Teicneòlas innleadaireachd àiteachais de ghàirnealaireachd taigh-glainne Air fhoillseachadh ann am Beijing aig 17:30 air 13 Faoilleach 2023.

Tha gabhail a-steach a’ mhòr-chuid de eileamaidean beathachaidh na phròiseas a tha dlùth cheangailte ri gnìomhachd metabolach freumhaichean planntrais.Feumaidh na pròiseasan sin lùth air a ghineadh le faochadh cealla freumh, agus tha sùghadh uisge cuideachd air a riaghladh le teòthachd agus faochadh, agus feumaidh faochadh com-pàirt ocsaidean, agus mar sin tha buaidh chudromach aig ocsaidean san àrainneachd freumh air fàs àbhaisteach bàrr.Tha teòthachd agus salannachd a’ toirt buaidh air susbaint ocsaidean fuasgailte ann an uisge, agus tha structar an t-substrate a’ dearbhadh susbaint an èadhair anns an àrainneachd freumh.Tha eadar-dhealachaidhean mòra aig uisgeachadh ann an ùrachadh agus leasachadh susbaint ocsaidean ann am fo-stratan le diofar stàitean susbaint uisge.Tha mòran fhactaran ann airson susbaint ocsaidean a mheudachadh ann an àrainneachd freumh, ach tha ìre buaidh gach factar gu math eadar-dhealaichte.Tha a bhith a’ cumail suas comas gleidhidh uisge substrate reusanta (susbaint adhair) na bhunait airson susbaint àrd ocsaidean a chumail ann an àrainneachd freumhaich.

Buaidh teòthachd agus salannachd air susbaint ocsaidean shàthaichte ann am fuasgladh

Susbaint ocsaidean fuasgailte ann an uisge

Tha ocsaidean fuasgailte air a sgaoileadh ann an ocsaidean gun cheangal no an-asgaidh ann an uisge, agus ruigidh susbaint ocsaidean fuasgailte ann an uisge an ìre as àirde aig teòthachd sònraichte, is e sin an susbaint ocsaidean shàthaichte.Bidh susbaint ocsaidean shàthaichte ann an uisge ag atharrachadh le teòthachd, agus nuair a thèid an teòthachd àrdachadh, bidh an susbaint ocsaidean a’ lughdachadh.Tha susbaint ocsaidean shàthaichte ann an uisge soilleir nas àirde na an uisge mara anns a bheil salann (Figear 1), agus mar sin bidh susbaint ocsaidean shàthaichte de fhuasglaidhean beathachaidh le diofar cho-chruinneachaidhean eadar-dhealaichte.

Còmhdhail oxygen ann an matrix

Feumaidh an ocsaidean a gheibh freumhan bàrr taigh-glainne bho fhuasgladh beathachaidh a bhith ann an staid shaor, agus tha ocsaidean air a ghiùlan anns an fho-strat tro èadhar agus uisge agus uisge timcheall air na freumhaichean.Nuair a tha e ann an co-chothromachd leis an t-susbaint ocsaidean san adhar aig teòthachd sònraichte, bidh an ocsaidean a thèid a sgaoileadh ann an uisge a’ ruighinn an ìre as àirde, agus mar thoradh air atharrachadh susbaint ocsaidean ann an èadhar thig atharrachadh co-rèireach air susbaint ocsaidean ann an uisge.

Buaidhean cuideam hypoxia ann an àrainneachd freumhaich air bàrr

Na h-adhbharan airson root hypoxia

Tha grunn adhbharan ann airson gu bheil an cunnart bho hypoxia ann an hydroponics agus siostaman àiteach substrate nas àirde as t-samhradh.An toiseach, lùghdaichidh an susbaint ocsaidean shàthaichte ann an uisge mar a bhios an teòthachd ag èirigh.San dàrna h-àite, bidh an ocsaidean a tha a dhìth gus fàs freumh a chumail suas ag àrdachadh le àrdachadh teòthachd.A bharrachd air an sin, tha an ìre de sùghadh beathachaidh nas àirde as t-samhradh, agus mar sin tha an t-iarrtas airson ocsaidean airson sùghadh beathachaidh nas àirde.Bidh e a’ leantainn gu lùghdachadh ann an susbaint ocsaidean ann an àrainneachd freumhaich agus dìth leasachadh èifeachdach, a tha a’ leantainn gu hypoxia ann an àrainneachd freumhaich.

