l-formazzjoni tal-ABA. Qabel ma l-istomi jingħalqu, il-parti ta' fuq tal-pjanta titlef il-pressjoni tan-nefħa, il-weraq ta' fuq jidbiel, u l-effiċjenza fotosintetika tista' wkoll tonqos. Ħafna studji wrew li l-istomi jirrispondu għaż-żieda fil-konċentrazzjoni tal-ABA fl-apoplast billi jingħalqu, jiġifieri, il-kontenut totali tal-ABA f'dawk li mhumiex weraq billi jirrilaxxaw ABA intraċellulari, il-pjanti jistgħu jżidu l-konċentrazzjoni tal-ABA tal-apoplast malajr ħafna. Meta l-pjanti jkunu taħt stress ambjentali, jibdew jirrilaxxaw ABA fiċ-ċelloli, u s-sinjal tar-rilaxx tal-għeruq jista' jiġi trasmess f'minuti minflok sigħat. Iż-żieda fl-ABA fit-tessut tal-weraq tista' tnaqqas it-titwil tal-ħajt taċ-ċellula u twassal għat-tnaqqis fit-titwil tal-weraq. Effett ieħor tal-ipoksja huwa li l-ħajja tal-weraq titqassar, li jaffettwa l-weraq kollha. L-ipoksja ġeneralment twassal għat-tnaqqis fit-trasport taċ-ċitokinina u n-nitrat. Nuqqas ta' nitroġenu jew ċitokinina se jqassar il-ħin ta' manutenzjoni taż-żona tal-weraq u jwaqqaf it-tkabbir tal-friegħi u l-weraq fi ftit jiem.

Ottimizzazzjoni tal-ambjent tal-ossiġnu tas-sistema tal-għeruq tal-għelejjel

Il-karatteristiċi tas-sottostrat huma deċiżivi għad-distribuzzjoni tal-ilma u l-ossiġnu. Il-konċentrazzjoni tal-ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq tal-ħxejjex tas-serra hija prinċipalment relatata mal-kapaċità taż-żamma tal-ilma tas-sottostrat, it-tisqija (id-daqs u l-frekwenza), l-istruttura tas-sottostrat u t-temperatura tal-istrixxa tas-sottostrat. L-attività tal-għeruq tista' tinżamm fl-aħjar stat biss meta l-kontenut tal-ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq ikun mill-inqas 'il fuq minn 10% (4~5mg/L).

Is-sistema tal-għeruq tal-għelejjel hija importanti ħafna għat-tkabbir tal-pjanti u r-reżistenza għall-mard tal-pjanti. L-ilma u n-nutrijenti jiġu assorbiti skont il-bżonnijiet tal-pjanti. Madankollu, il-livell ta' ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq jiddetermina fil-parti l-kbira l-effiċjenza tal-assorbiment tan-nutrijenti u l-ilma u l-kwalità tas-sistema tal-għeruq. Livell suffiċjenti ta' ossiġnu fl-ambjent tas-sistema tal-għeruq jista' jiżgura s-saħħa tas-sistema tal-għeruq, sabiex il-pjanti jkollhom reżistenza aħjar għall-mikro-organiżmi patoġeniċi (Figura 3). Livell adegwat ta' ossiġnu fis-sottostrat jimminimizza wkoll ir-riskju ta' kundizzjonijiet anerobiċi, u b'hekk jimminimizza r-riskju ta' mikro-organiżmi patoġeniċi.

Konsum tal-ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq

Il-konsum massimu ta' ossiġnu tal-għelejjel jista' jkun għoli daqs 40mg/m2/siegħa (il-konsum jiddependi fuq l-għelejjel). Skont it-temperatura, l-ilma tat-tisqija jista' jkun fih sa 7~8mg/L ta' ossiġnu (Figura 4). Biex jintlaħqu 40 mg, iridu jingħataw 5L ta' ilma kull siegħa biex jissodisfaw id-domanda għall-ossiġnu, iżda fil-fatt, l-ammont ta' irrigazzjoni f'ġurnata waħda jista' ma jintlaħaqx. Dan ifisser li l-ossiġnu pprovdut mill-irrigazzjoni għandu biss rwol żgħir. Il-biċċa l-kbira tal-provvista tal-ossiġnu tilħaq iż-żona tal-għeruq permezz tal-pori fil-matriċi, u l-kontribuzzjoni tal-provvista tal-ossiġnu permezz tal-pori hija għolja daqs 90%, skont il-ħin tal-ġurnata. Meta l-evaporazzjoni tal-pjanti tilħaq il-massimu, l-ammont ta' irrigazzjoni jilħaq ukoll il-massimu, li huwa ekwivalenti għal 1~1.5L/m2/siegħa. Jekk l-ilma tat-tisqija jkun fih 7mg/L ossiġnu, se jipprovdi 7~11mg/m2/siegħa ta' ossiġnu għaż-żona tal-għeruq. Dan huwa ekwivalenti għal 17%~25% tad-domanda. Naturalment, dan japplika biss għas-sitwazzjoni fejn l-ilma tat-tisqija fqir fl-ossiġnu fis-sottostrat jiġi sostitwit b'ilma tat-tisqija frisk.

