Ang teknolohiya sa pang-agrikultura nga engineering sa greenhouse gardeningGipatik sa Beijing sa 17:30 sa Enero 13, 2023.

Ang pagsuyup sa kadaghanan nga mga elemento sa sustansya usa ka proseso nga suod nga may kalabotan sa mga kalihokan sa metaboliko sa mga gamot sa tanum.Kini nga mga proseso nanginahanglan kusog nga namugna pinaagi sa pagginhawa sa mga selula sa ugat, ug ang pagsuyup sa tubig gikontrol usab sa temperatura ug pagginhawa, ug ang pagginhawa nanginahanglan pag-apil sa oksiheno, busa ang oxygen sa gamut nga palibot adunay hinungdanon nga epekto sa normal nga pagtubo sa mga tanum.Ang natunaw nga oxygen nga sulud sa tubig naapektuhan sa temperatura ug kaparat, ug ang istruktura sa substrate nagtino sa sulud sa hangin sa gamut nga palibot.Ang irigasyon adunay daghang kalainan sa pagbag-o ug pagdugang sa sulud sa oxygen sa mga substrate nga adunay lainlaing mga estado sa sulud sa tubig.Adunay daghang mga hinungdan aron ma-optimize ang sulud sa oxygen sa gamut nga palibot, apan ang lebel sa impluwensya sa matag hinungdan magkalainlain.Ang pagmintinar sa makatarunganon nga substrate nga kapasidad sa paghawid sa tubig (air content) mao ang pasiuna sa pagmintinar sa taas nga oxygen nga sulod sa gamut nga palibot.

Epekto sa temperatura ug kaparat sa saturated oxygen content sa solusyon

Dissolved oxygen content sa tubig

Ang natunaw nga oksiheno matunaw sa dili mabug-atan o libre nga oxygen sa tubig, ug ang sulud sa natunaw nga oxygen sa tubig makaabut sa labing taas sa usa ka temperatura, nga mao ang sulud sa saturated oxygen.Ang saturated oxygen content sa tubig mausab sa temperatura, ug kon motaas ang temperatura, mokunhod ang oxygen content.Ang saturated oxygen content sa tin-aw nga tubig mas taas kaysa sa asin nga adunay sulod nga tubig sa dagat (Figure1), busa ang saturated oxygen content sa nutrient nga mga solusyon nga adunay lain-laing mga konsentrasyon magkalahi.

Pagdala sa oxygen sa matrix

Ang oksiheno nga makuha sa mga gamut sa greenhouse gikan sa sustansya nga solusyon kinahanglang anaa sa gawasnong kahimtang, ug ang oksiheno madala sa substrate pinaagi sa hangin ug tubig ug tubig sa palibot sa mga gamot.Kung naa kini sa panimbang nga adunay sulud nga oksiheno sa hangin sa usa ka gihatag nga temperatura, ang oxygen nga natunaw sa tubig moabot sa labing kataas, ug ang pagbag-o sa sulud sa oksiheno sa hangin magdala sa proporsyonal nga pagbag-o sa sulud sa oxygen sa tubig.

Mga epekto sa hypoxia stress sa gamut nga palibot sa mga tanum

Mga hinungdan sa root hypoxia

Adunay daghang mga hinungdan ngano nga ang peligro sa hypoxia sa hydroponics ug substrate cultivation system mas taas sa ting-init.Una sa tanan, ang saturated oxygen content sa tubig mokunhod samtang motaas ang temperatura.Ikaduha, ang oxygen nga gikinahanglan aron mapadayon ang pagtubo sa gamut nagdugang sa pagtaas sa temperatura.Dugang pa, ang gidaghanon sa pagsuyup sa sustansya mas taas sa ting-init, busa ang panginahanglan sa oksiheno alang sa pagsuyup sa sustansya mas taas.Kini modala ngadto sa pagkunhod sa oxygen sulod sa gamut palibot ug ang kakulang sa epektibo nga suplemento, nga mosangpot ngadto sa hypoxia sa gamut palibot.