Ion-ghabhail agus fàs

Tha gabhail a-steach a ’mhòr-chuid de bheathachadh riatanach an urra ris na pròiseasan a tha dlùth cheangailte ri metabolism freumhan, a dh’ fheumas an lùth a thig bho faochadh freumh cealla, is e sin, lobhadh thoraidhean photoynthetic an làthair ocsaidean.Tha sgrùdaidhean air sealltainn gu bheil 10% ~ 20% de cho-fhilleadh iomlan de phlanntaichean tomato air an cleachdadh ann am freumhan, le 50% dhiubh air an cleachdadh airson sùghadh ion beathachaidh, 40% airson fàs agus dìreach 10% airson cumail suas.Feumaidh freumhaichean ocsaidean a lorg anns an àrainneachd dhìreach far am bi iad a’ leigeil ma sgaoil CO₂.Fo chumhachan anaerobic air adhbhrachadh le droch fhionnarachadh ann an substrates agus hydroponics, bheir hypoxia buaidh air gabhail a-steach uisge agus beathachadh.Tha freagairt luath aig Hypoxia ri bhith a’ gabhail a-steach beathachadh gnìomhach, is e sin nitrate (NO₃^-), potasium (K) agus fosfáit (PO₄^3-), a chuireas bacadh air a bhith a 'gabhail a-steach calcium (Ca) agus magnesium (Mg).

Feumaidh fàs freumhan planntrais lùth, feumaidh gnìomhachd freumhan àbhaisteach an dùmhlachd ogsaidean as ìsle, agus bidh an dùmhlachd ogsaidean fo luach COP gu bhith na fheart a chuireas casg air metabolism freumh cealla (hypoxia).Nuair a tha ìre susbaint ocsaidean ìosal, bidh am fàs a’ slaodadh sìos no eadhon a’ stad.Mura toir pàirt de root hypoxia buaidh ach air geugan agus duilleagan, faodaidh an siostam freumhaich dìoladh a dhèanamh airson a’ phàirt den t-siostam freumhaich nach eil gnìomhach tuilleadh airson adhbhar air choireigin le bhith a’ meudachadh an in-ghabhail ionadail.

Tha uidheamachd metabolach planntrais an urra ri ocsaidean mar ghlacadair dealanach.Às aonais ocsaidean, stadaidh cinneasachadh ATP.Às aonais ATP, stadaidh sruthadh a-mach protons bho na freumhaichean, bidh sùgh cealla freumhan searbhagach, agus bàsaichidh na ceallan sin taobh a-staigh beagan uairean a thìde.Cha toir hypoxia sealach agus geàrr-ùine cuideam beathachaidh neo-atharrachail ann am planntrais.Air sgàth an uidheamachd “analach nitrate”, dh’ fhaodadh gur e atharrachadh geàrr-ùine a th’ ann gus dèiligeadh ri hypoxia mar dhòigh eile rè root hypoxia.Ach, bidh hypoxia fad-ùine a’ leantainn gu fàs slaodach, lughdaich farsaingeachd duille agus lughdaich cuideam ùr is tioram, a bheir gu crìonadh mòr ann an toradh bàrr.

Eitilein

Bidh lusan a 'cruthachadh ethylene in situ fo tòrr cuideam.Mar as trice, thèid ethylene a thoirt air falbh bho na freumhaichean le bhith ga sgaoileadh a-steach don ùir.Nuair a bhios uisgeachadh a 'tachairt, chan e a-mhàin àrdachadh ann an cruthachadh ethylene, ach cuideachd thèid an sgaoileadh a lùghdachadh gu mòr leis gu bheil na freumhaichean air an cuairteachadh le uisge.Bidh àrdachadh ann an dùmhlachd ethylene a’ leantainn gu cruthachadh inneal èadhair anns na freumhaichean (Figear 2).Faodaidh ethylene cuideachd mothachadh duilleach adhbhrachadh, agus meudaichidh an eadar-obrachadh eadar ethylene agus auxin cruthachadh freumhaichean tarraingeach.

