Технологияи муҳандисии кишоварзӣ дар боғдории гармхонаӣ. Нашр шудааст дар Пекин соати 17:30, 13 январи соли 2023.

Ҷабби аксари унсурҳои ғизоӣ равандест, ки бо фаъолияти мубодилаи моддаҳои решаҳои растанӣ зич алоқаманд аст. Ин равандҳо энергияеро талаб мекунанд, ки тавассути нафаскашии ҳуҷайраҳои реша ҳосил мешавад ва ҷабби об низ аз ҷониби ҳарорат ва нафаскашӣ танзим карда мешавад ва нафаскашӣ иштироки оксигенро талаб мекунад, аз ин рӯ оксиген дар муҳити реша ба рушди муқаррарии зироатҳо таъсири муҳим мерасонад. Миқдори оксигени ҳалшуда дар об аз ҳарорат ва шӯрӣ таъсир мегирад ва сохтори субстрат миқдори ҳаворо дар муҳити реша муайян мекунад. Обёрӣ дар навсозӣ ва пурра кардани миқдори оксиген дар субстратҳо бо ҳолатҳои гуногуни миқдори об фарқиятҳои калон дорад. Омилҳои зиёде барои беҳтар кардани миқдори оксиген дар муҳити реша вуҷуд доранд, аммо дараҷаи таъсири ҳар як омил хеле фарқ мекунад. Нигоҳ доштани иқтидори муносиби нигоҳдории оби субстрат (миқдори ҳаво) шарти нигоҳ доштани миқдори баланди оксиген дар муҳити реша мебошад.

Таъсири ҳарорат ва шӯрӣ ба миқдори оксигени сершуда дар маҳлул

Миқдори оксигени ҳалшуда дар об

Оксигени ҳалшуда дар оксигени бебанд ё озод дар об ҳал мешавад ва миқдори оксигени ҳалшуда дар об дар ҳарорати муайян, ки миқдори оксигени сершуда аст, ба ҳадди аксар мерасад. Миқдори оксигени сершуда дар об бо ҳарорат тағйир меёбад ва ҳангоми баланд шудани ҳарорат миқдори оксиген кам мешавад. Миқдори оксигени сершуда дар оби соф нисбат ба оби баҳрии дорои намак баландтар аст (Расми 1), аз ин рӯ миқдори оксигени сершуда дар маҳлулҳои ғизоӣ бо консентратсияҳои гуногун фарқ мекунад.

Интиқоли оксиген дар матритса

Оксигене, ки решаҳои зироатҳои гулхонаӣ метавонанд аз маҳлули ғизоӣ гиранд, бояд дар ҳолати озод бошад ва оксиген дар субстрат тавассути ҳаво ва об ва об дар атрофи решаҳо интиқол дода мешавад. Вақте ки он бо миқдори оксиген дар ҳаво дар ҳарорати муайян дар мувозинат қарор дорад, оксигени дар об ҳалшуда ба ҳадди аксар мерасад ва тағирёбии миқдори оксиген дар ҳаво боиси тағирёбии мутаносиби миқдори оксиген дар об мегардад.

Таъсири стресси гипоксия дар муҳити реша ба зироатҳо

Сабабҳои гипоксияи реша

Якчанд сабабҳо мавҷуданд, ки чаро хатари гипоксия дар гидропоника ва системаҳои парвариши субстрат дар тобистон баландтар аст. Пеш аз ҳама, миқдори оксигени сершуда дар об бо баланд шудани ҳарорат кам мешавад. Дуюм, оксигени зарурӣ барои нигоҳ доштани афзоиши реша бо афзоиши ҳарорат меафзояд. Ғайр аз ин, миқдори ҷабби маводи ғизоӣ дар тобистон зиёдтар аст, аз ин рӯ талабот ба оксиген барои ҷабби маводи ғизоӣ зиёдтар аст. Ин боиси коҳиши миқдори оксиген дар муҳити реша ва набудани иловаи муассир мегардад, ки боиси гипоксия дар муҳити реша мегардад.

