Technoleg peirianneg amaethyddol garddio tŷ gwydrCyhoeddwyd yn Beijing am 17:30 ar Ionawr 13eg, 2023.

Mae amsugno'r rhan fwyaf o elfennau maetholion yn broses sy'n gysylltiedig yn agos â gweithgareddau metabolaidd gwreiddiau planhigion. Mae'r prosesau hyn angen ynni a gynhyrchir gan resbiradaeth celloedd gwreiddiau, ac mae amsugno dŵr hefyd yn cael ei reoleiddio gan dymheredd ac resbiradaeth, ac mae resbiradaeth angen cyfranogiad ocsigen, felly mae gan ocsigen yn amgylchedd y gwreiddiau effaith hanfodol ar dwf arferol cnydau. Mae cynnwys ocsigen toddedig mewn dŵr yn cael ei effeithio gan dymheredd a halltedd, ac mae strwythur y swbstrad yn pennu cynnwys aer yn amgylchedd y gwreiddiau. Mae gan ddyfrhau wahaniaethau mawr yn adnewyddu ac ychwanegu cynnwys ocsigen mewn swbstradau â gwahanol gyflyrau cynnwys dŵr. Mae yna lawer o ffactorau i optimeiddio cynnwys ocsigen yn amgylchedd y gwreiddiau, ond mae gradd dylanwad pob ffactor yn eithaf gwahanol. Cynnal capasiti dal dŵr swbstrad rhesymol (cynnwys aer) yw rhagdybiaeth cynnal cynnwys ocsigen uchel yn amgylchedd y gwreiddiau.

Effeithiau tymheredd a halltedd ar gynnwys ocsigen dirlawn mewn toddiant

Cynnwys ocsigen toddedig mewn dŵr

Mae ocsigen toddedig yn cael ei doddi mewn ocsigen rhydd neu heb ei rwymo mewn dŵr, a bydd cynnwys yr ocsigen toddedig mewn dŵr yn cyrraedd ei uchafswm ar dymheredd penodol, sef y cynnwys ocsigen dirlawn. Mae cynnwys ocsigen dirlawn mewn dŵr yn newid gyda thymheredd, a phan fydd y tymheredd yn cynyddu, mae cynnwys ocsigen yn lleihau. Mae cynnwys ocsigen dirlawn dŵr clir yn uwch na chynnwys dŵr môr sy'n cynnwys halen (Ffigur 1), felly bydd cynnwys ocsigen dirlawn toddiannau maetholion gyda chrynodiadau gwahanol yn wahanol.

Cludo ocsigen yn y matrics

Rhaid i'r ocsigen y gall gwreiddiau cnydau tŷ gwydr ei gael o doddiant maetholion fod mewn cyflwr rhydd, ac mae ocsigen yn cael ei gludo yn y swbstrad trwy aer a dŵr a dŵr o amgylch y gwreiddiau. Pan fydd mewn cydbwysedd â chynnwys ocsigen yn yr aer ar dymheredd penodol, mae'r ocsigen sydd wedi'i doddi mewn dŵr yn cyrraedd yr uchafswm, a bydd y newid yng nghynnwys ocsigen yn yr aer yn arwain at y newid cyfrannol yng nghynnwys ocsigen mewn dŵr.

Effeithiau straen hypocsia yn amgylchedd gwreiddiau ar gnydau

Achosion hypocsia gwreiddiau

Mae sawl rheswm pam mae'r risg o hypocsia mewn systemau hydroponig a thyfu swbstradau yn uwch yn yr haf. Yn gyntaf oll, bydd cynnwys ocsigen dirlawn mewn dŵr yn lleihau wrth i'r tymheredd godi. Yn ail, mae'r ocsigen sydd ei angen i gynnal twf gwreiddiau yn cynyddu gyda chynnydd y tymheredd. Ar ben hynny, mae faint o faetholion sy'n cael eu hamsugno yn uwch yn yr haf, felly mae'r galw am ocsigen ar gyfer amsugno maetholion yn uwch. Mae'n arwain at ostyngiad yng nghynnwys ocsigen yn amgylchedd y gwreiddiau a diffyg atchwanegiadau effeithiol, sy'n arwain at hypocsia yn amgylchedd y gwreiddiau.