Pagsuyop ug pagtubo

Ang pagsuyup sa labing hinungdanon nga mga sustansya nagdepende sa mga proseso nga suod nga may kalabotan sa metabolismo sa ugat, nga nanginahanglan kusog nga namugna pinaagi sa pagginhawa sa mga selula sa ugat, nga mao, ang pagkadunot sa mga produkto nga photosynthetic sa presensya sa oxygen.Gipakita sa mga pagtuon nga 10% ~ 20% sa kinatibuk-ang assimilates sa mga tanum nga kamatis gigamit sa mga gamot, 50% niini gigamit alang sa pagsuyup sa nutrient ion, 40% alang sa pagtubo ug 10% lamang alang sa pagpadayon.Ang mga gamot kinahanglang mangitag oksiheno sa direktang palibot diin ilang gibuhian ang CO₂.Ubos sa anaerobic nga kondisyon tungod sa dili maayo nga bentilasyon sa substrates ug hydroponics, ang hypoxia makaapekto sa pagsuyup sa tubig ug mga sustansya.Ang hypoxia adunay paspas nga pagtubag sa aktibo nga pagsuyup sa mga sustansya, nga mao ang nitrate (NO₃^-), potassium (K) ug phosphate (PO₄^3-), nga makabalda sa passive absorption sa calcium (Ca) ug magnesium (Mg).

Ang pagtubo sa gamut sa tanom nagkinahanglan og kusog, ang normal nga kalihokan sa gamut nagkinahanglan sa pinakaubos nga konsentrasyon sa oksiheno, ug ang konsentrasyon sa oksiheno ubos sa COP nga bili nahimong hinungdan nga naglimite sa metabolismo sa selula sa ugat (hypoxia).Kung ang lebel sa sulud sa oxygen ubos, ang pagtubo mohinay o bisan mohunong.Kung ang partial root hypoxia makaapekto lamang sa mga sanga ug mga dahon, ang gamut nga sistema mahimong mabayran ang bahin sa gamut nga sistema nga dili na aktibo tungod sa pipila ka rason pinaagi sa pagdugang sa lokal nga pagsuyup.

Ang mekanismo sa metaboliko sa tanum nagdepende sa oksiheno isip tigdawat sa elektron.Kung walay oxygen, ang produksiyon sa ATP mohunong.Kung walay ATP, ang pag-agos sa mga proton gikan sa mga gamot mohunong, ang duga sa selyula sa mga selyula sa ugat mahimong acidic, ug kini nga mga selyula mamatay sulod sa pipila ka oras.Ang temporaryo ug mubo nga panahon nga hypoxia dili hinungdan sa dili mabalik nga stress sa nutrisyon sa mga tanum.Tungod sa "nitrate respiration" nga mekanismo, kini mahimong usa ka hamubo nga panahon nga pagpahiangay sa pagsagubang sa hypoxia isip alternatibong paagi sa panahon sa root hypoxia.Bisan pa, ang dugay nga hypoxia mosangput sa hinay nga pagtubo, pagkunhod sa lugar sa dahon ug pagkunhod sa presko ug uga nga gibug-aton, nga mosangput sa usa ka hinungdanon nga pagkunhod sa ani sa ani.

Ethylene

Ang mga tanum maporma ang ethylene in situ ubos sa daghang kapit-os.Kasagaran, ang ethylene gikuha gikan sa mga gamot pinaagi sa pagsabwag sa hangin sa yuta.Kung mahitabo ang waterlogging, ang pagporma sa ethylene dili lamang modaghan, apan usab ang pagsabwag maminusan pag-ayo tungod kay ang mga gamot gilibutan sa tubig.Ang pagtaas sa konsentrasyon sa ethylene mosangpot sa pagkaporma sa aeration tissue sa mga gamot (Figure 2).Ang ethylene mahimo usab nga hinungdan sa pagkahinog sa dahon, ug ang interaksyon tali sa ethylene ug auxin makadugang sa pagporma sa mga ugat nga adventitious.

