Жылыжай бағбандығының ауылшаруашылық инженерлік технологиясы. Бейжіңде 2023 жылдың 13 қаңтарында сағат 17:30-да жарияланған.

Көптеген қоректік элементтердің сіңуі өсімдік тамырларының метаболикалық белсенділігімен тығыз байланысты процесс. Бұл процестер тамыр жасушаларының тыныс алуы арқылы пайда болатын энергияны қажет етеді, ал судың сіңуі температура мен тыныс алу арқылы реттеледі, ал тыныс алу оттегінің қатысуын қажет етеді, сондықтан тамыр ортасындағы оттегі дақылдардың қалыпты өсуіне маңызды әсер етеді. Судағы еріген оттегінің мөлшеріне температура мен тұздылық әсер етеді, ал субстраттың құрылымы тамыр ортасындағы ауа мөлшерін анықтайды. Суарудың су құрамы әртүрлі күйдегі субстраттардағы оттегінің құрамын жаңарту және толықтырудағы үлкен айырмашылықтары бар. Тамыр ортасындағы оттегінің мөлшерін оңтайландырудың көптеген факторлары бар, бірақ әр фактордың әсер ету дәрежесі әртүрлі. Субстраттың суды ұстап тұру қабілетін (ауа мөлшерін) сақтау тамыр ортасында жоғары оттегі мөлшерін сақтаудың алғышарты болып табылады.

Ерітіндідегі қаныққан оттегі мөлшеріне температура мен тұздылықтың әсері

Судағы еріген оттегінің мөлшері

Еріген оттегі судағы байланыспаған немесе бос оттегіде ериді, ал судағы еріген оттегінің мөлшері белгілі бір температурада, яғни қаныққан оттегінің мөлшерінде ең жоғары деңгейге жетеді. Судағы қаныққан оттегінің мөлшері температурамен өзгереді, ал температура жоғарылаған кезде оттегінің мөлшері төмендейді. Мөлдір судың қаныққан оттегінің мөлшері тұзды теңіз суына қарағанда жоғары (1-сурет), сондықтан әртүрлі концентрациядағы қоректік ерітінділердің қаныққан оттегінің мөлшері әртүрлі болады.

Матрицадағы оттегінің тасымалдануы

Жылыжай дақылдарының тамырлары қоректік ерітіндіден ала алатын оттегі бос күйде болуы керек, ал оттегі субстратта ауа мен су арқылы және тамырлардың айналасындағы су арқылы тасымалданады. Берілген температурада ауадағы оттегі мөлшерімен тепе-теңдікте болған кезде, суда еріген оттегі ең жоғары деңгейге жетеді, ал ауадағы оттегі мөлшерінің өзгеруі судағы оттегі мөлшерінің пропорционалды өзгеруіне әкеледі.

Тамыр ортасындағы гипоксия стрессінің дақылдарға әсері

Тамыр гипоксиясының себептері

Гидропоника мен субстрат өсіру жүйелерінде гипоксия қаупінің жазда жоғары болуының бірнеше себебі бар. Біріншіден, температура көтерілген сайын судағы қаныққан оттегі мөлшері төмендейді. Екіншіден, тамырдың өсуін қамтамасыз ету үшін қажетті оттегі температураның жоғарылауымен артады. Сонымен қатар, жазда қоректік заттардың сіңірілуі жоғарылайды, сондықтан қоректік заттардың сіңірілуі үшін оттегіге деген қажеттілік жоғарылайды. Бұл тамыр ортасындағы оттегі мөлшерінің төмендеуіне және тиімді қоспаның болмауына әкеледі, бұл тамыр ортасындағы гипоксияға әкеледі.

Сіңіру және өсу

Көптеген маңызды қоректік заттардың сіңуі тамыр метаболизмімен тығыз байланысты процестерге байланысты, олар тамыр жасушаларының тыныс алуы арқылы пайда болатын энергияны, яғни оттегінің қатысуымен фотосинтетикалық өнімдердің ыдырауын қажет етеді. Зерттеулер көрсеткендей, қызанақ өсімдіктерінің жалпы ассимиляцияларының 10% ~ 20% тамырларда қолданылады, оның 50% -ы қоректік иондарды сіңіру үшін, 40% -ы өсу үшін және тек 10% -ы күтім үшін қолданылады. Тамырлар CO2 бөлетін тікелей ортада оттегін табуы керек.₂Субстраттар мен гидропоникадағы желдетудің нашарлығынан туындаған анаэробты жағдайларда гипоксия су мен қоректік заттардың сіңуіне әсер етеді. Гипоксия қоректік заттардың, атап айтқанда нитраттың (NO) белсенді сіңуіне тез жауап береді.₃^-), калий (K) және фосфат (PO4)₄^3-), бұл кальцийдің (Ca) және магнийдің (Mg) пассивті сіңуіне кедергі келтіреді.