Minbarra l-konsum tal-għeruq, il-mikroorganiżmi fl-ambjent tal-għeruq jikkunsmaw ukoll l-ossiġnu. Huwa diffiċli li dan jiġi kwantifikat għaliex ma sar l-ebda kejl f'dan ir-rigward. Peress li sottostrati ġodda jiġu sostitwiti kull sena, jista' jiġi preżunt li l-mikroorganiżmi għandhom rwol relattivament żgħir fil-konsum tal-ossiġnu.

Ottimizza t-temperatura ambjentali tal-għeruq

It-temperatura ambjentali tas-sistema tal-għeruq hija importanti ħafna għat-tkabbir u l-funzjoni normali tas-sistema tal-għeruq, u hija wkoll fattur importanti li jaffettwa l-assorbiment tal-ilma u n-nutrijenti mis-sistema tal-għeruq.

Temperatura baxxa wisq tas-sottostrat (temperatura tal-għeruq) tista' twassal għal diffikultà fl-assorbiment tal-ilma. F'5℃, l-assorbiment huwa 70% ~ 80% inqas milli f'20℃. Jekk temperatura baxxa tas-sottostrat tkun akkumpanjata minn temperatura għolja, dan iwassal għal dbiel tal-pjanta. L-assorbiment tal-joni ovvjament jiddependi mit-temperatura, li tinibixxi l-assorbiment tal-joni f'temperatura baxxa, u s-sensittività ta' elementi nutrittivi differenti għat-temperatura hija differenti.

Temperatura tas-sottostrat għolja wisq hija wkoll inutli, u tista' twassal għal sistema ta' għeruq kbira wisq. Fi kliem ieħor, hemm distribuzzjoni żbilanċjata ta' materja niexfa fil-pjanti. Minħabba li s-sistema tal-għeruq hija kbira wisq, se jseħħ telf bla bżonn permezz tar-respirazzjoni, u din il-parti tal-enerġija mitlufa setgħet intużat għall-parti tal-ħsad tal-pjanta. F'temperatura tas-sottostrat ogħla, il-kontenut ta' ossiġnu maħlul huwa aktar baxx, li għandu impatt ħafna akbar fuq il-kontenut ta' ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq milli l-ossiġnu kkunsmat mill-mikroorganiżmi. Is-sistema tal-għeruq tikkonsma ħafna ossiġnu, u saħansitra twassal għal ipoksja fil-każ ta' sottostrat jew struttura tal-ħamrija fqira, u b'hekk tnaqqas l-assorbiment tal-ilma u l-joni.

Żomm kapaċità raġonevoli taż-żamma tal-ilma tal-matriċi.

Hemm korrelazzjoni negattiva bejn il-kontenut tal-ilma u l-perċentwal tal-kontenut tal-ossiġnu fil-matriċi. Meta l-kontenut tal-ilma jiżdied, il-kontenut tal-ossiġnu jonqos, u viċi versa. Hemm firxa kritika bejn il-kontenut tal-ilma u l-ossiġnu fil-matriċi, jiġifieri, kontenut ta' ilma ta' 80% ~ 85% (Figura 5). Iż-żamma fit-tul ta' kontenut ta' ilma 'l fuq minn 85% fis-sottostrat se taffettwa l-provvista tal-ossiġnu. Il-biċċa l-kbira tal-provvista tal-ossiġnu (75% ~ 90%) isseħħ permezz tal-pori fil-matriċi.

Suppliment ta' irrigazzjoni għall-kontenut ta' ossiġnu fis-sottostrat

Aktar dawl tax-xemx iwassal għal konsum ogħla ta' ossiġnu u konċentrazzjoni aktar baxxa ta' ossiġnu fl-għeruq (Figura 6), u aktar zokkor iżid il-konsum tal-ossiġnu bil-lejl. It-traspirazzjoni hija qawwija, l-assorbiment tal-ilma huwa kbir, u hemm aktar arja u aktar ossiġnu fis-sottostrat. Jista' jidher mix-xellug tal-Figura 7 li l-kontenut ta' ossiġnu fis-sottostrat jiżdied xi ftit wara l-irrigazzjoni bil-kundizzjoni li l-kapaċità taż-żamma tal-ilma tas-sottostrat tkun għolja u l-kontenut tal-arja jkun baxx ħafna. Kif muri fuq il-lemin tal-figura 7, bil-kundizzjoni ta' illuminazzjoni relattivament aħjar, il-kontenut tal-arja fis-sottostrat jiżdied minħabba aktar assorbiment tal-ilma (l-istess ħinijiet ta' irrigazzjoni). L-influwenza relattiva tal-irrigazzjoni fuq il-kontenut tal-ossiġnu fis-sottostrat hija ħafna inqas mill-kapaċità taż-żamma tal-ilma (kontenut tal-arja) fis-sottostrat.