Amsugno a thwf

Mae amsugno'r rhan fwyaf o faetholion hanfodol yn dibynnu ar y prosesau sy'n gysylltiedig yn agos â metaboledd gwreiddiau, sy'n gofyn am yr egni a gynhyrchir gan resbiradaeth celloedd gwreiddiau, hynny yw, dadelfennu cynhyrchion ffotosynthetig ym mhresenoldeb ocsigen. Mae astudiaethau wedi dangos bod 10% ~ 20% o gyfanswm assimiladau planhigion tomato yn cael eu defnyddio mewn gwreiddiau, y mae 50% ohonynt yn cael eu defnyddio ar gyfer amsugno ïonau maetholion, 40% ar gyfer twf a dim ond 10% ar gyfer cynnal a chadw. Rhaid i wreiddiau ddod o hyd i ocsigen yn yr amgylchedd uniongyrchol lle maent yn rhyddhau CO₂O dan amodau anaerobig a achosir gan awyru gwael mewn swbstradau a hydroponeg, bydd hypocsia yn effeithio ar amsugno dŵr a maetholion. Mae hypocsia yn ymateb yn gyflym i amsugno maetholion yn weithredol, sef nitrad (NO₃^-), potasiwm (K) a ffosffad (PO₄^3-), a fydd yn ymyrryd ag amsugno goddefol calsiwm (Ca) a magnesiwm (Mg).

Mae angen egni ar dwf gwreiddiau planhigion, mae angen y crynodiad ocsigen isaf ar weithgaredd arferol gwreiddiau, ac mae'r crynodiad ocsigen islaw gwerth COP yn dod yn ffactor sy'n cyfyngu ar fetaboledd celloedd gwreiddiau (hypocsia). Pan fydd lefel y cynnwys ocsigen yn isel, mae'r twf yn arafu neu hyd yn oed yn stopio. Os yw hypocsia rhannol gwreiddiau yn effeithio ar ganghennau a dail yn unig, gall y system wreiddiau wneud iawn am y rhan o'r system wreiddiau nad yw'n weithredol mwyach am ryw reswm trwy gynyddu'r amsugno lleol.

Mae mecanwaith metabolaidd planhigion yn dibynnu ar ocsigen fel derbynnydd electronau. Heb ocsigen, bydd cynhyrchu ATP yn dod i ben. Heb ATP, bydd all-lif protonau o'r gwreiddiau yn dod i ben, bydd sudd celloedd celloedd gwreiddiau yn mynd yn asidig, a bydd y celloedd hyn yn marw o fewn ychydig oriau. Ni fydd hypocsia dros dro a thymor byr yn achosi straen maethol anadferadwy mewn planhigion. Oherwydd y mecanwaith "resbiradaeth nitrad", gall fod yn addasiad tymor byr i ymdopi â hypocsia fel ffordd arall yn ystod hypocsia gwreiddiau. Fodd bynnag, bydd hypocsia hirdymor yn arwain at dwf araf, llai o arwynebedd dail a llai o bwysau ffres a sych, a fydd yn arwain at ostyngiad sylweddol yng nghynnyrch y cnwd.

Ethylen

Bydd planhigion yn ffurfio ethylen yn ei le o dan lawer o straen. Fel arfer, caiff ethylen ei dynnu o'r gwreiddiau trwy dryledu i aer y pridd. Pan fydd dŵr yn gorlenwi, nid yn unig y bydd ffurfio ethylen yn cynyddu, ond bydd y trylediad hefyd yn cael ei leihau'n fawr oherwydd bod y gwreiddiau wedi'u hamgylchynu gan ddŵr. Bydd y cynnydd mewn crynodiad ethylen yn arwain at ffurfio meinwe awyru mewn gwreiddiau (Ffigur 2). Gall ethylen hefyd achosi heneiddio dail, a bydd y rhyngweithio rhwng ethylen ac awcsin yn cynyddu ffurfio gwreiddiau damweiniol.

