ग्रीनहाउस बागवानी की कृषि इंजीनियरिंग तकनीक13 जनवरी, 2023 को 17:30 बजे बीजिंग में प्रकाशित।

अधिकांश पोषक तत्वों का अवशोषण पौधों की जड़ों की चयापचय गतिविधियों से निकटता से जुड़ी एक प्रक्रिया है।इन प्रक्रियाओं के लिए जड़ कोशिका श्वसन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और जल अवशोषण भी तापमान और श्वसन द्वारा नियंत्रित होता है, और श्वसन के लिए ऑक्सीजन की भागीदारी की आवश्यकता होती है, इसलिए जड़ के वातावरण में ऑक्सीजन का फसलों के सामान्य विकास पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।पानी में घुलित ऑक्सीजन सामग्री तापमान और लवणता से प्रभावित होती है, और सब्सट्रेट की संरचना जड़ वातावरण में वायु सामग्री को निर्धारित करती है।विभिन्न जल सामग्री राज्यों के साथ सबस्ट्रेट्स में ऑक्सीजन सामग्री के नवीकरण और पूरक में सिंचाई में बहुत अंतर है।जड़ वातावरण में ऑक्सीजन सामग्री को अनुकूलित करने के लिए कई कारक हैं, लेकिन प्रत्येक कारक के प्रभाव की डिग्री काफी भिन्न होती है।उचित सब्सट्रेट जल धारण क्षमता (वायु सामग्री) को बनाए रखना जड़ वातावरण में उच्च ऑक्सीजन सामग्री को बनाए रखने का आधार है।

समाधान में संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री पर तापमान और लवणता का प्रभाव

पानी में घुली ऑक्सीजन की मात्रा

घुलित ऑक्सीजन पानी में अनबाउंड या फ्री ऑक्सीजन में घुल जाती है, और पानी में घुलित ऑक्सीजन की मात्रा एक निश्चित तापमान पर अधिकतम तक पहुंच जाएगी, जो कि संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री है।पानी में संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री तापमान के साथ बदलती है, और जब तापमान बढ़ता है, ऑक्सीजन सामग्री घट जाती है।साफ पानी की संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री नमक युक्त समुद्री जल (चित्र 1) की तुलना में अधिक है, इसलिए विभिन्न सांद्रता वाले पोषक तत्वों के घोल की संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री अलग होगी।

मैट्रिक्स में ऑक्सीजन का परिवहन

ऑक्सीजन जो ग्रीनहाउस फसल की जड़ें पोषक तत्व समाधान से प्राप्त कर सकती हैं, एक मुक्त अवस्था में होनी चाहिए, और जड़ों के चारों ओर हवा और पानी और पानी के माध्यम से ऑक्सीजन को सब्सट्रेट में ले जाया जाता है।जब यह किसी दिए गए तापमान पर हवा में ऑक्सीजन सामग्री के साथ संतुलन में होता है, तो पानी में घुली ऑक्सीजन अधिकतम तक पहुँच जाती है, और हवा में ऑक्सीजन सामग्री के परिवर्तन से पानी में ऑक्सीजन सामग्री का आनुपातिक परिवर्तन होगा।

फसलों पर जड़ वातावरण में हाइपोक्सिया तनाव का प्रभाव

रूट हाइपोक्सिया के कारण

गर्मियों में हाइड्रोपोनिक्स और सब्सट्रेट खेती प्रणालियों में हाइपोक्सिया का जोखिम अधिक होने के कई कारण हैं।सबसे पहले, तापमान बढ़ने पर पानी में संतृप्त ऑक्सीजन की मात्रा कम हो जाएगी।दूसरे, जड़ वृद्धि को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऑक्सीजन तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ती है।इसके अलावा, गर्मियों में पोषक तत्वों के अवशोषण की मात्रा अधिक होती है, इसलिए पोषक तत्वों के अवशोषण के लिए ऑक्सीजन की मांग अधिक होती है।यह जड़ के वातावरण में ऑक्सीजन की मात्रा में कमी और प्रभावी पूरक की कमी की ओर जाता है, जिससे जड़ के वातावरण में हाइपोक्सिया हो जाता है।

