Tecnulugia di l'ingegneria agricula di u giardinaggiu in serra Publicatu in Pechino à 17:30 u 13 di ghjennaghju di u 2023.

L'absorzione di a maiò parte di l'elementi nutrienti hè un prucessu strettamente ligatu à l'attività metabolica di e radiche di a pianta.Questi prucessi necessitanu energia generata da a respirazione di e cellule radicali, è l'absorzione di l'acqua hè ancu regulata da a temperatura è a respirazione, è a respirazione precisa a participazione di l'ossigenu, cusì l'ossigenu in l'ambiente radicali hà un impattu vitale nantu à u crescita normale di i culturi.U cuntenutu di l'ossigenu dissolutu in l'acqua hè influinzatu da a temperatura è a salinità, è a struttura di u sustrato determina u cuntenutu di l'aria in l'ambiente radicali.L'irrigazione hà una grande diferenza in u rinnuvamentu è u supplementu di u cuntenutu di l'ossigenu in sustrati cù diversi stati di cuntenutu di l'acqua.Ci sò parechji fatturi per ottimisà u cuntenutu di l'ossigenu in l'ambiente radicali, ma u gradu di influenza di ogni fattore hè assai diversu.Mantene a capacità di mantene l'acqua di sustrato raghjone (cuntenutu d'aria) hè a premessa di mantene un altu cuntenutu di ossigenu in l'ambiente radicali.

Effetti di a temperatura è a salinità nantu à u cuntenutu di l'ossigenu saturatu in suluzione

U cuntenutu di l'ossigenu dissolutu in l'acqua

L'ossigenu dissolutu hè dissolutu in l'ossigenu unbound o liberu in l'acqua, è u cuntenutu di l'ossigenu dissolutu in l'acqua righjunghji u massimu à una certa temperatura, chì hè u cuntenutu di l'ossigenu saturatu.U cuntenutu di l'ossigenu saturatu in l'acqua cambia cù a temperatura, è quandu a temperatura aumenta, u cuntenutu di l'ossigenu diminuite.U cuntenutu di l'ossigenu saturatu di l'acqua chjara hè più altu ch'è quellu di l'acqua di mare chì cuntene u salinu (Figura 1), cusì u cuntenutu di l'ossigenu saturatu di suluzioni di nutrienti cù diverse concentrazioni serà diversu.

Trasportu di l'ossigenu in a matrice

L'ossigenu chì e razzi di i culturi di serra pò uttene da a suluzione nutritiva deve esse in un statu liberu, è l'ossigenu hè trasportatu in u sustrato per l'aire è l'acqua è l'acqua intornu à e radichi.Quandu hè in equilibriu cù u cuntenutu di l'ossigenu in l'aria à una certa temperatura, l'ossigenu dissolutu in l'acqua righjunghji u massimu, è u cambiamentu di u cuntenutu di l'ossigenu in l'aria porta à u cambiamentu proporzionale di u cuntenutu di l'ossigenu in l'acqua.

Effetti di l'ipoxia stress in l'ambiente radicali nantu à i culturi

Cause di ipoxia radicali

Ci hè parechje ragiuni per quessa chì u risicu di l'ipoxia in i sistemi idroponichi è di colti di sustrato hè più altu in l'estiu.Prima di tuttu, u cuntenutu di l'ossigenu saturatu in l'acqua diminuirà quandu a temperatura aumenta.Siconda, l'ossigenu necessariu per mantene a crescita di a radica aumenta cù l'aumentu di a temperatura.Inoltre, a quantità di assorbimentu di nutrienti hè più altu in l'estiu, cusì a dumanda di l'ossigenu per l'assorbimentu di nutrienti hè più altu.Porta à a diminuzione di u cuntenutu di l'ossigenu in l'ambiente radicali è a mancanza di supplementu efficace, chì porta à l'ipoxia in l'ambiente radicali.

Assorbimentu è crescita

L'assorbimentu di a maiò parte di i nutrienti essenziali dipende di i prucessi strettamente ligati à u metabolismu radicali, chì necessitanu l'energia generata da a respirazione di e cellule radicali, vale à dì a descomposizione di i prudutti fotosintesi in presenza di l'ossigenu.I studii anu dimustratu chì 10% ~ 20% di l'assimilati totali di e piante di tomate sò usati in e radiche, 50% di quali sò usati per l'absorzione di ioni di nutrienti, 40% per a crescita è solu 10% per mantenimentu.I radichi anu da truvà l'ossigenu in l'ambiente direttu induve liberanu CO₂.In cundizioni anaerobiche causate da una ventilazione povera in sustrati è idroponichi, l'ipoxia affetta l'assorbimentu di l'acqua è di i nutrienti.L'ipoxia hà una risposta rapida à l'assorbimentu attivu di nutrienti, à dì i nitrati (NO₃^-), potassiu (K) è fosfatatu (PO₄^3-), chì interferiscenu cù l'absorzione passiva di calcium (Ca) è magnesiu (Mg).

