Жылыжай бау-бақшасының агроинженерлік технологиясы Бейжіңде 2023 жылғы 13 қаңтарда 17:30-да жарияланды.

Қоректік элементтердің көпшілігін сіңіру өсімдік тамырларының зат алмасу әрекеттерімен тығыз байланысты процесс.Бұл процестер тамыр жасушаларының тыныс алуы арқылы түзілетін энергияны қажет етеді, ал суды сіңіру температура мен тыныс алу арқылы да реттеледі, ал тыныс алу үшін оттегінің қатысуы қажет, сондықтан тамыр ортасындағы оттегі егіннің қалыпты өсуіне өмірлік маңызды әсер етеді.Судағы еріген оттегінің мөлшеріне температура мен тұздылық әсер етеді, ал субстрат құрылымы тамыр ортасындағы ауа құрамын анықтайды.Суару судың құрамы әртүрлі субстраттардағы оттегінің құрамын жаңарту мен толықтыруда үлкен айырмашылықтарға ие.Тамыр ортасындағы оттегінің мазмұнын оңтайландыру үшін көптеген факторлар бар, бірақ әр фактордың әсер ету дәрежесі әртүрлі.Субстратты ақылға қонымды ұстау қабілетін (ауаның мазмұны) сақтау тамыр ортасындағы оттегінің жоғары мөлшерін сақтаудың алғышарты болып табылады.

Температура мен тұздылықтың ерітіндідегі қаныққан оттегіге әсері

Судағы еріген оттегінің мөлшері

Ерітілген оттегі суда байланыспаған немесе бос оттегіде ериді, ал судағы еріген оттегінің мөлшері белгілі бір температурада максимумға жетеді, бұл қаныққан оттегінің мөлшері.Судағы қаныққан оттегі мөлшері температураға байланысты өзгереді, ал температура жоғарылағанда оттегі мөлшері азаяды.Мөлдір судың қаныққан оттегі мөлшері тұзы бар теңіз суына қарағанда жоғары (1-сурет), сондықтан әртүрлі концентрациядағы қоректік ерітінділердің қаныққан оттегі мөлшері әртүрлі болады.

Матрицадағы оттегінің тасымалдануы

Жылыжай дақылдарының тамыры қоректік ерітіндіден алатын оттегі бос күйде болуы керек, ал оттегі субстратта ауа және су және тамыр айналасындағы су арқылы тасымалданады.Берілген температурада ауадағы оттегінің мөлшерімен тепе-теңдікте болған кезде суда еріген оттегі максимумға жетеді, ал ауадағы оттегі мөлшерінің өзгеруі судағы оттегі мөлшерінің пропорционалды өзгеруіне әкеледі.

Тамыр ортасындағы гипоксия стрессінің дақылдарға әсері

Түбірлік гипоксияның себептері

Жазда гидропоника және субстрат өсіру жүйелерінде гипоксия қаупінің жоғары болуының бірнеше себептері бар.Біріншіден, температура көтерілген сайын судағы қаныққан оттегі мөлшері азаяды.Екіншіден, тамырдың өсуіне қажетті оттегі температураның жоғарылауымен артады.Сонымен қатар, жазда қоректік заттардың сіңу мөлшері жоғары болады, сондықтан қоректік заттарды сіңіру үшін оттегіге сұраныс жоғары.Бұл тамыр ортасындағы оттегі мөлшерінің төмендеуіне және тиімді қоспаның болмауына әкеледі, бұл тамыр ортасында гипоксияға әкеледі.

Сіңу және өсу

Көптеген маңызды қоректік заттардың сіңірілуі тамыр жасушаларының тыныс алуы нәтижесінде пайда болатын энергияны қажет ететін тамыр алмасуымен тығыз байланысты процестерге байланысты, яғни оттегінің қатысуымен фотосинтетикалық өнімдердің ыдырауы.Зерттеулер көрсеткендей, қызанақ өсімдіктерінің жалпы ассимиляциясының 10% ~ 20% тамырында пайдаланылады, оның 50% қоректік иондарды сіңіруге, 40% өсуге және тек 10% күтімге жұмсалады.Тамырлар СО шығаратын тікелей ортада оттегін табуы керек₂.Субстраттар мен гидропоникадағы нашар желдетуден туындаған анаэробты жағдайларда гипоксия су мен қоректік заттардың сіңуіне әсер етеді.Гипоксия қоректік заттардың, атап айтқанда нитраттың (NO) белсенді сіңуіне жылдам жауап береді.₃^-), калий (К) және фосфат (PO₄^3-), бұл кальций (Са) мен магнийдің (Mg) пассивті сіңуіне кедергі келтіреді.