Өсімдік тамырының өсуі энергияны қажет етеді, тамырдың қалыпты белсенділігі оттегінің ең төменгі концентрациясын қажет етеді, ал оттегінің концентрациясы COP мәнінен төмен болғанда, тамыр жасушаларының метаболизмі (гипоксия) шектелетін факторға айналады. Оттегі мөлшері төмен болған кезде өсу баяулайды немесе тіпті тоқтайды. Егер тамырдың ішінара гипоксиясы тек бұтақтар мен жапырақтарға әсер етсе, тамыр жүйесі жергілікті сіңіруді арттыру арқылы қандай да бір себептермен белсенді емес тамыр жүйесінің бөлігін өтей алады.

Өсімдіктердің метаболикалық механизмі электрон акцепторы ретінде оттегіге байланысты. Оттегісіз АТФ өндірісі тоқтайды. АТФсіз тамырлардан протондардың шығуы тоқтайды, тамыр жасушаларының жасуша шырыны қышқылданады және бұл жасушалар бірнеше сағат ішінде өледі. Уақытша және қысқа мерзімді гипоксия өсімдіктерде қайтымсыз қоректік стресс тудырмайды. «Нитраттық тыныс алу» механизміне байланысты, тамыр гипоксиясы кезінде гипоксиямен күресудің балама тәсілі ретінде қысқа мерзімді бейімделу болуы мүмкін. Дегенмен, ұзақ мерзімді гипоксия өсудің баяулауына, жапырақ ауданының азаюына және жаңа және құрғақ салмақтың азаюына әкеледі, бұл дақыл өнімділігінің айтарлықтай төмендеуіне әкеледі.

Этилен

Өсімдіктер этиленді қатты стресс кезінде орнында түзеді. Әдетте этилен топырақ ауасына диффузиялану арқылы тамырдан шығарылады. Су басылған кезде этиленнің түзілуі артып қана қоймай, сонымен қатар тамырлар сумен қоршалғандықтан диффузия да айтарлықтай төмендейді. Этилен концентрациясының жоғарылауы тамырларда аэрация тінінің пайда болуына әкеледі (2-сурет). Этилен жапырақтардың қартаюына да әкелуі мүмкін, ал этилен мен ауксиннің өзара әрекеттесуі қосымша тамырлардың пайда болуын арттырады.

Оттегі стрессі жапырақ өсуінің төмендеуіне әкеледі

ABA әртүрлі қоршаған орта стресстеріне төтеп беру үшін тамырлар мен жапырақтарда өндіріледі. Тамыр ортасында стресске әдеттегі реакция - устьицаның жабылуы, бұл ABA түзілуін қамтиды. Устьицалар жабылмас бұрын, өсімдіктің жоғарғы бөлігі ісіну қысымын жоғалтады, жоғарғы жапырақтар солады, ал фотосинтетикалық тиімділік те төмендеуі мүмкін. Көптеген зерттеулер устьицалардың апопласттағы ABA концентрациясының артуына жабылу арқылы, яғни жапырақ емес өсімдіктердегі ABA жалпы мөлшерінің артуына жасушаішілік ABA бөлу арқылы жауап беретінін көрсетті, өсімдіктер апопласт ABA концентрациясын өте тез арттыра алады. Өсімдіктер қоршаған орта стрессіне ұшыраған кезде, олар жасушаларда ABA бөле бастайды, ал тамырдың босату сигналы сағаттардың орнына бірнеше минут ішінде берілуі мүмкін. Жапырақ тініндегі ABA жоғарылауы жасуша қабырғасының созылуын азайтып, жапырақтың созылуының төмендеуіне әкелуі мүмкін. Гипоксияның тағы бір әсері - жапырақтардың өмір сүру ұзақтығының қысқаруы, бұл барлық жапырақтарға әсер етеді. Гипоксия әдетте цитокинин мен нитрат тасымалының төмендеуіне әкеледі. Азоттың немесе цитокининнің жетіспеушілігі жапырақ аймағының күтім уақытын қысқартады және бірнеше күн ішінде бұтақтар мен жапырақтардың өсуін тоқтатады.

Дақылдардың тамыр жүйесінің оттегі ортасын оңтайландыру

Субстраттың сипаттамалары су мен оттегінің таралуы үшін шешуші рөл атқарады. Жылыжай көкөністерінің тамыр ортасындағы оттегі концентрациясы негізінен субстраттың су ұстау қабілетіне, суаруға (өлшемі мен жиілігіне), субстрат құрылымына және субстрат жолағының температурасына байланысты. Тамыр ортасындағы оттегі мөлшері кемінде 10%-дан (4~5 мг/л) жоғары болғанда ғана тамыр белсенділігі ең жақсы күйде сақталуы мүмкін.