A crescita di a radica di a pianta hà bisognu di energia, l'attività radicali normale hà bisognu di a cuncentrazione di l'ossigenu più bassu, è a cuncentrazione d'ossigenu sottu u valore COP diventa un fattore chì limita u metabolismu di e cellule radicali (ipoxia).Quandu u livellu di cuntenutu di l'ossigenu hè bassu, a crescita rallenta o ancu si ferma.Se l'ipoxia radicali parziale affetta solu i rami è e foglie, u sistema radicali pò cumpensà a parte di u sistema radicali chì ùn hè più attivu per qualchì mutivu aumentendu l'absorzione lucale.

U mecanismu metabolicu di a pianta dipende da l'ossigenu cum'è accettore di l'elettroni.Senza ossigenu, a produzzione di ATP si ferma.Senza ATP, u flussu di protoni da e radiche si ferma, a sapia di e cellule di e radiche diventeranu àcitu, è queste cellule mureranu in pocu ore.L'ipoxia tempurale è di corta durazione ùn pruvucarà micca un stress nutrizionale irreversibile in e piante.A causa di u mecanismu di "respirazione di nitrati", pò esse una adattazione à cortu termine per affruntà l'ipoxia cum'è una manera alternativa durante l'ipoxia radicali.In ogni casu, l'ipoxia à longu andà porta à una crescita lenta, una diminuzione di l'area di foglia è una diminuzione di u pesu frescu è seccu, chì portanu à una diminuzione significativa di u rendiment di i culturi.

Etilene

I pianti formanu etilene in situ sottu assai stress.Di solitu, l'etilene hè sguassatu da e radiche diffusendu in l'aria di a terra.Quandu si trova l'acqua, a furmazione di etilene ùn solu cresce, ma ancu a diffusione serà ridutta assai perchè e razzi sò circundati da l'acqua.L'aumentu di a cuncentrazione d'etilene porta à a furmazione di tissutu d'aerazione in e radiche (Figura 2).L'etilene pò ancu pruvucà a senescenza di foglie, è l'interazzione trà l'etilene è l'auxina aumenterà a furmazione di razzi adventitious.

U stress di l'ossigenu porta à a crescita di foglie diminuite

L'ABA hè pruduciutu in radiche è foglie per affruntà diversi stress ambientali.In l'ambienti radicali, a risposta tipica à u stress hè u chjusu stomaticu, chì implica a furmazione di ABA.Prima chì i stomate sò chjusi, a cima di a pianta perde a pressione di inzuccarazione, a cima di e foglie s'avvicina, è l'efficienza fotosintetica pò ancu diminuite.Parechji studii anu dimustratu chì i stomata rispundenu à l'aumentu di a cuncentrazione di ABA in apoplast per chjude, vale à dì, u cuntenutu tutale di ABA in non-foglie liberando ABA intracellulare, i pianti ponu aumentà a cuncentrazione di apoplast ABA assai rapidamente.Quandu i pianti sò sottu stress ambientali, cumincianu à liberà ABA in i celi, è u signale di liberazione di a radica pò esse trasmessa in minuti invece di ore.L'aumentu di l'ABA in u tessulu di a foglia pò riduce l'allungamentu di u muru cellulare è porta à a diminuzione di l'allungamentu di a foglia.Un altru effettu di l'ipoxia hè chì a vita di e foglie hè scurciata, chì afectarà tutte e foglie.L'ipoxia generalmente porta à a diminuzione di u trasportu di citokinina è di nitrati.A mancanza di nitrogenu o di citokinina accurtà u tempu di mantenimentu di l'area di a foglia è impedisce a crescita di rami è foglie in pochi ghjorni.

Ottimizza l'ambiente di l'ossigenu di u sistema radicali di culturi

E caratteristiche di u sustrato sò decisive per a distribuzione di l'acqua è l'ossigenu.A cuncentrazione di l'ossigenu in l'ambiente radicali di i vegetali in serra hè principalmente ligata à a capacità di mantene l'acqua di u sustrato, l'irrigazione (taglia è frequenza), a struttura di u sustrato è a temperatura di a striscia di sustrato.Solu quandu u cuntenutu di l'ossigenu in l'ambiente radicali hè almenu above10% (4 ~ 5mg / L) l'attività radicali pò esse mantinuta in u megliu statu.