Bidh cuideam ocsaidean a’ leantainn gu fàs nas lugha de dhuilleagan

Tha ABA air a thoirt a-mach ann am freumhan agus duilleagan gus dèiligeadh ri diofar cuideaman àrainneachd.Anns an àrainneachd freumhaich, is e am freagairt àbhaisteach do chuideam dùnadh stomatal, a tha a’ toirt a-steach cruthachadh ABA.Mus tèid an stomata a dhùnadh, bidh mullach a’ phlanntrais a’ call cuideam sèid, bidh na duilleagan as àirde a’ crìonadh, agus dh’ fhaodadh èifeachdas photoynthetic lùghdachadh cuideachd.Tha mòran sgrùdaidhean air sealltainn gu bheil an stomata a 'freagairt ris an àrdachadh ann an co-chòrdadh ABA ann an apoplast le bhith a' dùnadh, is e sin, an t-susbaint iomlan ABA ann an neo-dhuilleagan le bhith a 'leigeil a-mach ABA intracellular, faodaidh lusan àrdachadh ann an dùmhlachd apoplast ABA gu math luath.Nuair a tha planntrais fo chuideam àrainneachd, bidh iad a’ tòiseachadh a’ leigeil ABA a-mach ann an ceallan, agus faodar an comharra fuasglaidh freumhan a ghluasad ann am mionaidean an àite uairean.Dh’ fhaodadh àrdachadh ABA ann an clò duille lùghdachadh a dhèanamh air leudachadh balla cealla agus leantainn gu lùghdachadh ann an leudachadh dhuilleagan.Is e buaidh eile de hypoxia gu bheil beatha nan duilleagan air a ghiorrachadh, a bheir buaidh air gach duilleag.Mar as trice bidh hypoxia a ‘leantainn gu lùghdachadh ann an còmhdhail cytokinin agus nitrate.Bidh cion nitrigin no cytokinin a 'giorrachadh ùine cumail suas na duilleige agus a' stad air fàs gheugan is dhuilleagan taobh a-staigh beagan làithean.

A’ dèanamh an fheum as fheàrr de àrainneachd ocsaidean de shiostam freumh bàrr

Tha feartan substrate deatamach airson cuairteachadh uisge agus ocsaidean.Tha an dùmhlachd ocsaidean ann an àrainneachd freumh glasraich taigh-glainne gu ìre mhòr co-cheangailte ri comas cumail uisge substrate, uisgeachadh (meud agus tricead), structar substrate agus teòthachd stiall substrate.Is ann dìreach nuair a tha an susbaint ogsaidean san àrainneachd freumhaich co-dhiù os cionn 10% (4 ~ 5mg/L) as urrainnear gnìomhachd freumhan a chumail anns an staid as fheàrr.

Tha siostam bunaiteach bàrr glè chudromach airson fàs planntrais agus strì an aghaidh ghalaran planntrais.Thèid uisge agus beathachadh a ghabhail a-steach a rèir feumalachdan lusan.Ach, tha an ìre ocsaidean anns an àrainneachd freumh gu ìre mhòr a’ dearbhadh èifeachdas gabhail a-steach beathachadh agus uisge agus càileachd an t-siostam freumhaich.Faodaidh ìre gu leòr ocsaidean ann an àrainneachd an t-siostam freumhaich dèanamh cinnteach à slàinte an t-siostam freumhaich, gus am bi planntrais nas fheàrr an aghaidh meanbh-fhàs-bheairtean pathogenic (Figear 3).Bidh ìre iomchaidh ocsaidean san t-substrate cuideachd a’ lughdachadh cunnart suidheachaidhean anaerobic, agus mar sin a’ lughdachadh cunnart meanbh-fhàs-bheairtean pathogenic.

Caitheamh ocsaidean ann an àrainneachd freumhaich

Faodaidh an caitheamh ocsaidean as àirde de bhàrr a bhith cho àrd ri 40 mg / m2 / h (tha caitheamh an urra ri bàrr).A rèir an teòthachd, faodaidh suas ri 7 ~ 8mg / L de ocsaidean a bhith anns an uisge uisgeachaidh (Figear 4).Gus 40 mg a ruighinn, feumar 5L uisge a thoirt seachad gach uair a thìde gus coinneachadh ris an iarrtas ocsaidean, ach gu dearbh, is dòcha nach ruigear an ìre uisgeachaidh ann an aon latha.Tha seo a 'ciallachadh nach eil an ocsaidean a tha air a thoirt seachad le uisgeachadh a' cluich ach pàirt bheag.Bidh a’ mhòr-chuid den t-solar ocsaidean a’ ruighinn a’ chrios freumha tro phòlaichean anns a’ mhaitrix, agus tha tabhartas solar ocsaidean tro phòlaichean cho àrd ri 90%, a rèir àm an latha.Nuair a ruigeas falmhachadh lusan an ìre as àirde, bidh an ìre uisgeachaidh cuideachd a 'ruigsinn an ìre as àirde, a tha co-ionann ri 1 ~ 1.5L / m2 / h.Ma tha 7mg / L ocsaidean anns an uisge uisgeachaidh, bheir e 7 ~ 11mg / m2 / h ocsaidean airson an raon freumh.Tha seo co-ionann ri 17% ~ 25% den iarrtas.Gu dearbh, chan eil seo a ’buntainn ach ris an t-suidheachadh gu bheil uisge uisgeachaidh ùr a’ dol an àite uisge uisgeachaidh bochd ocsaidean san t-substrate.