Ҷаббиш ва афзоиш

Ҷабби аксари моддаҳои ғизоии муҳим аз равандҳое вобаста аст, ки бо мубодилаи моддаҳои реша зич алоқаманданд, ки энергияеро талаб мекунанд, ки тавассути нафаскашии ҳуҷайраҳои реша, яъне таҷзияи маҳсулоти фотосинтезӣ дар ҳузури оксиген ба вуҷуд меояд. Таҳқиқот нишон доданд, ки 10% ~ 20% аз ассимилятсияҳои умумии растаниҳои помидор дар решаҳо истифода мешаванд, ки 50% -и онҳо барои ҷабби ионҳои ғизоӣ, 40% барои афзоиш ва танҳо 10% барои нигоҳдорӣ истифода мешаванд. Решаҳо бояд оксигенро дар муҳити мустақим пайдо кунанд, ки дар он ҷо CO2 хориҷ мекунанд.₂Дар шароити анаэробӣ, ки аз сабаби вентилятсияи бад дар субстратҳо ва гидропоника ба вуҷуд меояд, гипоксия ба ҷабби об ва моддаҳои ғизоӣ таъсир мерасонад. Гипоксия ба ҷабби фаъоли моддаҳои ғизоӣ, яъне нитрат (NO), вокуниши зуд дорад.₃^-), калий (K) ва фосфат (PO2)₄^3-), ки ба азхудкунии ғайрифаъоли калсий (Ca) ва магний (Mg) халал мерасонад.

Рушди решаи растанӣ ба энергия ниёз дорад, фаъолияти муқаррарии реша ба пасттарин консентратсияи оксиген ниёз дорад ва консентратсияи оксиген аз арзиши COP ба омили маҳдудкунандаи мубодилаи моддаҳои ҳуҷайраҳои реша (гипоксия) табдил меёбад. Вақте ки сатҳи оксиген паст аст, афзоиш суст мешавад ё ҳатто қатъ мешавад. Агар гипоксияи қисман реша танҳо ба шохаҳо ва баргҳо таъсир расонад, системаи реша метавонад қисми системаи решаро, ки дигар бо ягон сабаб фаъол нест, бо зиёд кардани ҷабби маҳаллӣ ҷуброн кунад.

Механизми мубодилаи моддаҳои растанӣ аз оксиген ҳамчун қабулкунандаи электрон вобаста аст. Бе оксиген, истеҳсоли ATP қатъ мешавад. Бе ATP, хуруҷи протонҳо аз решаҳо қатъ мешавад, шираи ҳуҷайраҳои реша турш мешавад ва ин ҳуҷайраҳо дар давоми чанд соат мемиранд. Гипоксияи муваққатӣ ва кӯтоҳмуддат дар растаниҳо стресси ғизоии баргардониданашавандаро ба вуҷуд намеорад. Аз сабаби механизми "нафаскашии нитрат", ин метавонад мутобиқшавии кӯтоҳмуддат барои мубориза бо гипоксия ҳамчун роҳи алтернативӣ ҳангоми гипоксияи реша бошад. Аммо, гипоксияи дарозмуддат боиси суст шудани афзоиш, кам шудани масоҳати барг ва кам шудани вазни тару тоза ва хушк мегардад, ки боиси коҳиши назарраси ҳосилнокии зироат мегардад.

Этилен

Растаниҳо этиленро дар ҷои худ таҳти фишори зиёд ба вуҷуд меоранд. Одатан, этилен аз решаҳо тавассути паҳн шудан ба ҳавои хок хориҷ карда мешавад. Ҳангоми ботлоқшавӣ, ташаккули этилен на танҳо афзоиш меёбад, балки паҳншавӣ низ хеле кам мешавад, зеро решаҳо бо об иҳота шудаанд. Афзоиши консентратсияи этилен боиси пайдоиши бофтаи аэратсия дар решаҳо мегардад (Расми 2). Этилен инчунин метавонад боиси пиршавии баргҳо гардад ва таъсири мутақобилаи этилен ва ауксин ташаккули решаҳои иловагиро афзоиш медиҳад.