Дақылдардың тамыр жүйесі өсімдіктердің өсуі мен өсімдіктердің ауруларға төзімділігі үшін өте маңызды. Су мен қоректік заттар өсімдіктердің қажеттіліктеріне сәйкес сіңіріледі. Дегенмен, тамыр ортасындағы оттегі деңгейі көбінесе қоректік заттар мен судың сіңіру тиімділігін және тамыр жүйесінің сапасын анықтайды. Тамыр жүйесі ортасындағы оттегінің жеткілікті деңгейі тамыр жүйесінің денсаулығын қамтамасыз ете алады, сондықтан өсімдіктер патогенді микроорганизмдерге жақсы төзімділікке ие болады (3-сурет). Субстраттағы оттегінің жеткілікті деңгейі анаэробты жағдайлардың қаупін азайтады, осылайша патогенді микроорганизмдердің қаупін азайтады.

Тамыр ортасында оттегінің тұтынылуы

Дақылдардың оттегіні тұтынуының ең жоғары мөлшері сағатына 40 мг/м2 дейін жетуі мүмкін (тұтыну дақылдарға байланысты). Температураға байланысты суару суында 7-8 мг/л дейін оттегі болуы мүмкін (4-сурет). 40 мг-ға жету үшін оттегіге деген сұранысты қанағаттандыру үшін сағат сайын 5 л су беру керек, бірақ шын мәнінде бір күндегі суару мөлшеріне жетпеуі мүмкін. Бұл суару арқылы берілетін оттегінің аз ғана рөл атқаратынын білдіреді. Оттегінің көп бөлігі матрицадағы тесіктер арқылы тамыр аймағына жетеді, ал тесіктер арқылы оттегінің берілуінің үлесі тәулік уақытына байланысты 90%-ға дейін жетеді. Өсімдіктердің булануы ең жоғары деңгейге жеткенде, суару мөлшері де ең жоғары деңгейге жетеді, бұл сағатына 1-1,5 л/м2-ге тең. Егер суару суында 7 мг/л оттегі болса, ол тамыр аймағы үшін сағатына 7-11 мг/м2 оттегі береді. Бұл сұраныстың 17%-25%-ына тең. Әрине, бұл тек субстраттағы оттегіге бай емес суару суы тұщы суару суымен ауыстырылған жағдайға ғана қатысты.

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

Тамырлардың қоршаған орта температурасын оңтайландырыңыз

Тамыр жүйесінің қоршаған орта температурасы тамыр жүйесінің қалыпты өсуі мен қызметі үшін өте маңызды, сонымен қатар тамыр жүйесінің су мен қоректік заттарды сіңіруіне әсер ететін маңызды фактор болып табылады.

Субстрат температурасының тым төмен болуы (тамыр температурасы) суды сіңіруде қиындықтарға әкелуі мүмкін. 5℃ кезінде сіңіру 20℃ кезіндегіге қарағанда 70% ~ 80% төмен. Егер субстрат температурасының төмен болуы жоғары температурамен қатар жүрсе, бұл өсімдіктердің солуына әкеледі. Иондардың сіңірілуі, әрине, температураға байланысты, ол төмен температурада иондардың сіңірілуін тежейді, ал әртүрлі қоректік элементтердің температураға сезімталдығы әртүрлі.

Субстрат температурасының тым жоғары болуы да пайдасыз және тамыр жүйесінің тым үлкен болуына әкелуі мүмкін. Басқаша айтқанда, өсімдіктерде құрғақ заттардың теңгерімсіз таралуы бар. Тамыр жүйесі тым үлкен болғандықтан, тыныс алу арқылы қажетсіз шығындар пайда болады және жоғалған энергияның бұл бөлігі өсімдіктің жинау бөлігіне пайдаланылуы мүмкін. Субстрат температурасы жоғары болған кезде еріген оттегінің мөлшері төмен болады, бұл микроорганизмдер тұтынатын оттегіге қарағанда тамыр ортасындағы оттегінің мөлшеріне әлдеқайда көп әсер етеді. Тамыр жүйесі көп оттегін тұтынады, тіпті субстрат немесе топырақ құрылымы нашар болған жағдайда гипоксияға әкеледі, осылайша су мен иондардың сіңуін азайтады.

Матрицаның суды ұстап тұру қабілетін қалыпты деңгейде ұстаңыз.

Матрицадағы су мөлшері мен оттегінің пайыздық мөлшері арасында теріс корреляция бар. Су мөлшері артқан кезде оттегі мөлшері азаяды және керісінше. Матрицадағы су мөлшері мен оттегі арасында маңызды диапазон бар, яғни су мөлшері 80% ~ 85% (5-сурет). Субстраттағы су мөлшерін 85%-дан жоғары ұзақ уақыт ұстап тұру оттегімен қамтамасыз етуге әсер етеді. Оттегімен қамтамасыз етудің көп бөлігі (75% ~ 90%) матрицадағы тесіктер арқылы жүзеге асырылады.