A bharrachd air a bhith a’ caitheamh freumhan, bidh meanbh-fhàs-bheairtean anns an àrainneachd freumha cuideachd ag ithe ocsaidean.Tha e duilich seo a thomhas oir cha deach tomhas sam bith a dhèanamh a thaobh seo.Leis gu bheil fo-stratan ùra gan cur an àite gach bliadhna, faodar gabhail ris gu bheil àite gu math beag aig meanbh-fhàs-bheairtean ann an caitheamh ocsaidean.

Dèan an ìre as fheàrr de theòthachd àrainneachdail nam freumhan

Tha teòthachd àrainneachd an t-siostam freumhaich glè chudromach airson fàs àbhaisteach agus gnìomh siostam freumhaich, agus tha e cuideachd na fheart cudromach a bheir buaidh air gabhail a-steach uisge agus beathachadh leis an t-siostam freumhaich.

Faodaidh teòthachd ro-ìosal substrate (teòthachd freumh) leantainn gu duilgheadas ann an gabhail a-steach uisge.Aig 5 ℃, tha an in-ghabhail 70% ~ 80% nas ìsle na aig 20 ℃.Ma tha teòthachd àrd an cois teòthachd an fho-strat ìosal, leanaidh e gu fàsachadh planntrais.Tha in-ghabhail ian gu follaiseach an urra ri teòthachd, a tha a’ cur bacadh air sùghadh ian aig teòthachd ìosal, agus tha cugallachd diofar eileamaidean beathachaidh ri teòthachd eadar-dhealaichte.

Tha teòthachd an fho-strat ro àrd cuideachd gun fheum, agus dh’ fhaodadh sin leantainn gu siostam freumhaich ro mhòr.Ann am faclan eile, tha cuairteachadh neo-chothromach de stuth tioram ann am planntrais.Leis gu bheil an siostam freumhaich ro mhòr, thig call neo-riatanach tro faochadh, agus dh’ fhaodadh am pàirt seo den lùth a chaidh a chall a bhith air a chleachdadh airson pàirt foghair a’ phlannt.Aig teòthachd substrate nas àirde, tha an susbaint ocsaidean leaghte nas ìsle, a bheir buaidh mòran nas motha air susbaint ocsaidean san àrainneachd freumhaich na an ocsaidean a bhios meanbh-fhàs-bheairtean ag ithe.Bidh an siostam freumhaich a’ caitheamh mòran ocsaidean, agus eadhon a’ leantainn gu hypoxia ann an cùis droch structar fo-thalamh no ùir, agus mar sin a’ lughdachadh in-ghabhail uisge agus ions.

Cumail suas comas gleidhidh uisge reusanta den matrix.

Tha co-dhàimh àicheil eadar an t-susbaint uisge agus an àireamh sa cheud de ocsaidean anns a’ mhaitrix.Nuair a bhios susbaint uisge a’ dol am meud, bidh an ìre ocsaidean a’ dol sìos, agus a chaochladh.Tha raon riatanach eadar susbaint uisge agus ocsaidean anns a’ mhaitrix, is e sin, susbaint uisge 80% ~ 85% (Figear 5).Bheir cumail suas fad-ùine susbaint uisge os cionn 85% san t-substrate buaidh air solar ocsaidean.Tha a’ mhòr-chuid den t-solar ocsaidean (75% ~ 90%) tro na pores anns a’ mhaitrix.

Cur ri uisgeachadh ri susbaint ocsaidean ann an substrate

Leanaidh barrachd solas na grèine gu caitheamh ocsaidean nas àirde agus dùmhlachd ocsaidean nas ìsle ann am freumhan (Figear 6), agus nì barrachd siùcar caitheamh ocsaidean nas àirde air an oidhche.Tha gluasaid làidir, tha sùghadh uisge mòr, agus tha barrachd èadhair agus barrachd ocsaidean anns an fho-strat.Tha e ri fhaicinn bho thaobh clì Figear 7 gun àrdaich susbaint ocsaidean san t-substrate beagan às deidh uisgeachadh fon chumha gu bheil comas cumail uisge an t-substrate àrd agus gu bheil susbaint an adhair gu math ìosal.Mar a chithear air taobh deas fige.7, fo staid soillseachadh an ìre mhath nas fheàrr, bidh susbaint an èadhair anns an t-substrate ag àrdachadh mar thoradh air barrachd sùghadh uisge (na h-aon amannan uisgeachaidh).Tha buaidh coimeasach uisgeachadh air susbaint ocsaidean san t-substrate fada nas lugha na comas cumail uisge (susbaint adhair) san t-substrate.

