Teknolohiya sa inhenyeriya sa agrikultura sa pagpananom gamit ang greenhouse. Gipatik sa Beijing sa alas 5:30 sa hapon niadtong Enero 13, 2023.

Ang pagsuhop sa kadaghanan sa mga elemento sa sustansya usa ka proseso nga suod nga nalambigit sa mga kalihokan sa metabolismo sa mga gamot sa tanom. Kini nga mga proseso nanginahanglan og enerhiya nga namugna sa respirasyon sa mga selula sa gamot, ug ang pagsuhop sa tubig gi-regulate usab sa temperatura ug respirasyon, ug ang respirasyon nanginahanglan og partisipasyon sa oksiheno, busa ang oksiheno sa palibot sa gamot adunay hinungdanon nga epekto sa normal nga pagtubo sa mga tanom. Ang sulud sa natunaw nga oksiheno sa tubig apektado sa temperatura ug kaasinan, ug ang istruktura sa substrate ang nagtino sa sulud sa hangin sa palibot sa gamot. Ang irigasyon adunay dakong kalainan sa pagbag-o ug pagdugang sa sulud sa oksiheno sa mga substrate nga adunay lainlaing mga estado sa sulud sa tubig. Daghang mga hinungdan aron ma-optimize ang sulud sa oksiheno sa palibot sa gamot, apan ang lebel sa impluwensya sa matag hinungdan lahi kaayo. Ang pagpadayon sa makatarunganon nga kapasidad sa pagpugong sa tubig sa substrate (sulud sa hangin) mao ang sukaranan sa pagpadayon sa taas nga sulud sa oksiheno sa palibot sa gamot.

Mga epekto sa temperatura ug kaasinan sa saturated oxygen content sa solusyon

Ang sulud sa natunaw nga oksiheno sa tubig

Ang natunaw nga oksiheno matunaw sa wala mabugkos o libre nga oksiheno sa tubig, ug ang sulud sa natunaw nga oksiheno sa tubig moabot sa kinatas-ang lebel sa usa ka piho nga temperatura, nga mao ang saturated oxygen content. Ang saturated oxygen content sa tubig mausab uban sa temperatura, ug kung motaas ang temperatura, ang oxygen content mokunhod. Ang saturated oxygen content sa tin-aw nga tubig mas taas kaysa sa tubig sa dagat nga adunay asin (Figure1), busa ang saturated oxygen content sa mga solusyon sa sustansya nga adunay lainlaing konsentrasyon managlahi.

Pagdala sa oksiheno sa matrix

Ang oksiheno nga makuha sa mga gamot sa tanom sa greenhouse gikan sa solusyon sa sustansya kinahanglan nga anaa sa usa ka libre nga estado, ug ang oksiheno madala sa substrate pinaagi sa hangin ug tubig ug tubig sa palibot sa mga gamot. Kung kini anaa sa equilibrium sa sulud sa oksiheno sa hangin sa usa ka gihatag nga temperatura, ang oksiheno nga natunaw sa tubig makaabot sa kinatas-an, ug ang pagbag-o sa sulud sa oksiheno sa hangin mosangpot sa proporsyonal nga pagbag-o sa sulud sa oksiheno sa tubig.

Mga epekto sa hypoxia stress sa palibot sa gamot sa mga tanom

Mga hinungdan sa hypoxia sa ugat

Adunay daghang mga hinungdan ngano nga ang risgo sa hypoxia sa hydroponics ug substrate cultivation systems mas taas sa ting-init. Una sa tanan, ang saturated oxygen content sa tubig mokunhod samtang mosaka ang temperatura. Ikaduha, ang oxygen nga gikinahanglan aron mapadayon ang pagtubo sa gamot motaas uban sa pagtaas sa temperatura. Dugang pa, ang gidaghanon sa pagsuhop sa sustansya mas taas sa ting-init, busa ang panginahanglan sa oxygen alang sa pagsuhop sa sustansya mas taas. Kini mosangpot sa pagkunhod sa oxygen content sa palibot sa gamot ug sa kakulang sa epektibo nga suplemento, nga mosangpot sa hypoxia sa palibot sa gamot.