U sistema radicali di i culturi hè assai impurtante per a crescita di e piante è a resistenza à e malatie di e piante.L'acqua è i nutrienti seranu assorbiti sicondu i bisogni di e piante.In ogni casu, u livellu di l'ossigenu in l'ambiente radicali determina largamente l'efficienza di l'absorzione di nutrienti è l'acqua è a qualità di u sistema radicali.U nivellu di l'ossigenu suffirenziu in l'ambienti di u sistema radicali pò assicurà a salute di u sistema radicali, perchè e piante anu megliu resistenza à i microorganismi patogeni (Figura 3).U nivellu d'ossigenu adattatu in u sustrato minimizza ancu u risicu di cundizioni anaerobichi, minimizendu cusì u risicu di microorganismi patogeni.

U cunsumu d'ossigenu in l'ambiente radicali

U cunsumu massimu di l'ossigenu di i culturi pò esse altu cum'è 40mg/m2/h (u cunsumu dipende di i culturi).Sicondu a temperatura, l'acqua di irrigazione pò cuntene finu à 7 ~ 8mg/L d'ossigenu (Figura 4).Per ghjunghje à 40 mg, 5L d'acqua deve esse datu ogni ora per risponde à a dumanda di l'ossigenu, ma in fattu, a quantità di irrigazione in un ghjornu pò esse micca ghjunghje.Questu significa chì l'ossigenu furnitu da l'irrigazione ghjoca solu un rolu chjucu.A maiò parte di u suministru di l'ossigenu righjunghji a zona radicali per i pori in a matrice, è a cuntribuzione di l'oxigenu di l'ossigenu à traversu i pori hè finu à u 90%, secondu l'ora di u ghjornu.Quandu l'evaporazione di e piante righjunghji u massimu, a quantità di irrigazione righjunghji ancu u massimu, chì hè equivalente à 1 ~ 1.5L / m2 / h.Se l'acqua di irrigazione cuntene 7mg/L d'ossigenu, furnisce 7 ~ 11mg/m2/h d'ossigenu per a zona radicali.Questu hè equivalente à 17% ~ 25% di a dumanda.Di sicuru, questu solu s'aplica à a situazione chì l'acqua di irrigazione povera d'ossigenu in u sustrato hè sustituitu da l'acqua di irrigazione fresca.

In più di u cunsumu di e radichi, i microorganismi in l'ambienti radicali cunsumanu ancu l'ossigenu.Hè difficiuli di quantificà questu perchè nisuna misurazione hè stata fatta in questu rispettu.Siccomu i sustrati novi sò rimpiazzati ogni annu, si pò assume chì i microorganismi ghjucanu un rolu relativamente chjucu in u cunsumu d'ossigenu.

Optimizà a temperatura ambientale di e radichi

A temperatura ambientale di u sistema radicali hè assai impurtante per a crescita normale è a funzione di u sistema radicali, è hè ancu un fattore impurtante chì afecta l'absorzione di l'acqua è i nutrienti da u sistema radicali.

A temperatura di u sustrato troppu bassu (temperatura radicali) pò purtà à difficultà in l'absorzione di l'acqua.À 5 ℃, l'assorbimentu hè 70% ~ 80% più bassu cà à 20 ℃.Se a temperatura di u sustrato bassu hè accumpagnata da una temperatura alta, portarà à u marchimentu di a pianta.L'assorbimentu di ioni dipende ovviamente da a temperatura, chì impedisce l'assorbimentu di ioni à bassa temperatura, è a sensibilità di diversi elementi nutrienti à a temperatura hè diversa.

A temperatura di u sustrato troppu altu hè ancu inutile, è pò purtà à un sistema radicali troppu grande.In altri palori, ci hè una distribuzione sbilanciata di materia secca in i pianti.Perchè u sistema radicali hè troppu grande, pèrdite innecessarii saranu per via di a respirazione, è sta parte di l'energia persa puderia esse usata per a parti di cugliera di a pianta.À a temperatura di u sustrato più altu, u cuntenutu di l'ossigenu dissolutu hè più bassu, chì hà un impattu assai più grande nantu à u cuntenutu di l'ossigenu in l'ambiente radicali cà l'ossigenu cunsumatu da i microorganismi.U sistema radicali cunsuma assai ossigenu, è ancu porta à l'ipoxia in u casu di sustrato poveru o struttura di a terra, riducendu cusì l'absorzione di l'acqua è i ioni.

Mantene a capacità raghjone di mantene l'acqua di a matrice.

Ci hè una correlazione negativa trà u cuntenutu di l'acqua è u cuntenutu percentuale di l'ossigenu in a matrice.Quandu u cuntenutu di l'acqua aumenta, u cuntenutu di l'ossigenu diminuite, è vice versa.Ci hè un intervallu criticu trà u cuntenutu di l'acqua è l'ossigenu in a matrice, vale à dì, 80% ~ 85% di cuntenutu d'acqua (Figura 5).U mantenimentu longu di u cuntenutu di l'acqua sopra u 85% in u sustrato affettarà u supply d'ossigenu.A maiò parte di u fornimentu d'ossigenu (75% ~ 90%) hè attraversu i pori in a matrice.