Өсімдік тамырының өсуіне энергия қажет, тамырдың қалыпты белсенділігі үшін оттегінің ең төменгі концентрациясы қажет, ал COP мәнінен төмен оттегі концентрациясы тамыр жасушаларының метаболизмін шектейтін факторға айналады (гипоксия).Оттегі деңгейі төмен болған кезде өсу баяулайды немесе тіпті тоқтайды.Егер ішінара тамыр гипоксиясы тек бұтақтар мен жапырақтарға әсер етсе, тамыр жүйесі жергілікті сіңіруді арттыру арқылы тамыр жүйесінің белгілі бір себептермен белсенді емес бөлігін өтей алады.

Өсімдік метаболизмінің механизмі электронды акцептор ретінде оттегіге тәуелді.Оттегісіз АТФ өндірісі тоқтайды.АТФ болмаса, протондардың тамырдан шығуы тоқтайды, тамыр жасушаларының жасуша шырыны қышқылға айналады және бұл жасушалар бірнеше сағат ішінде өледі.Уақытша және қысқа мерзімді гипоксия өсімдіктерде қайтымсыз қоректік стрессті тудырмайды.«Нитраттық тыныс алу» механизміне байланысты ол тамыр гипоксиясы кезінде баламалы әдіс ретінде гипоксиямен күресу үшін қысқа мерзімді бейімделу болуы мүмкін.Алайда ұзақ мерзімді гипоксия өсудің баяулауына, жапырақ алаңының азаюына және жаңа және құрғақ салмақтың төмендеуіне әкеледі, бұл дақылдардың өнімділігінің айтарлықтай төмендеуіне әкеледі.

Этилен

Өсімдіктер көп стресс жағдайында этиленді in situ түзеді.Әдетте, этилен топырақ ауасына диффузия арқылы тамырдан шығарылады.Батпақтану кезінде этиленнің түзілуі күшейіп қана қоймайды, сонымен қатар тамырлар сумен қоршалғандықтан диффузия айтарлықтай төмендейді.Этилен концентрациясының жоғарылауы тамырларда аэрация тінінің пайда болуына әкеледі (2-сурет).Этилен де жапырақтың қартаюын тудыруы мүмкін, ал этилен мен ауксиннің өзара әрекеттесуі кездейсоқ тамырлардың пайда болуын арттырады.

Оттегі кернеуі жапырақ өсуінің төмендеуіне әкеледі

ABA әртүрлі экологиялық стресстерге төтеп беру үшін тамырлар мен жапырақтарда өндіріледі.Түбірлік ортада стресске тән жауап стоматальды жабылу болып табылады, ол ABA түзілуін қамтиды.Устьица жабылмай тұрып, өсімдіктің үстіңгі бөлігі ісіну қысымын жоғалтады, үстіңгі жапырақтары солып қалады және фотосинтетикалық тиімділігі де төмендеуі мүмкін.Көптеген зерттеулер апопласттағы ABA концентрациясының артуына устьицалардың жабылу арқылы жауап беретінін көрсетті, яғни жапырақ еместердегі жалпы ABA мазмұны жасушаішілік ABA-ны шығару арқылы, өсімдіктер апопласт ABA концентрациясын өте тез арттыра алады.Өсімдіктер қоршаған ортаның күйзелісіне ұшыраған кезде, олар жасушаларда ABA шығара бастайды, ал тамырдың босату сигналы сағаттардың орнына бірнеше минут ішінде берілуі мүмкін.Жапырақ ұлпасында ABA көбеюі жасуша қабырғасының ұзаруын азайтып, жапырақ ұзаруының төмендеуіне әкелуі мүмкін.Гипоксияның тағы бір әсері - жапырақтардың өмір сүру ұзақтығы қысқарады, бұл барлық жапырақтарға әсер етеді.Гипоксия әдетте цитокинин мен нитраттардың тасымалдануының төмендеуіне әкеледі.Азоттың немесе цитокининнің жетіспеушілігі жапырақ аймағын күту уақытын қысқартады және бірнеше күн ішінде бұтақтар мен жапырақтардың өсуін тоқтатады.

Өсімдіктің тамыр жүйесінің оттегі ортасын оңтайландыру

Су мен оттегінің таралуы үшін субстраттың сипаттамалары шешуші болып табылады.Жылыжай көкөністерінің тамыр ортасындағы оттегінің концентрациясы негізінен субстраттың су ұстау қабілетіне, суаруға (мөлшері мен жиілігіне), субстрат құрылымына және субстрат жолағы температурасына байланысты.Тамыр ортасындағы оттегі мөлшері кем дегенде 10% (4~5 мг/л) жоғары болғанда ғана тамыр белсенділігін ең жақсы күйде ұстауға болады.