Pagsuhop ug pagtubo

Ang pagsuhop sa kadaghanan sa mga importanteng sustansya nagdepende sa mga proseso nga suod nga nalambigit sa metabolismo sa gamot, nga nanginahanglan sa enerhiya nga namugna sa respirasyon sa mga selula sa gamot, nga mao, ang pagkadunot sa mga produkto sa photosynthetic sa presensya sa oksiheno. Gipakita sa mga pagtuon nga 10% ~ 20% sa kinatibuk-ang assimilates sa mga tanom nga kamatis gigamit sa mga gamot, 50% niini gigamit alang sa pagsuhop sa mga ion sa sustansya, 40% alang sa pagtubo ug 10% lamang alang sa pagmentinar. Ang mga gamot kinahanglan nga mangita og oksiheno sa direkta nga palibot diin sila mopagawas og CO2.₂Ubos sa anaerobic nga mga kondisyon nga gipahinabo sa dili maayo nga bentilasyon sa mga substrate ug hydroponics, ang hypoxia makaapekto sa pagsuhop sa tubig ug mga sustansya. Ang hypoxia adunay paspas nga tubag sa aktibo nga pagsuhop 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 gamot sa tanom nagkinahanglan og enerhiya, ang normal nga kalihokan sa gamot nagkinahanglan sa labing ubos nga konsentrasyon sa oksiheno, ug ang konsentrasyon sa oksiheno nga ubos sa COP nga kantidad mahimong usa ka hinungdan nga naglimite sa metabolismo sa mga selula sa gamot (hypoxia). Kung ubos ang lebel sa sulud sa oksiheno, ang pagtubo mohinay o mohunong pa gani. Kung ang partial root hypoxia makaapekto lamang sa mga sanga ug dahon, ang sistema sa gamot makabawi sa bahin sa sistema sa gamot nga dili na aktibo sa bisan unsang hinungdan pinaagi sa pagdugang sa lokal nga pagsuhop.

Ang mekanismo sa metabolismo sa tanom nagdepende sa oksiheno isip tigdawat og electron. Kung walay oksiheno, mohunong ang produksiyon sa ATP. Kung walay ATP, mohunong ang paggawas sa mga proton gikan sa mga gamot, ang duga sa selula sa mga gamot mahimong acidic, ug kini nga mga selula mamatay sulod sa pipila ka oras. Ang temporaryo ug mubo nga termino nga hypoxia dili hinungdan sa dili mabalik nga stress sa nutrisyon sa mga tanom. Tungod sa mekanismo sa "nitrate respiration", mahimo kini nga usa ka mubo nga termino nga adaptasyon aron masagubang ang hypoxia isip alternatibong paagi atol sa root hypoxia. Bisan pa, ang dugay nga termino nga hypoxia mosangpot sa hinay nga pagtubo, pagkunhod sa gilapdon sa dahon ug pagkunhod sa presko ug uga nga gibug-aton, nga mosangpot sa dakong pagkunhod sa ani sa tanom.

Etilena

Ang mga tanom moporma og ethylene in situ ubos sa grabeng stress. Kasagaran, ang ethylene makuha gikan sa mga gamot pinaagi sa pagsabwag ngadto sa hangin sa yuta. Kung mahitabo ang pagbaha, ang pagporma sa ethylene dili lamang modaghan, apan ang pagsabwag usab mokunhod pag-ayo tungod kay ang mga gamot gilibutan sa tubig. Ang pagtaas sa konsentrasyon sa ethylene mosangpot sa pagporma sa aeration tissue sa mga gamot (Figure 2). Ang ethylene mahimo usab nga hinungdan sa pagkalaya sa dahon, ug ang interaksyon tali sa ethylene ug auxin makadugang sa pagporma sa adventitious roots.