Ang stress sa oxygen nagdala sa pagkunhod sa pagtubo sa dahon

Ang ABA gihimo sa mga gamot ug dahon aron masagubang ang lainlaing mga kapit-os sa kinaiyahan.Sa gamut nga palibot, ang kasagaran nga tubag sa tensiyon mao ang pagsira sa stomata, nga naglakip sa pagporma sa ABA.Sa wala pa sirado ang stomata, ang tumoy sa tanum mawad-an sa presyur sa paghubag, ang tumoy nga mga dahon malaya, ug ang pagkaepektibo sa photosynthetic mahimo usab nga mokunhod.Daghang mga pagtuon ang nagpakita nga ang stomata motubag sa pagtaas sa konsentrasyon sa ABA sa apoplast pinaagi sa pagsira, nga mao, ang kinatibuk-ang sulod sa ABA sa dili mga dahon pinaagi sa pagpagawas sa intracellular ABA, ang mga tanum makadugang sa konsentrasyon sa apoplast ABA nga dali kaayo.Kung ang mga tanum ubos sa kapit-os sa kalikopan, magsugod sila sa pagpagawas sa ABA sa mga selyula, ug ang signal sa pagpagawas sa ugat mahimong mapasa sa mga minuto imbes sa mga oras.Ang pagtaas sa ABA sa tisyu sa dahon mahimo’g makunhuran ang pagpahaba sa dingding sa selyula ug hinungdan sa pagkunhod sa pagpalapad sa dahon.Ang laing epekto sa hypoxia mao nga ang gitas-on sa kinabuhi sa mga dahon gipamub-an, nga makaapekto sa tanan nga mga dahon.Ang hypoxia kasagaran mosangpot sa pagkunhod sa cytokinin ug nitrate transport.Ang kakulang sa nitroheno o cytokinin makapamubo sa oras sa pagmentinar sa luna sa dahon ug makapahunong sa pagtubo sa mga sanga ug dahon sulod sa pipila ka adlaw.

Pag-optimize sa oxygen nga palibot sa crop root system

Ang mga kinaiya sa substrate mahukmanon alang sa pag-apod-apod sa tubig ug oxygen.Ang konsentrasyon sa oxygen sa gamut nga palibot sa mga utanon sa greenhouse nag-una nga may kalabutan sa kapasidad sa paghawid sa tubig sa substrate, irigasyon (gidak-on ug frequency), istruktura sa substrate ug temperatura sa substrate.Lamang sa diha nga ang oksiheno sulod sa gamut palibot mao ang labing menos above10% (4~5mg/L) sa gamut kalihokan nga magpabilin sa labing maayo nga kahimtang.

Ang gamut nga sistema sa mga tanum hinungdanon kaayo alang sa pagtubo sa tanum ug pagbatok sa sakit sa tanum.Ang tubig ug mga sustansya masuhop sumala sa panginahanglan sa mga tanum.Bisan pa, ang lebel sa oxygen sa gamut nga palibot sa kadaghanan nagtino sa kahusayan sa pagsuyup sa mga sustansya ug tubig ug ang kalidad sa sistema sa gamut.Ang igo nga lebel sa oxygen sa palibot sa gamut nga sistema makasiguro sa kahimsog sa gamut nga sistema, aron ang mga tanum adunay mas maayo nga pagsukol sa mga pathogenic microorganism (Figure 3).Ang igo nga lebel sa oksiheno sa substrate makapamenos usab sa risgo sa anaerobic nga mga kondisyon, sa ingon mamenosan ang risgo sa pathogenic microorganisms.

Ang pagkonsumo sa oxygen sa gamut nga palibot

Ang labing taas nga konsumo sa oxygen sa mga tanum mahimong ingon ka taas sa 40mg/m2/h (ang konsumo nagdepende sa mga tanum).Depende sa temperatura, ang tubig sa irigasyon mahimong adunay sulod sa 7 ~ 8mg/L sa oxygen (Figure 4).Aron maabot ang 40 mg, ang 5L nga tubig kinahanglang ihatag kada oras aron matubag ang panginahanglan sa oksiheno, apan sa pagkatinuod, ang gidaghanon sa irigasyon sa usa ka adlaw mahimong dili maabot.Kini nagpasabot nga ang oksiheno nga gihatag pinaagi sa irigasyon adunay gamay ra nga papel.Kadaghanan sa suplay sa oksiheno nakaabot sa root zone pinaagi sa mga pores sa matrix, ug ang kontribusyon sa suplay sa oxygen pinaagi sa mga pores ingon ka taas sa 90%, depende sa oras sa adlaw.Kung ang pag-alisngaw sa mga tanum makaabot sa pinakataas, ang gidaghanon sa irigasyon makaabot usab sa maximum, nga katumbas sa 1 ~ 1.5L/m2/h.Kung ang tubig sa irigasyon adunay 7mg/L nga oxygen, maghatag kini og 7 ~ 11mg/m2/h oxygen para sa root zone.Katumbas kini sa 17%~25% sa panginahanglan.Siyempre, kini magamit lamang sa sitwasyon nga ang oxygen-kabus nga irigasyon nga tubig sa substrate gipulihan sa presko nga irigasyon nga tubig.