Iddiskuti

Fil-produzzjoni attwali, il-kontenut ta' ossiġnu (arja) fl-ambjent tal-għeruq tal-għelejjel jiġi injorat faċilment, iżda huwa fattur importanti biex jiġi żgurat it-tkabbir normali tal-għelejjel u l-iżvilupp b'saħħtu tal-għeruq.

Sabiex jinkiseb l-akbar rendiment matul il-produzzjoni tal-għelejjel, huwa importanti ħafna li l-ambjent tas-sistema tal-għeruq jiġi protett fl-aħjar kundizzjoni kemm jista' jkun. Studji wrew li l-O₂Kontenut fl-ambjent tas-sistema tal-għeruq taħt l-4mg/L se jkollu impatt negattiv fuq it-tkabbir tal-għelejjel. L-O₂Il-kontenut fl-ambjent tal-għeruq huwa prinċipalment influwenzat mill-irrigazzjoni (ammont u frekwenza tal-irrigazzjoni), l-istruttura tas-sottostrat, il-kontenut tal-ilma tas-sottostrat, is-serra u t-temperatura tas-sottostrat, u mudelli differenti ta' tħawwil se jkunu differenti. L-alka u l-mikro-organiżmi għandhom ukoll ċerta relazzjoni mal-kontenut tal-ossiġnu fl-ambjent tal-għeruq tal-għelejjel idroponiċi. L-ipoksja mhux biss tikkawża l-iżvilupp bil-mod tal-pjanti, iżda żżid ukoll il-pressjoni tal-patoġeni tal-għeruq (pythium, phytophthora, fusarium) fuq it-tkabbir tal-għeruq.

L-istrateġija tal-irrigazzjoni għandha influwenza sinifikanti fuq l-O₂kontenut fis-sottostrat, u huwa wkoll mod aktar kontrollabbli fil-proċess tat-tħawwil. Xi studji dwar it-tħawwil tal-ward sabu li ż-żieda bil-mod tal-kontenut tal-ilma fis-sottostrat (filgħodu) tista' tikseb stat aħjar ta' ossiġnu. Fis-sottostrat b'kapaċità baxxa ta' żamma tal-ilma, is-sottostrat jista' jżomm kontenut għoli ta' ossiġnu, u fl-istess ħin, huwa meħtieġ li tiġi evitata d-differenza fil-kontenut tal-ilma bejn is-sottostrati permezz ta' frekwenza ogħla ta' irrigazzjoni u intervall iqsar. Iktar ma tkun baxxa l-kapaċità taż-żamma tal-ilma tas-sottostrati, iktar tkun kbira d-differenza bejn is-sottostrati. Sottostrat niedi, frekwenza aktar baxxa ta' irrigazzjoni u intervall itwal jiżguraw aktar sostituzzjoni tal-arja u kundizzjonijiet favorevoli tal-ossiġnu.

Id-drenaġġ tas-sottostrat huwa fattur ieħor li għandu influwenza kbira fuq ir-rata ta' tiġdid u l-gradjent tal-konċentrazzjoni tal-ossiġnu fis-sottostrat, skont it-tip u l-kapaċità taż-żamma tal-ilma tas-sottostrat. Il-likwidu tat-tisqija m'għandux jibqa' fil-qiegħ tas-sottostrat għal żmien twil wisq, iżda għandu jiġi skarikat malajr sabiex l-ilma tat-tisqija arrikkit bl-ossiġnu frisk ikun jista' jerġa' jilħaq il-qiegħ tas-sottostrat. Il-veloċità tad-drenaġġ tista' tiġi influwenzata minn xi miżuri relattivament sempliċi, bħall-gradjent tas-sottostrat fid-direzzjonijiet lonġitudinali u tal-wisa'. Iktar ma jkun kbir il-gradjent, iktar tkun mgħaġġla l-veloċità tad-drenaġġ. Sottostrati differenti għandhom fetħiet differenti u n-numru ta' ħruġ huwa wkoll differenti.

TMIEM

[informazzjoni taċ-ċitazzjoni]

Xie Yuanpei. Effetti tal-kontenut ta' ossiġnu ambjentali fl-għeruq tal-għelejjel tas-serra fuq it-tkabbir tal-għelejjel [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022,42(31):21-24.