Дәнді дақылдардың тамыр жүйесі өсімдіктердің өсуі мен өсімдіктердің ауруға төзімділігі үшін өте маңызды.Су мен қоректік заттар өсімдіктердің қажеттілігіне қарай сіңеді.Дегенмен, тамыр ортасындағы оттегі деңгейі негізінен қоректік заттар мен суды сіңіру тиімділігін және тамыр жүйесінің сапасын анықтайды.Өсімдіктердің патогендік микроорганизмдерге жақсы төзімді болуы үшін тамыр жүйесінің ортасындағы оттегінің жеткілікті деңгейі тамыр жүйесінің саулығын қамтамасыз ете алады (3-сурет).Субстраттағы оттегінің жеткілікті деңгейі анаэробты жағдайлардың қаупін азайтады, осылайша патогендік микроорганизмдердің қаупін азайтады.

Тамыр ортасындағы оттегінің шығыны

Дақылдардың оттегінің максималды шығыны 40 мг/м2/сағ (тұтыну дақылдарға байланысты) болуы мүмкін.Температураға байланысты суару суында 7~8 мг/л оттегі болуы мүмкін (4-сурет).40 мг-ға жету үшін оттегі қажеттілігін қанағаттандыру үшін әр сағат сайын 5 л су берілуі керек, бірақ іс жүзінде бір күндегі суару мөлшеріне жету мүмкін емес.Бұл суару арқылы берілетін оттегі аз ғана рөл атқарады дегенді білдіреді.Оттегімен қамтамасыз етудің көп бөлігі матрицадағы кеуектер арқылы түбірлік аймаққа жетеді, ал кеуектер арқылы оттегінің жеткізілу үлесі тәулік уақытына байланысты 90% дейін жетеді.Өсімдіктердің булануы максимумға жеткенде, суару мөлшері де максимумға жетеді, бұл 1~1,5 л/м2/сағ.Егер суару суында 7 мг/л оттегі болса, ол тамыр аймағын 7~11 мг/м2/сағ оттегімен қамтамасыз етеді.Бұл сұраныстың 17%-25%-ына тең.Әрине, бұл субстраттағы оттегі аз суару суы тұщы суару суымен ауыстырылатын жағдайға ғана қатысты.

Тамырларды тұтынумен қатар, тамыр ортасындағы микроорганизмдер де оттегін тұтынады.Мұны сандық түрде анықтау қиын, өйткені бұл тұрғыда ешқандай өлшем жасалмаған.Жыл сайын жаңа субстраттар ауыстырылатындықтан, микроорганизмдер оттегін тұтынуда салыстырмалы түрде аз рөл атқарады деп болжауға болады.

Тамырлардың қоршаған орта температурасын оңтайландыру

Тамыр жүйесінің қалыпты өсуі мен жұмыс істеуі үшін тамыр жүйесінің қоршаған орта температурасы өте маңызды, сонымен қатар тамыр жүйесінің су мен қоректік заттардың сіңуіне әсер ететін маңызды фактор.

Тым төмен субстрат температурасы (тамыр температурасы) суды сіңіруде қиындықтарға әкелуі мүмкін.5 ℃ температурада сіңіру 20 ℃ температураға қарағанда 70% ~ 80% төмен.Егер субстраттың төмен температурасы жоғары температурамен бірге жүрсе, бұл өсімдіктің қурап қалуына әкеледі.Ионды сіңіру төмен температурада ионды сіңіруді тежейтін температураға байланысты екені анық, ал әртүрлі қоректік элементтердің температураға сезімталдығы әртүрлі.

Тым жоғары субстрат температурасы да пайдасыз және тым үлкен тамыр жүйесіне әкелуі мүмкін.Басқаша айтқанда, өсімдіктерде құрғақ заттардың теңгерімсіз таралуы байқалады.Тамыр жүйесі тым үлкен болғандықтан, тыныс алу арқылы қажетсіз шығындар орын алады және жоғалған энергияның бұл бөлігі өсімдіктің егін жинау бөлігіне жұмсалуы мүмкін.Субстраттың жоғары температурасында еріген оттегінің мөлшері төмен болады, бұл микроорганизмдер тұтынатын оттегіге қарағанда тамыр ортасындағы оттегінің мөлшеріне әлдеқайда көп әсер етеді.Тамыр жүйесі оттегін көп тұтынады, тіпті субстрат немесе топырақ құрылымы нашар болған жағдайда гипоксияға әкеледі, осылайша су мен иондардың сіңуін азайтады.

Матрицаның ақылға қонымды су ұстау қабілетін сақтаңыз.