Bruidhinn

Ann an cinneasachadh fìor, tha e furasta dearmad a dhèanamh air susbaint ocsaidean (adhar) ann an àrainneachd freumh bàrr, ach tha e na fheart cudromach gus dèanamh cinnteach à fàs àbhaisteach bàrr agus leasachadh fallain freumhaichean.

Gus an toradh as motha fhaighinn aig àm cinneasachadh bàrr, tha e glè chudromach àrainneachd an t-siostam freumhaich a dhìon anns an t-suidheachadh as fheàrr cho mòr ‘s as urrainn.Tha sgrùdaidhean air sealltainn gu bheil an O₂bidh droch bhuaidh aig susbaint ann an àrainneachd an t-siostam freumhaich fo 4mg/L air fàs bàrr.Tha an O₂tha susbaint anns an àrainneachd freumh gu ìre mhòr fo bhuaidh uisgeachadh (suim uisgeachaidh agus tricead), structar substrate, susbaint uisge substrate, teòthachd taigh-glainne agus substrate, agus bidh diofar phàtranan planntachaidh eadar-dhealaichte.Tha dàimh shònraichte aig algaich agus meanbh-fhàs-bheairtean cuideachd ri susbaint ocsaidean ann an àrainneachd freumh bàrr hydroponic.Chan e a-mhàin gu bheil hypoxia ag adhbhrachadh leasachadh slaodach de phlanntaichean, ach bidh e cuideachd a ’meudachadh cuideam pathogens freumh (pythium, phytophthora, fusarium) air fàs freumhan.

Tha buaidh mhòr aig ro-innleachd uisgeachaidh air an O₂susbaint anns an t-substrate, agus tha e cuideachd na dhòigh nas smachdail sa phròiseas planntachaidh.Tha cuid de sgrùdaidhean planntachadh ròsan air faighinn a-mach gum faigh àrdachadh slaodach air an ìre uisge anns an t-substrate (sa mhadainn) staid ocsaidean nas fheàrr.Anns an t-substrate le comas cumail uisge ìosal, faodaidh an t-substrate susbaint àrd ocsaidean a chumail suas, agus aig an aon àm, feumar an eadar-dhealachadh ann an susbaint uisge eadar fo-stratan a sheachnadh tro tricead uisgeachaidh nas àirde agus eadar-ama nas giorra.Mar as ìsle an comas cumail uisge fo-stratan, is ann as motha a bhios an eadar-dhealachadh eadar fo-stratan.Bidh substrate tais, tricead uisgeachaidh nas ìsle agus eadar-ama nas fhaide a’ dèanamh cinnteach gu bheil barrachd èadhar ùr agus suidheachaidhean fàbharach ocsaidean.

Tha drèanadh an t-substrate na fheart eile aig a bheil buaidh mhòr air an ìre ùrachaidh agus an caisead dùmhlachd ocsaidean san t-substrate, a rèir an seòrsa agus comas cumail uisge an t-substrate.Cha bu chòir leaghan uisgeachaidh fuireach aig bonn an t-substrate ro fhada, ach bu chòir a bhith air a leigeil ma sgaoil gu sgiobalta gus an ruig uisge uisgeachaidh làn ogsaidean bonn an t-substrate a-rithist.Faodaidh cuid de cheumannan an ìre mhath sìmplidh buaidh a thoirt air astar an drèanaidh, leithid caisead an t-substrate anns na stiùiridhean fad-ùine agus leud.Mar as motha an caisead, is ann as luaithe a bhios an drèanadh.Tha fosglaidhean eadar-dhealaichte aig diofar fho-stratan agus tha an àireamh de ionadan a-muigh eadar-dhealaichte cuideachd.

CRÌOCH

[fiosrachadh luaidh]

Xie Yuanpei.Buaidh susbaint ocsaidean àrainneachd ann am freumhan bàrr taigh-glainne air fàs bàrr [J].Teicneòlas Innleadaireachd Àiteachais, 2022, 42 (31): 21-24.