अवशोषण और वृद्धि

अधिकांश आवश्यक पोषक तत्वों का अवशोषण जड़ चयापचय से निकटता से संबंधित प्रक्रियाओं पर निर्भर करता है, जिसके लिए रूट सेल श्वसन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अर्थात ऑक्सीजन की उपस्थिति में प्रकाश संश्लेषक उत्पादों का अपघटन।अध्ययनों से पता चला है कि टमाटर के पौधों के कुल आत्मसात का 10% ~ 20% जड़ों में उपयोग किया जाता है, जिनमें से 50% पोषक तत्वों के आयन अवशोषण के लिए, 40% विकास के लिए और केवल 10% रखरखाव के लिए उपयोग किया जाता है।जड़ों को सीधे वातावरण में ऑक्सीजन मिलनी चाहिए जहां वे सीओ छोड़ते हैं₂.सब्सट्रेट्स और हाइड्रोपोनिक्स में खराब वेंटिलेशन के कारण अवायवीय स्थितियों के तहत, हाइपोक्सिया पानी और पोषक तत्वों के अवशोषण को प्रभावित करेगा।हाइपोक्सिया में पोषक तत्वों के सक्रिय अवशोषण के लिए तीव्र प्रतिक्रिया होती है, अर्थात् नाइट्रेट (NO₃^-), पोटेशियम (के) और फॉस्फेट (पीओ₄^3-), जो कैल्शियम (सीए) और मैग्नीशियम (एमजी) के निष्क्रिय अवशोषण में हस्तक्षेप करेगा।

पौधे की जड़ की वृद्धि के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, सामान्य जड़ गतिविधि को सबसे कम ऑक्सीजन एकाग्रता की आवश्यकता होती है, और सीओपी मूल्य के नीचे ऑक्सीजन एकाग्रता रूट सेल चयापचय (हाइपोक्सिया) को सीमित करने वाला कारक बन जाता है।जब ऑक्सीजन सामग्री का स्तर कम होता है, तो विकास धीमा हो जाता है या रुक भी जाता है।यदि आंशिक रूट हाइपोक्सिया केवल शाखाओं और पत्तियों को प्रभावित करता है, तो रूट सिस्टम रूट सिस्टम के उस हिस्से की भरपाई कर सकता है जो स्थानीय अवशोषण को बढ़ाकर किसी कारण से सक्रिय नहीं है।

संयंत्र चयापचय तंत्र इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में ऑक्सीजन पर निर्भर करता है।ऑक्सीजन के बिना एटीपी का उत्पादन बंद हो जाएगा।एटीपी के बिना, जड़ों से प्रोटॉन का बहिर्वाह रुक जाएगा, जड़ कोशिकाओं का कोशिका रस अम्लीय हो जाएगा, और ये कोशिकाएं कुछ ही घंटों में मर जाएंगी।अस्थायी और अल्पकालिक हाइपोक्सिया पौधों में अपरिवर्तनीय पोषण संबंधी तनाव पैदा नहीं करेगा।"नाइट्रेट श्वसन" तंत्र के कारण, रूट हाइपोक्सिया के दौरान वैकल्पिक तरीके के रूप में हाइपोक्सिया से निपटने के लिए यह एक अल्पकालिक अनुकूलन हो सकता है।हालांकि, लंबे समय तक हाइपोक्सिया धीमी वृद्धि, पत्ती क्षेत्र में कमी और ताजा और सूखे वजन में कमी का कारण बनेगा, जिससे फसल की उपज में उल्लेखनीय गिरावट आएगी।