Mae straen ocsigen yn arwain at ostyngiad yn nhwf y dail

Cynhyrchir ABA mewn gwreiddiau a dail i ymdopi ag amrywiol straen amgylcheddol. Yn amgylchedd y gwreiddiau, yr ymateb nodweddiadol i straen yw cau stomataidd, sy'n cynnwys ffurfio ABA. Cyn i'r stomata gau, mae top y planhigyn yn colli pwysau chwyddo, mae'r dail uchaf yn gwywo, a gall effeithlonrwydd ffotosynthetig hefyd leihau. Mae llawer o astudiaethau wedi dangos bod y stomata yn ymateb i'r cynnydd mewn crynodiad ABA mewn apoplast trwy gau, hynny yw, cyfanswm cynnwys ABA mewn dail nad ydynt yn ddail trwy ryddhau ABA mewngellol, gall planhigion gynyddu crynodiad ABA apoplast yn gyflym iawn. Pan fydd planhigion o dan straen amgylcheddol, maent yn dechrau rhyddhau ABA mewn celloedd, a gellir trosglwyddo'r signal rhyddhau gwreiddiau mewn munudau yn lle oriau. Gall y cynnydd mewn ABA mewn meinwe dail leihau ymestyn wal gell ac arwain at ostyngiad yn ymestyn dail. Effaith arall hypocsia yw bod hyd oes dail yn cael ei fyrhau, a fydd yn effeithio ar bob dail. Fel arfer, mae hypocsia yn arwain at ostyngiad mewn cludo cytokinin a nitrad. Bydd diffyg nitrogen neu cytokinin yn byrhau amser cynnal a chadw arwynebedd y dail ac yn atal twf canghennau a dail o fewn ychydig ddyddiau.

Optimeiddio amgylchedd ocsigen system wreiddiau cnydau

Mae nodweddion y swbstrad yn hollbwysig ar gyfer dosbarthiad dŵr ac ocsigen. Mae crynodiad yr ocsigen yn amgylchedd gwreiddiau llysiau tŷ gwydr yn gysylltiedig yn bennaf â chynhwysedd dal dŵr y swbstrad, dyfrhau (maint ac amlder), strwythur y swbstrad a thymheredd y stribed swbstrad. Dim ond pan fydd cynnwys yr ocsigen yn amgylchedd y gwreiddiau o leiaf uwchlaw 10% (4~5mg/L) y gellir cynnal gweithgaredd y gwreiddiau yn y cyflwr gorau.

Mae system wreiddiau cnydau yn bwysig iawn ar gyfer twf planhigion a gwrthwynebiad i glefydau planhigion. Bydd dŵr a maetholion yn cael eu hamsugno yn ôl anghenion planhigion. Fodd bynnag, mae lefel yr ocsigen yn amgylchedd y gwreiddiau yn pennu effeithlonrwydd amsugno maetholion a dŵr ac ansawdd y system wreiddiau i raddau helaeth. Gall lefel ddigonol o ocsigen yn amgylchedd y system wreiddiau sicrhau iechyd y system wreiddiau, fel bod gan blanhigion well gwrthwynebiad i ficro-organebau pathogenig (Ffigur 3). Mae lefel ddigonol o ocsigen yn y swbstrad hefyd yn lleihau'r risg o amodau anaerobig, gan leihau'r risg o ficro-organebau pathogenig.

Defnydd ocsigen yn yr amgylchedd gwreiddiau

Gall y defnydd ocsigen mwyaf gan gnydau fod mor uchel â 40mg/m2/awr (mae'r defnydd yn dibynnu ar y cnydau). Yn dibynnu ar y tymheredd, gall y dŵr dyfrhau gynnwys hyd at 7~8mg/L o ocsigen (Ffigur 4). I gyrraedd 40 mg, rhaid rhoi 5L o ddŵr bob awr i ddiwallu'r galw am ocsigen, ond mewn gwirionedd, efallai na fydd y swm dyfrhau mewn un diwrnod yn cael ei gyrraedd. Mae hyn yn golygu mai dim ond rôl fach sydd gan yr ocsigen a ddarperir gan ddyfrhau. Mae'r rhan fwyaf o'r cyflenwad ocsigen yn cyrraedd y parth gwreiddiau trwy mandyllau yn y matrics, ac mae cyfraniad y cyflenwad ocsigen trwy fandyllau mor uchel â 90%, yn dibynnu ar yr amser o'r dydd. Pan fydd anweddiad planhigion yn cyrraedd yr uchafswm, mae'r swm dyfrhau hefyd yn cyrraedd yr uchafswm, sy'n cyfateb i 1~1.5L/m2/awr. Os yw'r dŵr dyfrhau yn cynnwys 7mg/L o ocsigen, bydd yn darparu 7~11mg/m2/awr o ocsigen ar gyfer y parth gwreiddiau. Mae hyn yn cyfateb i 17%~25% o'r galw. Wrth gwrs, dim ond yn y sefyllfa lle mae'r dŵr dyfrhau sy'n dlawd o ocsigen yn y swbstrad yn cael ei ddisodli gan ddŵr dyfrhau ffres y mae hyn yn berthnasol.