Стресси оксиген боиси коҳиши афзоиши баргҳо мегардад

ABA дар реша ва баргҳо барои мубориза бо стрессҳои гуногуни экологӣ истеҳсол мешавад. Дар муҳити реша, вокуниши маъмулӣ ба стресс басташавии стоматалӣ мебошад, ки ташаккули ABA-ро дар бар мегирад. Пеш аз баста шудани стоматаҳо, қисми болоии растанӣ фишори варамро аз даст медиҳад, баргҳои болоӣ пажмурда мешаванд ва самаранокии фотосинтез низ метавонад коҳиш ёбад. Бисёр таҳқиқот нишон доданд, ки стоматаҳо ба афзоиши консентратсияи ABA дар апопласт бо басташавӣ, яъне миқдори умумии ABA дар ғайрибаргҳо бо роҳи озод кардани ABA дар дохили ҳуҷайра вокуниш нишон медиҳанд, растаниҳо метавонанд консентратсияи ABA-и апопластро хеле зуд афзоиш диҳанд. Вақте ки растаниҳо зери стресси экологӣ қарор доранд, онҳо ABA-ро дар ҳуҷайраҳо озод мекунанд ва сигнали озодкунии реша метавонад дар тӯли дақиқаҳо ба ҷои соатҳо интиқол дода шавад. Афзоиши ABA дар бофтаи барг метавонад дарозшавии девори ҳуҷайраро кам кунад ва ба коҳиш ёфтани дарозшавии барг оварда расонад. Таъсири дигари гипоксия ин аст, ки мӯҳлати умри баргҳо кӯтоҳ мешавад, ки ба ҳамаи баргҳо таъсир мерасонад. Гипоксия одатан боиси коҳиш ёфтани интиқоли цитокинин ва нитрат мегардад. Набудани нитроген ё цитокинин мӯҳлати нигоҳдории майдони баргро кӯтоҳ мекунад ва дар давоми чанд рӯз афзоиши шохаҳо ва баргҳоро бозмедорад.

Беҳтар кардани муҳити оксиген дар системаи решаи зироатҳо

Хусусиятҳои субстрат барои тақсимоти об ва оксиген муҳиманд. Консентратсияи оксиген дар муҳити решаи сабзавоти гармхонаӣ асосан ба қобилияти нигоҳдории об дар субстрат, обёрӣ (андоза ва басомад), сохтори субстрат ва ҳарорати рахи субстрат алоқаманд аст. Танҳо вақте ки миқдори оксиген дар муҳити реша ҳадди аққал аз 10% (4~5 мг/л) зиёд бошад, фаъолияти решаро дар ҳолати беҳтарин нигоҳ доштан мумкин аст.

Системаи решаи зироатҳо барои афзоиши растанӣ ва муқовимат ба бемориҳои растанӣ хеле муҳим аст. Об ва моддаҳои ғизоӣ мувофиқи ниёзҳои растаниҳо ҷаббида мешаванд. Аммо, сатҳи оксиген дар муҳити реша асосан самаранокии ҷабби маводи ғизоӣ ва об ва сифати системаи решаро муайян мекунад. Сатҳи кофии оксиген дар муҳити системаи реша метавонад саломатии системаи решаро таъмин кунад, то растаниҳо ба микроорганизмҳои патогенӣ муқовимати беҳтар дошта бошанд (Расми 3). Сатҳи кофии оксиген дар субстрат инчунин хатари шароити анаэробӣ ва бо ин васила хатари микроорганизмҳои патогениро ба ҳадди ақалл мерасонад.

Истеъмоли оксиген дар муҳити реша

Истеъмоли ҳадди аксари оксигени зироатҳо метавонад то 40 мг/м2/соат бошад (истеъмол аз зироатҳо вобаста аст). Вобаста ба ҳарорат, оби обёрӣ метавонад то 7~8 мг/л оксиген дошта бошад (Расми 4). Барои расидан ба 40 мг, барои қонеъ кардани ниёз ба оксиген ҳар соат 5 литр об додан лозим аст, аммо дар асл, миқдори обёрӣ дар як рӯз метавонад ба он нарасад. Ин маънои онро дорад, ки оксигени таъминшуда аз ҷониби обёрӣ танҳо нақши ночиз дорад. Қисми зиёди таъминоти оксиген ба минтақаи реша тавассути сӯрохиҳои матритса мерасад ва саҳми таъминоти оксиген тавассути сӯрохиҳо вобаста ба вақти рӯз то 90% зиёд аст. Вақте ки бухоршавии растаниҳо ба ҳадди аксар мерасад, миқдори обёрӣ низ ба ҳадди аксар мерасад, ки ба 1~1.5 л/м2/соат баробар аст. Агар оби обёрӣ 7 мг/л оксиген дошта бошад, он барои минтақаи реша 7~11 мг/м2/соат оксиген медиҳад. Ин ба 17%~25% талабот баробар аст. Албатта, ин танҳо ба ҳолате дахл дорад, ки оби обёрии камкислород дар субстрат бо оби тозаи обёрӣ иваз карда мешавад.