Ang stress sa oksiheno mosangpot sa pagkunhod sa pagtubo sa dahon

Ang ABA gihimo sa mga gamot ug dahon aron masagubang ang lainlaing mga stress sa palibot. Sa palibot sa gamot, ang kasagarang tubag sa stress mao ang pagsira sa stomatal, nga naglambigit sa pagporma sa ABA. Sa dili pa masirado ang stomata, ang ibabaw nga bahin sa tanom mawad-an sa pressure sa paghubag, ang ibabaw nga mga dahon malaya, ug ang photosynthetic efficiency 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 sulud sa ABA sa mga dili dahon pinaagi sa pagpagawas sa intracellular ABA, ang mga tanom dali nga makadugang sa konsentrasyon sa apoplast ABA. Kung ang mga tanom naa sa stress sa palibot, magsugod sila sa pagpagawas sa ABA sa mga selula, ug ang signal sa pagpagawas sa gamot mahimong ipadala sa mga minuto imbes nga mga oras. Ang pagtaas sa ABA sa tisyu sa dahon mahimong makapakunhod sa pag-inat sa cell wall ug mosangpot sa pagkunhod sa pag-inat sa dahon. Laing epekto sa hypoxia mao nga ang gitas-on sa kinabuhi sa mga dahon mub-an, nga makaapekto sa tanan nga mga dahon. Ang hypoxia kasagaran mosangpot sa pagkunhod sa transportasyon sa cytokinin ug nitrate. Ang kakulang sa nitroheno o cytokinin makapamubo sa oras sa pagmentinar sa gilapdon sa dahon ug makapahunong sa pagtubo sa mga sanga ug dahon sulod sa pipila ka adlaw.

Pag-optimize sa oksiheno nga palibot sa sistema sa gamot sa tanom

Ang mga kinaiya sa substrate importante kaayo sa pag-apod-apod sa tubig ug oksiheno. Ang konsentrasyon sa oksiheno sa palibot sa gamot sa mga utanon sa greenhouse kasagaran may kalabutan sa kapasidad sa substrate sa paghawid sa tubig, irigasyon (gidak-on ug frequency), istruktura sa substrate ug temperatura sa substrate strip. Mapadayon lamang ang maayong kahimtang sa gamot kon ang sulod sa oksiheno sa palibot sa gamot labing menos labaw sa 10% (4~5mg/L).

Ang sistema sa gamot sa mga tanom importante kaayo para sa pagtubo sa tanom ug sa resistensya sa sakit. Ang tubig ug mga sustansya masuhop sumala sa panginahanglan sa mga tanom. Bisan pa, ang lebel sa oksiheno sa palibot sa gamot dako og ikatabang sa pagtino sa kahusayan sa pagsuhop sa mga sustansya ug tubig ug sa kalidad sa sistema sa gamot. Ang igo nga lebel sa oksiheno sa palibot sa sistema sa gamot makasiguro sa kahimsog sa sistema sa gamot, aron ang mga tanom adunay mas maayong resistensya sa mga pathogenic microorganism (Figure 3). Ang igo nga lebel sa oksiheno sa substrate makapakunhod usab sa risgo sa anaerobic nga mga kondisyon, sa ingon makapakunhod sa risgo sa mga pathogenic microorganism.

Konsumo sa oksiheno sa palibot sa gamot

Ang pinakataas nga konsumo sa oksiheno sa mga tanom mahimong moabot sa 40mg/m2/h (ang konsumo nagdepende sa tanom). Depende sa temperatura, ang tubig sa irigasyon mahimong adunay hangtod sa 7~8mg/L nga oksiheno (Figure 4). Aron makaabot sa 40 mg, 5L nga tubig ang kinahanglan ihatag matag oras aron matubag ang panginahanglan sa oksiheno, apan sa tinuud, ang gidaghanon sa irigasyon sa usa ka adlaw mahimong dili maabot. Kini nagpasabut nga ang oksiheno nga gihatag sa irigasyon adunay gamay ra nga papel. Kadaghanan sa suplay sa oksiheno makaabot sa root zone pinaagi sa mga pores sa matrix, ug ang kontribusyon sa suplay sa oksiheno pinaagi sa mga pores taas hangtod sa 90%, depende sa oras sa adlaw. Kung ang pag-alisngaw sa mga tanom makaabot sa pinakataas, ang gidaghanon sa irigasyon makaabot usab sa pinakataas, nga katumbas sa 1~1.5L/m2/h. Kung ang tubig sa irigasyon adunay 7mg/L nga oksiheno, kini maghatag og 7~11mg/m2/h nga oksiheno para sa root zone. Kini katumbas sa 17%~25% sa panginahanglan. Siyempre, kini magamit lamang sa sitwasyon nga ang tubig sa irigasyon nga kulang sa oksiheno sa substrate pulihan sa presko nga tubig sa irigasyon.