Supplementu di irrigazione à u cuntenutu di l'ossigenu in u sustrato

A più lumera di u sole porta à un cunsumu d'ossigenu più altu è una concentrazione d'ossigenu più bassa in e radiche (Figura 6), è più zuccaru farà u cunsumu d'ossigenu più altu di notte.A transpirazione hè forte, l'absorzione di l'acqua hè grande, è ci hè più aria è più ossigenu in u sustrato.Pò esse vistu da a manca di a Figura 7 chì u cuntenutu di l'ossigenu in u sustrato aumenterà ligeramente dopu l'irrigazione sottu a cundizione chì a capacità di mantene l'acqua di u sustrato hè alta è u cuntenutu di l'aire hè assai bassu.Comu mostra à a diritta di fig.7, sottu a cundizione di illuminazione relativamente megliu, u cuntenutu di l'aria in u sustrato aumenta per via di più absorption d'acqua (stessi tempi di irrigazione).L'influenza relativa di l'irrigazione nantu à u cuntenutu di l'ossigenu in u sustrato hè assai menu di a capacità di mantene l'acqua (cuntenutu d'aria) in u sustrato.

Discute

In a pruduzzione attuale, u cuntenutu di l'ossigenu (aria) in l'ambiente radicali di a cultura hè facilmente ignoratu, ma hè un fattore impurtante per assicurà a crescita normale di i culturi è u sviluppu sanu di e radiche.

Per ottene u rendiment massimu durante a pruduzzioni di culturi, hè assai impurtante per prutezzione di l'ambienti di u sistema radicali in a megliu cundizione quantu pussibule.I studii anu dimustratu chì l'O₂cuntenutu in l'ambienti di u sistema radicali sottu 4mg / L avarà un impattu negativu nantu à a crescita di i culturi.L'O₂u cuntenutu in l'ambienti radicali hè influenzatu principarmenti da l'irrigazione (quantità di irrigazione è frequenza), a struttura di u sustrato, u cuntenutu di l'acqua di u sustrato, a temperatura di a serra è a temperatura di u sustrato, è i mudelli di piantazione diffirenti seranu diffirenti.L'alga è i microorganisimi anu ancu una certa relazione cù u cuntenutu di l'ossigenu in l'ambienti radicali di i culturi idroponichi.L'ipoxia ùn solu pruvucarà u sviluppu lento di e piante, ma ancu aumenta a pressione di i patogeni radicali (pythium, phytophthora, fusarium) nantu à a crescita radicali.

A strategia di irrigazione hà una influenza significativa nantu à l'O₂cuntenutu in u sustrato, è hè ancu un modu più cuntrullable in u prucessu di piantazione.Certi studii di piantazione di rosula anu truvatu chì l'aumentu lentamente di u cuntenutu di l'acqua in u sustrato (a matina) pò ottene un statu di ossigenu megliu.In u sustrato cù poca capacità di mantene l'acqua, u sustrato pò mantene un altu cuntenutu di l'ossigenu, è à u stessu tempu, hè necessariu di evitari a diffarenza di u cuntenutu di l'acqua trà i sustrati per una freccia di irrigazione più alta è intervalli più brevi.A più bassa a capacità di mantene l'acqua di i sustrati, più grande a diffarenza trà i sustrati.U sustrato umitu, a freccia di irrigazione più bassa è l'intervallu più longu assicuranu più rimpiazzamentu di l'aria è cundizioni favurevuli di l'ossigenu.

U drenaje di u sustrato hè un altru fattore chì hà una grande influenza nantu à a tarifa di rinnuvamentu è u gradiente di cuncentrazione di l'ossigenu in u sustrato, secondu u tipu è a capacità di mantene l'acqua di u sustrato.U liquidu di irrigazione ùn deve micca stà à u fondu di u sustrato per troppu longu, ma deve esse scaricatu rapidamente per chì l'acqua fresca di irrigazione arricchita d'ossigenu pò ghjunghje à u fondu di u sustrato di novu.A rapidità di drenagiu pò esse influinzata da qualchi misure relativamente simplici, cum'è u gradiente di u sustrato in a direzzione longitudinale è larga.Più grande hè u gradiente, più veloce hè a velocità di drenaje.Diversi sustrati anu diverse aperture è u numeru di sbocchi hè ancu diversu.

FINI

[Informazioni di citazione]

Xie Yuanpei.Effetti di u cuntenutu di l'ossigenu ambientale in i radichi di i culturi di serra nantu à a crescita di culturi [J].Tecnulugia di l'Ingenieria Agricola, 2022,42 (31): 21-24.