Илова бар истеъмоли решаҳо, микроорганизмҳо дар муҳити реша низ оксиген истеъмол мекунанд. Муайян кардани ин душвор аст, зеро дар ин самт ягон андозагирӣ анҷом дода нашудааст. Азбаски ҳар сол субстратҳои нав иваз карда мешаванд, метавон тахмин кард, ки микроорганизмҳо дар истеъмоли оксиген нақши нисбатан кам доранд.

Ҳарорати муҳити зисти решаҳоро беҳтар кунед

Ҳарорати муҳити зисти системаи реша барои рушд ва фаъолияти муқаррарии системаи реша хеле муҳим аст ва он инчунин омили муҳиме мебошад, ки ба азхудкунии об ва моддаҳои ғизоӣ аз ҷониби системаи реша таъсир мерасонад.

Ҳарорати аз ҳад пасти субстрат (ҳарорати реша) метавонад боиси душвории ҷабби об гардад. Дар 5℃, ҷабби об нисбат ба 20℃ 70% ~ 80% камтар аст. Агар ҳарорати пасти субстрат бо ҳарорати баланд ҳамроҳ бошад, он боиси пажмурда шудани растанӣ мегардад. Ҷабби ионҳо, албатта, аз ҳарорат вобаста аст, ки ҷабби ионҳоро дар ҳарорати паст бозмедорад ва ҳассосияти унсурҳои гуногуни ғизоӣ ба ҳарорат гуногун аст.

Ҳарорати аз ҳад зиёди субстрат низ бефоида аст ва метавонад ба системаи решаи аз ҳад зиёд калон оварда расонад. Ба ибораи дигар, дар растаниҳо тақсимоти номутавозини моддаҳои хушк вуҷуд дорад. Азбаски системаи реша хеле калон аст, талафоти нолозим тавассути нафаскашӣ ба амал меояд ва ин қисми энергияи гумшуда метавонист барои қисми ҳосили растанӣ истифода шавад. Дар ҳарорати баланди субстрат, миқдори оксигени ҳалшуда камтар аст, ки ба миқдори оксиген дар муҳити реша нисбат ба оксигени истеъмолкардаи микроорганизмҳо таъсири хеле бештар мерасонад. Системаи реша оксигени зиёдеро истеъмол мекунад ва ҳатто дар сурати суст будани субстрат ё сохтори хок ба гипоксия оварда мерасонад ва бо ин васила ҷабби об ва ионҳоро коҳиш медиҳад.

Иқтидори муносиби нигоҳдории об дар матритсаро нигоҳ доред.

Байни миқдори об ва миқдори фоизии оксиген дар матритса коррелятсияи манфӣ вуҷуд дорад. Вақте ки миқдори об зиёд мешавад, миқдори оксиген кам мешавад ва баръакс. Дар матритса байни миқдори об ва оксиген диапазони муҳим вуҷуд дорад, яъне миқдори об 80% ~ 85% (Расми 5). Нигоҳдории дарозмуддати миқдори об аз 85% дар субстрат ба таъминоти оксиген таъсир мерасонад. Қисми зиёди таъминоти оксиген (75% ~ 90%) тавассути сӯрохиҳои матритса сурат мегирад.

Илова кардани обёрӣ ба миқдори оксиген дар субстрат

Нури бештари офтоб боиси истеъмоли бештари оксиген ва консентратсияи пасти оксиген дар решаҳо мегардад (Расми 6) ва шакари бештар истеъмоли оксигенро шабона зиёдтар мекунад. Транспиратсия қавӣ, ҷабби об зиёд аст ва дар субстрат ҳаво ва оксигени бештар мавҷуд аст. Аз тарафи чапи расми 7 дидан мумкин аст, ки миқдори оксиген дар субстрат пас аз обёрӣ каме афзоиш меёбад, ба шарте ки қобилияти нигоҳдории об дар субстрат баланд ва миқдори ҳаво хеле паст бошад. Тавре ки дар тарафи рости расми 7 нишон дода шудааст, дар шароити равшании нисбатан беҳтар, миқдори ҳаво дар субстрат аз сабаби ҷабби бештари об (ҳамон вақтҳои обёрӣ) зиёд мешавад. Таъсири нисбии обёрӣ ба миқдори оксиген дар субстрат нисбат ба қобилияти нигоҳдории об (миқдори ҳаво) дар субстрат хеле камтар аст.