Gawas pa sa pagkonsumo sa mga gamot, ang mga microorganism sa gamut nga palibot nag-ut-ot usab sa oxygen.Lisud ang pag-ihap niini tungod kay wala’y pagsukod nga nahimo bahin niini.Tungod kay ang mga bag-ong substrate gipulihan matag tuig, mahimo nga hunahunaon nga ang mga microorganism adunay gamay nga papel sa pagkonsumo sa oxygen.

Pag-optimize sa temperatura sa palibot sa mga ugat

Ang temperatura sa kinaiyahan sa gamut nga sistema hinungdanon kaayo alang sa normal nga pagtubo ug pag-obra sa gamut nga sistema, ug kini usa usab ka hinungdanon nga hinungdan nga nakaapekto sa pagsuyup sa tubig ug mga sustansya sa sistema sa ugat.

Ang ubos kaayo nga temperatura sa substrate (root temperature) mahimong mosangpot sa kalisud sa pagsuyup sa tubig.Sa 5 ℃, ang pagsuyup mao ang 70% ~ 80% nga mas ubos kaysa sa 20 ℃.Kung ang ubos nga temperatura sa substrate giubanan sa taas nga temperatura, kini mosangpot sa pagkalaya sa tanum.Ang pagsuyup sa ion dayag nga nagdepende sa temperatura, nga nagpugong sa pagsuyup sa ion sa mubu nga temperatura, ug ang pagkasensitibo sa lainlaing mga elemento sa sustansya sa temperatura lahi.

Ang sobra ka taas nga temperatura sa substrate wala’y kapuslanan, ug mahimong mosangput sa labi ka dako nga sistema sa ugat.Sa laing pagkasulti, adunay dili balanse nga pag-apod-apod sa uga nga butang sa mga tanum.Tungod kay ang sistema sa gamut dako kaayo, ang wala kinahanglana nga mga pagkawala mahitabo pinaagi sa pagginhawa, ug kini nga bahin sa nawala nga kusog mahimo’g magamit alang sa pag-ani nga bahin sa tanum.Sa mas taas nga temperatura sa substrate, ang dissolved oxygen content mas ubos, nga adunay mas dako nga epekto sa oxygen content sa root environment kay sa oxygen nga gigamit sa microorganisms.Ang gamut nga sistema-ut-ut sa usa ka daghan sa oksiheno, ug bisan modala ngadto sa hypoxia sa kaso sa dili maayo nga substrate o yuta gambalay, sa ingon pagkunhod sa pagsuyup sa tubig ug mga ion.

Hupti ang makatarunganon nga kapasidad sa paghawid sa tubig sa matrix.

Adunay negatibo nga kalambigitan tali sa sulud sa tubig ug sa porsyento nga sulud sa oxygen sa matrix.Kung ang sulud sa tubig modaghan, ang sulud sa oxygen mikunhod, ug vice versa.Adunay usa ka kritikal nga sakup tali sa sulud sa tubig ug oxygen sa matrix, nga mao, 80% ~ 85% nga sulud sa tubig (Figure 5).Ang dugay nga pagpadayon sa sulud sa tubig nga labaw sa 85% sa substrate makaapekto sa suplay sa oxygen.Kadaghanan sa suplay sa oxygen (75% ~ 90%) pinaagi sa mga pores sa matrix.

Pagdugang sa irigasyon sa sulud sa oxygen sa substrate

Ang dugang nga kahayag sa adlaw magdala ngadto sa mas taas nga konsumo sa oksiheno ug mas ubos nga konsentrasyon sa oksiheno sa mga gamot (Figure 6), ug mas daghang asukar ang maghimo sa konsumo sa oxygen nga mas taas sa gabii.Kusog ang transpiration, dako ang pagsuyop sa tubig, ug mas daghan ang hangin ug mas daghang oxygen sa substrate.Makita gikan sa wala sa Figure 7 nga ang oxygen content sa substrate motaas og gamay human sa irigasyon ubos sa kondisyon nga ang water holding capacity sa substrate taas ug ang hangin nga content ubos kaayo.Ingon sa gipakita sa tuo sa fig.7, ubos sa kondisyon sa medyo mas maayo nga kahayag, ang hangin sulod sa substrate pagtaas tungod sa dugang nga tubig pagsuyup (sama nga irigasyon mga panahon).Ang relatibong impluwensya sa irigasyon sa oxygen content sa substrate mas ubos pa kay sa water holding capacity (air content) sa substrate.