Gawas sa pagkonsumo sa mga gamot, ang mga mikroorganismo sa palibot sa gamot mokonsumo usab og oksiheno. Lisod kini masukod tungod kay walay gihimong pagsukod niini. Tungod kay ang bag-ong mga substrate gipulihan matag tuig, mahimong hunahunaon nga ang mga mikroorganismo adunay gamay nga papel sa pagkonsumo sa oksiheno.

I-optimize ang temperatura sa palibot sa mga gamot

Ang temperatura sa palibot sa sistema sa gamot importante kaayo para sa normal nga pagtubo ug pag-obra sa sistema sa gamot, ug kini usa usab ka importanteng butang nga makaapekto sa pagsuhop sa tubig ug mga sustansya sa sistema sa gamot.

Ang sobra nga ubos nga temperatura sa substrate (temperatura sa gamot) mahimong mosangpot sa kalisud sa pagsuhop sa tubig. Sa 5℃, ang pagsuhop 70%~80% nga mas ubos kaysa sa 20℃. Kon ang ubos nga temperatura sa substrate inubanan sa taas nga temperatura, kini mosangpot sa pagkalaya sa tanom. Ang pagsuhop sa ion klaro nga nagdepende sa temperatura, nga makapugong sa pagsuhop sa ion sa ubos nga temperatura, ug ang pagkasensitibo sa lainlaing mga elemento sa sustansya sa temperatura managlahi.

Ang sobra ka taas nga temperatura sa substrate walay pulos usab, ug mahimong mosangpot sa dako kaayo nga sistema sa gamot. Sa ato pa, adunay dili balanse nga pag-apod-apod sa uga nga butang sa mga tanom. Tungod kay dako kaayo ang sistema sa gamot, ang wala kinahanglana nga pagkawala mahitabo pinaagi sa respirasyon, ug kini nga bahin sa nawala nga enerhiya mahimong magamit alang sa ani nga bahin sa tanom. Sa mas taas nga temperatura sa substrate, ang sulud sa dissolved oxygen mas ubos, nga adunay mas dako nga epekto sa sulud sa oxygen sa palibot sa gamot kaysa sa oxygen nga gikonsumo sa mga mikroorganismo. Ang sistema sa gamot mokonsumo og daghang oxygen, ug mosangpot pa gani sa hypoxia sa kaso sa dili maayo nga istruktura sa substrate o yuta, sa ingon nagpamenos sa pagsuhop sa tubig ug mga ion.

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

Adunay negatibo nga korelasyon tali sa sulud sa tubig ug sa porsyento sa sulud sa oksiheno sa matrix. Kung motaas ang sulud sa tubig, mokunhod ang sulud sa oksiheno, ug vice versa. Adunay usa ka kritikal nga range tali sa sulud sa tubig ug oksiheno sa matrix, nga mao, 80% ~ 85% nga sulud sa tubig (Figure 5). Ang dugay nga pagmentinar sa sulud sa tubig nga labaw sa 85% sa substrate makaapekto sa suplay sa oksiheno. Kadaghanan sa suplay sa oksiheno (75% ~ 90%) anaa pinaagi sa mga pores sa matrix.

Pagdugang sa irigasyon sa gidaghanon sa oksiheno sa substrate

Ang dugang kahayag sa adlaw mosangpot sa mas taas nga konsumo sa oksiheno ug mas ubos nga konsentrasyon sa oksiheno sa mga gamot (Figure 6), ug ang dugang asukar makapausbaw sa konsumo sa oksiheno sa gabii. Kusog ang transpiration, dako ang pagsuhop sa tubig, ug adunay mas daghang hangin ug mas daghang oksiheno sa substrate. Makita gikan sa wala sa Figure 7 nga ang sulud sa oksiheno sa substrate motaas gamay human sa irigasyon ubos sa kondisyon nga ang kapasidad sa pagpugong sa tubig sa substrate taas ug ang sulud sa hangin ubos kaayo. Sama sa gipakita sa tuo sa fig. 7, ubos sa kondisyon nga mas maayo ang kahayag, ang sulud sa hangin sa substrate motaas tungod sa mas daghang pagsuhop sa tubig (parehas nga oras sa irigasyon). Ang relatibong impluwensya sa irigasyon sa sulud sa oksiheno sa substrate mas gamay kaysa sa kapasidad sa pagpugong sa tubig (sulud sa hangin) sa substrate.