Муҳокима кунед

Дар истеҳсоли воқеӣ, миқдори оксиген (ҳаво) дар муҳити решаи зироат ба осонӣ нодида гирифта мешавад, аммо ин омили муҳим барои таъмини афзоиши муқаррарии зироатҳо ва рушди солими решаҳо мебошад.

Барои ба даст овардани ҳосили ҳадди аксар ҳангоми истеҳсоли зироат, ҳифзи муҳити системаи реша дар беҳтарин ҳолат хеле муҳим аст. Таҳқиқот нишон доданд, ки O...₂Миқдори камтар аз 4 мг/л дар муҳити системаи реша ба афзоиши зироат таъсири манфӣ мерасонад.₂Миқдори растаниҳо дар муҳити реша асосан аз обёрӣ (миқдор ва басомади обёрӣ), сохтори субстрат, миқдори оби субстрат, ҳарорати гармхона ва субстрат таъсир мегирад ва шаклҳои гуногуни шинондан фарқ мекунанд. Алгҳо ва микроорганизмҳо инчунин бо миқдори оксиген дар муҳити решаи зироатҳои гидропоникӣ робитаи муайяне доранд. Гипоксия на танҳо боиси суст шудани рушди растаниҳо мегардад, балки фишори патогенҳои реша (питий, фитофтора, фузариум)-ро ба афзоиши реша низ зиёд мекунад.

Стратегияи обёрӣ ба O таъсири назаррас мерасонад₂миқдори он дар субстрат ва инчунин роҳи назоратшавандаи раванди шинондан аст. Баъзе таҳқиқоти шинонидани садбаргҳо нишон доданд, ки оҳиста-оҳиста зиёд кардани миқдори об дар субстрат (субҳ) метавонад ҳолати беҳтари оксигенро ба даст орад. Дар субстрат бо қобилияти нигоҳдории об паст, субстрат метавонад миқдори баланди оксигенро нигоҳ дорад ва дар айни замон, зарур аст, ки аз фарқияти миқдори об байни субстратҳо тавассути басомади баланди обёрӣ ва фосилаи кӯтоҳтар пешгирӣ карда шавад. Ҳар қадар қобилияти нигоҳдории об дар субстратҳо пасттар бошад, фарқияти байни субстратҳо ҳамон қадар зиёдтар аст. Субстрати намнок, басомади пасти обёрӣ ва фосилаи дарозтар ивазкунии бештари ҳаво ва шароити мусоиди оксигенро таъмин мекунанд.

Дренажи субстрат омили дигаре аст, ки ба суръати навсозӣ ва градиенти консентратсияи оксиген дар субстрат таъсири калон мерасонад, вобаста ба намуд ва қобилияти нигоҳдории об. Моеъи обёрӣ набояд дар қаъри субстрат муддати тӯлонӣ бимонад, балки бояд зуд холӣ карда шавад, то оби тозаи обёрии бой бо оксиген дубора ба қаъри субстрат расад. Суръати дренажро метавон аз баъзе андозагириҳои нисбатан содда, ба монанди градиенти субстрат дар самтҳои тӯлонӣ ва паҳноӣ, таъсир расонид. Ҳар қадар градиент калонтар бошад, суръати дренаж ҳамон қадар тезтар аст. Субстратҳои гуногун сӯрохиҳои гуногун доранд ва шумораи баромадгоҳҳо низ гуногун аст.

ПОЁН

[маълумоти истинод]

Се Юанпей. Таъсири миқдори оксигени муҳити зист дар решаҳои зироатҳои гулхонаӣ ба афзоиши зироатҳо [Ҷ]. Технологияи муҳандисии кишоварзӣ, 2022,42(31):21-24.