Матрицадағы су мөлшері мен оттегінің пайыздық мөлшері арасында теріс корреляция бар.Судың мөлшері жоғарылағанда оттегі мөлшері азаяды және керісінше.Матрицадағы судың мөлшері мен оттегінің, яғни 80% ~ 85% су мөлшерінің арасында маңызды диапазон бар (5-сурет).Субстраттағы судың 85%-дан жоғары ұзақ уақыт сақталуы оттегінің жеткізілуіне әсер етеді.Оттегінің көп бөлігі (75% ~ 90%) матрицадағы тесіктер арқылы өтеді.

Субстраттағы оттегінің мөлшеріне дейін суаруды толықтыру

Күн сәулесінің көп болуы оттегінің көп тұтынылуына және тамырлардағы оттегі концентрациясының төмендеуіне әкеледі (6-сурет), ал көбірек қант түнде оттегінің тұтынылуын жоғарылатады.Транспирация күшті, суды сіңіру үлкен, ал субстратта ауа және оттегі көбірек болады.7-суреттің сол жағынан субстраттың су ұстау қабілеті жоғары және ауа мөлшері өте төмен болған жағдайда суарудан кейін субстраттағы оттегі мөлшері аздап арта түсетінін көруге болады.Суреттің оң жағында көрсетілгендей.7, салыстырмалы түрде жақсырақ жарықтандыру жағдайында субстраттағы ауа мөлшері көбірек су сіңіруіне байланысты артады (бірдей суару уақыты).Суарудың субстраттағы оттегінің мөлшеріне салыстырмалы әсері субстраттағы суды ұстау қабілетінен (ауа мөлшерінен) әлдеқайда аз.

Талқылаңыз

Нақты өндірісте дақылдардың тамыр ортасындағы оттегінің (ауаның) мөлшері оңай назардан тыс қалады, бірақ бұл дақылдардың қалыпты өсуі мен тамырлардың сау дамуын қамтамасыз ететін маңызды фактор болып табылады.

Өсімдік шаруашылығы кезінде максималды өнім алу үшін тамыр жүйесі ортасын мүмкіндігінше жақсы жағдайда қорғау өте маңызды.Зерттеулер көрсеткендей, О₂тамыр жүйесі ортасындағы 4 мг/л-ден төмен мазмұн дақылдың өсуіне теріс әсер етеді.О₂тамыр ортасындағы мазмұнға негізінен суару (суару мөлшері мен жиілігі), субстрат құрылымы, субстрат суының мөлшері, жылыжай мен субстрат температурасы әсер етеді және әртүрлі отырғызу үлгілері әртүрлі болады.Балдырлар мен микроорганизмдер де гидропониялық дақылдардың тамыр ортасындағы оттегінің мөлшерімен белгілі бір байланыста болады.Гипоксия өсімдіктердің баяу дамуын туғызып қана қоймайды, сонымен қатар тамырдың қоздырғыштарының (питий, фитофтор, фузариум) тамырдың өсуіне қысымын арттырады.

Суару стратегиясы О₂субстраттағы мазмұн, сонымен қатар бұл отырғызу процесінде бақыланатын әдіс.Кейбір раушан отырғызу зерттеулері субстраттағы судың құрамын баяу арттыру (таңертең) оттегінің жақсы күйін алуға болатынын анықтады.Су ұстау қабілеті төмен субстратта субстрат жоғары оттегі мазмұнын сақтай алады, сонымен бірге суару жиілігінің жоғарылауы және қысқа аралық арқылы субстраттар арасындағы су мөлшерінің айырмашылығын болдырмау керек.Неғұрлым субстраттардың су ұстау қабілеті төмен болса, субстраттар арасындағы айырмашылық соғұрлым көп болады.Ылғал субстрат, төмен суару жиілігі және ұзағырақ интервал ауаны көбірек ауыстыруды және оттегінің қолайлы жағдайларын қамтамасыз етеді.

Субстратты дренаждау субстраттың түріне және суды ұстау қабілетіне байланысты жаңару жылдамдығына және субстраттағы оттегі концентрациясының градиентіне үлкен әсер ететін тағы бір фактор болып табылады.Суару сұйықтығы субстрат түбінде тым ұзақ тұрмауы керек, бірақ оттегімен байытылған жаңа суару суы қайтадан субстрат түбіне жетуі үшін тез ағызылуы керек.Дренаж жылдамдығына бойлық және ені бағыттағы негіздің градиенті сияқты салыстырмалы түрде қарапайым өлшемдер әсер етуі мүмкін.Градиент неғұрлым үлкен болса, дренаж жылдамдығы соғұрлым жоғары болады.Әртүрлі субстраттар әртүрлі саңылауларға ие және розеткалардың саны да әртүрлі.

Соңы

[цитата туралы ақпарат]

Си Юаньпэй.Жылыжай дақылдарының тамырларындағы қоршаған ортадағы оттегінің дақылдардың өсуіне әсері [J].Ауылшаруашылық инженерия технологиясы, 2022,42(31):21-24.