Hisguti

Sa aktuwal nga produksiyon, ang gidaghanon sa oksiheno (hangin) sa palibot sa gamot sa tanom dali ra nga malimtan, apan kini usa ka importante nga butang aron masiguro ang normal nga pagtubo sa mga tanom ug ang himsog nga paglambo sa mga gamot.

Aron makab-ot ang labing taas nga ani atol sa produksiyon sa tanom, importante kaayo nga mapanalipdan ang palibot sa sistema sa gamot sa labing maayo nga kondisyon kutob sa mahimo. Gipakita sa mga pagtuon nga ang O₂ang sulod sa palibot sa sistema sa gamot nga ubos sa 4mg/L adunay negatibo nga epekto sa pagtubo sa tanom. Ang O₂Ang sulod sa palibot sa gamot naimpluwensyahan sa irigasyon (gidaghanon ug frequency sa irigasyon), istruktura sa substrate, sulod sa tubig sa substrate, temperatura sa greenhouse ug substrate, ug managlahi ang lain-laing mga sumbanan sa pagtanom. Ang lumot ug mga mikroorganismo adunay usab piho nga relasyon sa sulod sa oksiheno sa palibot sa gamot sa mga hydroponic nga tanom. Ang hypoxia dili lamang hinungdan sa hinay nga paglambo sa mga tanom, apan nagdugang usab sa presyur sa mga pathogen sa gamot (pythium, phytophthora, fusarium) sa pagtubo sa gamot.

Ang estratehiya sa irigasyon adunay dakong impluwensya sa O₂sulod sa substrate, ug kini usa usab ka mas kontrolado nga paagi sa proseso sa pagtanom. Pipila ka mga pagtuon sa pagtanom og rosas nakakaplag nga ang hinay-hinay nga pagdugang sa sulod sa tubig sa substrate (sa buntag) makakuha og mas maayo nga kahimtang sa oksiheno. Sa substrate nga adunay ubos nga kapasidad sa pagpugong 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 interval. Kon mas ubos ang kapasidad sa pagpugong sa tubig sa mga substrate, mas dako ang kalainan tali sa mga substrate. Ang basa nga substrate, mas ubos nga frequency sa irigasyon ug mas taas nga interval nagsiguro sa dugang nga pag-ilis sa hangin ug paborableng mga kondisyon sa oksiheno.

Ang pag-agas sa tubig sa substrate usa pa ka butang nga dako og impluwensya sa gikusgon sa pagbag-o ug sa gradient sa konsentrasyon sa oksiheno sa substrate, depende sa klase ug kapasidad sa substrate sa paghawid sa tubig. Ang likido sa irigasyon dili angay magpabilin sa ilawom sa substrate og dugay, apan kinahanglan nga ipagawas dayon aron ang presko nga tubig sa irigasyon nga puno sa oksiheno makaabot pag-usab sa ilawom sa substrate. Ang gikusgon sa pag-agas mahimong maimpluwensyahan sa pipila ka yano nga mga sukod, sama sa gradient sa substrate sa longitudinal ug gilapdon nga mga direksyon. Kon mas dako ang gradient, mas paspas ang gikusgon sa pag-agas. Ang lainlaing mga substrate adunay lainlaing mga buho ug ang gidaghanon sa mga outlet lahi usab.

KATAPUSAN

[impormasyon sa pagkutlo]

Xie Yuanpei. Mga epekto sa sulud sa oksiheno sa palibot sa mga gamot sa tanom sa greenhouse sa pagtubo sa tanom [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022,42(31):21-24.