Субстраттағы оттегі мөлшеріне қосымша суару

Күн сәулесінің көп түсуі тамырларда оттегінің көп тұтынылуына және оттегі концентрациясының төмендеуіне әкеледі (6-сурет), ал қанттың көп түсуі түнде оттегінің көп тұтынылуын арттырады. Транспирация күшті, судың сіңуі жоғары және субстратта ауа мен оттегі көп. 7-суреттің сол жағынан субстраттағы оттегінің мөлшері суарудан кейін аздап артатынын көруге болады, егер субстраттың су ұстау қабілеті жоғары және ауа мөлшері өте төмен болса. 7-суреттің оң жағында көрсетілгендей, салыстырмалы түрде жақсы жарықтандыру жағдайында субстраттағы ауа мөлшері судың көбірек сіңуіне байланысты артады (суару уақыты бірдей). Суарудың субстраттағы оттегінің мөлшеріне салыстырмалы әсері субстраттағы су ұстау қабілетінен (ауа мөлшері) әлдеқайда аз.

Талқылау

Нақты өндірісте дақылдың тамыр ортасындағы оттегінің (ауаның) мөлшері оңай еленбейді, бірақ бұл дақылдардың қалыпты өсуін және тамырлардың сау дамуын қамтамасыз ету үшін маңызды фактор болып табылады.

Егін өндіру кезінде максималды өнімділік алу үшін тамыр жүйесінің ортасын мүмкіндігінше жақсы жағдайда қорғау өте маңызды. Зерттеулер көрсеткендей, O₂Тамыр жүйесінің ортасындағы 4 мг/л-ден төмен мөлшері дақылдардың өсуіне кері әсер етеді.₂Тамыр ортасындағы құрам негізінен суаруға (суару мөлшері мен жиілігіне), субстрат құрылымына, субстрат суының мөлшеріне, жылыжай мен субстрат температурасына әсер етеді, және әртүрлі отырғызу үлгілері әртүрлі болады. Балдырлар мен микроорганизмдер гидропоникалық дақылдардың тамыр ортасындағы оттегі мөлшерімен белгілі бір байланыста болады. Гипоксия өсімдіктердің баяу дамуына ғана емес, сонымен қатар тамыр патогендерінің (питий, фитофтора, фузариум) тамырдың өсуіне қысымын арттырады.

Суару стратегиясы O-ға айтарлықтай әсер етеді₂субстраттағы құрамды азайтады және бұл отырғызу процесінде бақылаудың оңайырақ тәсілі болып табылады. Кейбір раушан отырғызу зерттеулері субстраттағы су мөлшерін баяу арттыру (таңертең) оттегінің жақсы күйіне қол жеткізуге болатынын анықтады. Су ұстау қабілеті төмен субстратта субстрат оттегінің жоғары мөлшерін сақтай алады, сонымен бірге суару жиілігінің жоғарылауы және аралықтың қысқаруы арқылы субстраттар арасындағы су мөлшерінің айырмашылығын болдырмау қажет. Су ұстау қабілеті неғұрлым төмен болса, субстраттар арасындағы айырмашылық соғұрлым жоғары болады. Ылғалды субстрат, суару жиілігінің төмендеуі және аралықтың ұзағырақ болуы ауаның көбірек алмасуын және оттегінің қолайлы жағдайларын қамтамасыз етеді.

Субстраттың дренажы - субстраттың түрі мен су ұстау қабілетіне байланысты жаңару жылдамдығына және субстраттағы оттегі концентрациясының градиентіне үлкен әсер ететін тағы бір фактор. Суару сұйықтығы субстраттың түбінде тым ұзақ тұрмауы керек, бірақ оттегімен байытылған жаңа суару суы субстраттың түбіне қайтадан жетуі үшін тез ағызылуы керек. Дренаж жылдамдығына кейбір салыстырмалы түрде қарапайым өлшемдер, мысалы, субстраттың бойлық және ендік бағыттағы градиенті әсер етуі мүмкін. Көлбеу неғұрлым үлкен болса, дренаж жылдамдығы соғұрлым жылдам болады. Әр түрлі субстраттардың саңылаулары әртүрлі болады және шығыстардың саны да әртүрлі болады.

Соңы

[дәйексөз туралы ақпарат]

Се Юаньпей. Жылыжай дақылдарының тамырларындағы қоршаған ортадағы оттегінің мөлшерінің дақылдардың өсуіне әсері [J]. Ауыл шаруашылығы инженериясы технологиясы, 2022,42(31):21-24.