Hisguti

Sa aktuwal nga produksiyon, ang sulod sa oxygen (hangin) sa crop root environment daling mataligam-an, apan kini usa ka importante nga butang aron masiguro ang normal nga pagtubo sa mga tanum ug ang himsog nga paglambo sa mga gamot.

Aron makuha ang labing taas nga ani sa panahon sa pagprodyus sa ani, hinungdanon kaayo nga mapanalipdan ang palibot sa gamut nga sistema sa labing kaayo nga kahimtang kutob sa mahimo.Gipakita sa mga pagtuon nga ang O₂ang sulod sa sistema sa gamut nga palibot ubos sa 4mg/L adunay negatibong epekto sa pagtubo sa tanom.Ang O₂Ang sulud sa gamut nga palibot labi nga naimpluwensyahan sa irigasyon (gidaghanon ug frequency sa irigasyon), istruktura sa substrate, sulud sa tubig sa substrate, temperatura sa greenhouse ug substrate, ug lainlain nga mga sumbanan sa pagtanum.Ang mga algae ug microorganisms usab adunay usa ka piho nga relasyon sa sulud sa oxygen sa gamut nga palibot sa mga tanum nga hydroponic.Ang hypoxia dili lamang hinungdan sa hinay nga pag-uswag sa mga tanum, apan nagdugang usab ang presyur sa mga pathogens sa gamut (pythium, phytophthora, fusarium) sa pagtubo sa gamut.

Ang estratehiya sa irigasyon adunay dakong impluwensya sa O₂sulod sa substrate, ug kini usab usa ka mas kontroladong paagi sa proseso sa pagpananom.Ang pipila ka mga pagtuon sa pagtanum sa rosas nakit-an nga ang hinay nga pagdugang sa sulud sa tubig sa substrate (sa buntag) mahimong makakuha usa ka labi ka maayo nga kahimtang sa oxygen.Sa substrate nga adunay ubos nga kapasidad sa paghawid sa tubig, ang substrate makapadayon sa taas nga sulod sa oksiheno, ug sa samang higayon, gikinahanglan nga likayan ang kalainan sa sulod sa tubig tali sa mga substrate pinaagi sa mas taas nga frequency sa irigasyon ug mas mubo nga agwat.Ang ubos nga kapasidad sa paghawid sa tubig sa mga substrate, mas dako ang kalainan tali sa mga substrate.Ang basa nga substrate, ubos nga frequency sa irigasyon ug mas taas nga agwat nagsiguro sa dugang nga pagpuli sa hangin ug paborableng kondisyon sa oksiheno.

Ang drainage sa substrate mao ang lain nga butang nga adunay usa ka dako nga impluwensya sa renewal rate ug ang oxygen konsentrasyon gradient sa substrate, depende sa matang ug tubig nga naghupot kapasidad sa substrate.Ang irigasyon nga likido kinahanglan dili magpabilin sa ilawom sa substrate sa dugay nga panahon, apan kinahanglan nga ihaw-as dayon aron ang presko nga tubig nga irigasyon nga adunay oksiheno makaabot pag-usab sa ilawom sa substrate.Ang katulin sa kanal mahimong maimpluwensyahan sa pipila ka yano nga mga lakang, sama sa gradient sa substrate sa longhitudinal ug gilapdon nga direksyon.Kon mas dako ang gradient, mas paspas ang drainage speed.Ang lainlaing mga substrate adunay lainlaing mga pag-abli ug ang gidaghanon sa mga outlet lahi usab.

KATAPUSAN

[citation information]

Xie Yuanpei.Epekto sa environmental oxygen content sa greenhouse crop roots sa crop growth [J].Agricultural Engineering Technology, 2022,42(31):21-24.