Yn ogystal â bwyta gwreiddiau, mae micro-organebau yn amgylchedd y gwreiddiau hefyd yn bwyta ocsigen. Mae'n anodd mesur hyn gan nad oes unrhyw fesuriad wedi'i wneud yn hyn o beth. Gan fod swbstradau newydd yn cael eu disodli bob blwyddyn, gellir tybio bod micro-organebau'n chwarae rhan gymharol fach yn y defnydd o ocsigen.

Optimeiddio tymheredd amgylcheddol y gwreiddiau

Mae tymheredd amgylcheddol y system wreiddiau yn bwysig iawn ar gyfer twf a swyddogaeth arferol y system wreiddiau, ac mae hefyd yn ffactor pwysig sy'n effeithio ar amsugno dŵr a maetholion gan y system wreiddiau.

Gall tymheredd swbstrad rhy isel (tymheredd y gwreiddiau) arwain at anhawster wrth amsugno dŵr. Ar 5℃, mae'r amsugno 70% ~ 80% yn is nag ar 20℃. Os yw tymheredd swbstrad isel yn cyd-fynd â thymheredd uchel, bydd yn arwain at wywo planhigion. Mae amsugno ïonau yn amlwg yn dibynnu ar dymheredd, sy'n atal amsugno ïonau ar dymheredd isel, ac mae sensitifrwydd gwahanol elfennau maetholion i dymheredd yn wahanol.

Mae tymheredd swbstrad rhy uchel hefyd yn ddiwerth, a gall arwain at system wreiddiau rhy fawr. Mewn geiriau eraill, mae dosbarthiad anghytbwys o fater sych mewn planhigion. Gan fod y system wreiddiau yn rhy fawr, bydd colledion diangen yn digwydd trwy resbiradaeth, a gellid bod wedi defnyddio'r rhan hon o'r ynni a gollwyd ar gyfer rhan gynaeafu'r planhigyn. Ar dymheredd swbstrad uwch, mae'r cynnwys ocsigen toddedig yn is, sydd â llawer mwy o effaith ar y cynnwys ocsigen yn amgylchedd y gwreiddiau na'r ocsigen a ddefnyddir gan ficro-organebau. Mae'r system wreiddiau yn defnyddio llawer o ocsigen, a hyd yn oed yn arwain at hypocsia yn achos swbstrad neu strwythur pridd gwael, gan leihau amsugno dŵr ac ïonau.

Cynnal gallu dal dŵr rhesymol y matrics.

Mae cydberthynas negyddol rhwng cynnwys dŵr a chanran cynnwys ocsigen yn y matrics. Pan fydd cynnwys dŵr yn cynyddu, mae cynnwys ocsigen yn lleihau, ac i'r gwrthwyneb. Mae amrediad critigol rhwng cynnwys dŵr ac ocsigen yn y matrics, hynny yw, cynnwys dŵr 80%~85% (Ffigur 5). Bydd cynnal cynnwys dŵr uwchlaw 85% yn y swbstrad yn y tymor hir yn effeithio ar y cyflenwad ocsigen. Mae'r rhan fwyaf o'r cyflenwad ocsigen (75%~90%) drwy'r mandyllau yn y matrics.

Ychwanegiad dyfrhau i gynnwys ocsigen yn y swbstrad

Bydd mwy o olau haul yn arwain at fwy o ddefnydd o ocsigen a chrynodiad is o ocsigen yn y gwreiddiau (Ffigur 6), a bydd mwy o siwgr yn gwneud y defnydd o ocsigen yn uwch yn y nos. Mae trawsblannu'n gryf, mae amsugno dŵr yn fawr, ac mae mwy o aer a mwy o ocsigen yn y swbstrad. Gellir gweld o ochr chwith Ffigur 7 y bydd cynnwys ocsigen yn y swbstrad yn cynyddu ychydig ar ôl dyfrhau o dan yr amod bod gallu dal dŵr y swbstrad yn uchel a bod cynnwys yr aer yn isel iawn. Fel y dangosir ar ochr dde ffig. 7, o dan yr amod goleuo cymharol well, mae cynnwys yr aer yn y swbstrad yn cynyddu oherwydd mwy o amsugno dŵr (yr un amseroedd dyfrhau). Mae dylanwad cymharol dyfrhau ar gynnwys ocsigen yn y swbstrad yn llawer llai na'r gallu dal dŵr (cynnwys aer) yn y swbstrad.

Trafodwch

Mewn cynhyrchu gwirioneddol, mae cynnwys ocsigen (aer) yn amgylchedd gwreiddiau cnydau yn hawdd ei anwybyddu, ond mae'n ffactor pwysig i sicrhau twf arferol cnydau a datblygiad iach gwreiddiau.

Er mwyn cael y cynnyrch mwyaf posibl yn ystod cynhyrchu cnydau, mae'n bwysig iawn amddiffyn amgylchedd y system wreiddiau yn y cyflwr gorau posibl cymaint â phosibl. Mae astudiaethau wedi dangos bod yr O₂bydd cynnwys yn amgylchedd y system wreiddiau islaw 4mg/L yn cael effaith negyddol ar dwf cnydau. Mae'r O₂Mae cynnwys ocsigen yn amgylchedd y gwreiddiau yn cael ei ddylanwadu'n bennaf gan ddyfrhau (swm a pha mor aml y dyfrhau), strwythur y swbstrad, cynnwys dŵr y swbstrad, tymheredd y tŷ gwydr a'r swbstrad, a bydd gwahanol batrymau plannu yn wahanol. Mae gan algâu a micro-organebau berthynas benodol hefyd â chynnwys ocsigen yn amgylchedd gwreiddiau cnydau hydroponig. Nid yn unig y mae hypocsia yn achosi datblygiad araf planhigion, ond mae hefyd yn cynyddu pwysau pathogenau gwreiddiau (pythium, phytophthora, fusarium) ar dwf gwreiddiau.

Mae gan strategaeth ddyfrhau ddylanwad sylweddol ar yr O₂cynnwys yn y swbstrad, ac mae hefyd yn ffordd fwy rheoladwy yn y broses blannu. Mae rhai astudiaethau plannu rhosod wedi canfod y gall cynyddu cynnwys dŵr yn y swbstrad yn araf (yn y bore) gael cyflwr ocsigen gwell. Yn y swbstrad â chynhwysedd dal dŵr isel, gall y swbstrad gynnal cynnwys ocsigen uchel, ac ar yr un pryd, mae angen osgoi'r gwahaniaeth mewn cynnwys dŵr rhwng swbstradau trwy amlder dyfrhau uwch a chyfnod byrrach. Po isaf yw gallu dal dŵr y swbstradau, y mwyaf yw'r gwahaniaeth rhwng y swbstradau. Mae swbstrad llaith, amlder dyfrhau is a chyfnod hirach yn sicrhau mwy o amnewid aer ac amodau ocsigen ffafriol.

Mae draeniad y swbstrad yn ffactor arall sydd â dylanwad mawr ar y gyfradd adnewyddu a'r graddiant crynodiad ocsigen yn y swbstrad, yn dibynnu ar y math a chynhwysedd dal dŵr y swbstrad. Ni ddylai hylif dyfrhau aros ar waelod y swbstrad am gyfnod rhy hir, ond dylid ei ollwng yn gyflym fel y gall dŵr dyfrhau ffres wedi'i gyfoethogi ag ocsigen gyrraedd gwaelod y swbstrad eto. Gellir dylanwadu ar y cyflymder draenio gan rai mesurau cymharol syml, megis graddiant y swbstrad yn y cyfeiriadau hydredol a lled. Po fwyaf y graddiant, y cyflymaf yw'r cyflymder draenio. Mae gan wahanol swbstradau agoriadau gwahanol ac mae nifer yr allfeydd hefyd yn wahanol.

DIWEDD

[gwybodaeth dyfynnu]

Xie Yuanpei. Effaith cynnwys ocsigen amgylcheddol mewn gwreiddiau cnydau tŷ gwydr ar dwf cnydau [J]. Technoleg Peirianneg Amaethyddol, 2022,42(31):21-24.