ईथीलीन

पौधे अत्यधिक दबाव में एथिलीन का निर्माण उसी स्थान पर करेंगे।आमतौर पर एथिलीन को मिट्टी की हवा में फैलाकर जड़ों से हटा दिया जाता है।जब जलभराव होता है, तो एथिलीन का निर्माण न केवल बढ़ेगा, बल्कि प्रसार भी बहुत कम हो जाएगा क्योंकि जड़ें पानी से घिरी हुई हैं।एथिलीन सांद्रता में वृद्धि से जड़ों में वातन ऊतक का निर्माण होगा (चित्र 2)।एथिलीन भी पत्ती की जीर्णता का कारण बन सकता है, और एथिलीन और ऑक्सिन के बीच की बातचीत से उत्साही जड़ों के गठन में वृद्धि होगी।

ऑक्सीजन तनाव से पत्ती की वृद्धि कम हो जाती है

एबीए विभिन्न पर्यावरणीय तनावों से निपटने के लिए जड़ों और पत्तियों में उत्पन्न होता है।मूल वातावरण में, तनाव के लिए विशिष्ट प्रतिक्रिया रंध्र बंद है, जिसमें एबीए का गठन शामिल है।स्टोमेटा के बंद होने से पहले, पौधे के शीर्ष पर सूजन का दबाव कम हो जाता है, शीर्ष पत्तियां विल्ट हो जाती हैं, और प्रकाश संश्लेषक दक्षता भी कम हो सकती है।कई अध्ययनों से पता चला है कि रंध्र बंद करके एपोप्लास्ट में एबीए एकाग्रता की वृद्धि का जवाब देते हैं, यानी इंट्रासेल्युलर एबीए जारी करके गैर-पत्ते में कुल एबीए सामग्री, पौधे एपोप्लास्ट एबीए की एकाग्रता को बहुत तेज़ी से बढ़ा सकते हैं।जब पौधे पर्यावरणीय तनाव में होते हैं, तो वे कोशिकाओं में एबीए छोड़ना शुरू करते हैं, और रूट रिलीज सिग्नल को घंटों के बजाय मिनटों में प्रेषित किया जा सकता है।पत्ती के ऊतकों में ABA की वृद्धि कोशिका भित्ति के बढ़ाव को कम कर सकती है और पत्ती के बढ़ाव को कम कर सकती है।हाइपोक्सिया का एक अन्य प्रभाव यह है कि पत्तियों का जीवन काल छोटा हो जाता है, जो सभी पत्तियों को प्रभावित करेगा।हाइपोक्सिया आमतौर पर साइटोकिनिन और नाइट्रेट परिवहन में कमी की ओर जाता है।नाइट्रोजन या साइटोकिनिन की कमी से पत्ती क्षेत्र के रखरखाव का समय कम हो जाएगा और कुछ दिनों के भीतर शाखाओं और पत्तियों का विकास रुक जाएगा।

फसल जड़ प्रणाली के ऑक्सीजन वातावरण का अनुकूलन

पानी और ऑक्सीजन के वितरण के लिए सब्सट्रेट की विशेषताएं निर्णायक हैं।ग्रीनहाउस सब्जियों के जड़ पर्यावरण में ऑक्सीजन एकाग्रता मुख्य रूप से सब्सट्रेट, सिंचाई (आकार और आवृत्ति), सब्सट्रेट संरचना और सब्सट्रेट पट्टी तापमान की जल धारण क्षमता से संबंधित है।जड़ वातावरण में ऑक्सीजन की मात्रा कम से कम 10% (4 ~ 5mg/L) से ऊपर होने पर ही जड़ गतिविधि को सर्वोत्तम स्थिति में बनाए रखा जा सकता है।

पौधों की वृद्धि और पौधों की रोग प्रतिरोधक क्षमता के लिए फसलों की जड़ प्रणाली बहुत महत्वपूर्ण है।पानी और पोषक तत्वों को पौधों की जरूरतों के अनुसार अवशोषित किया जाएगा।हालांकि, जड़ वातावरण में ऑक्सीजन का स्तर काफी हद तक पोषक तत्वों और पानी की अवशोषण क्षमता और जड़ प्रणाली की गुणवत्ता को निर्धारित करता है।जड़ प्रणाली पर्यावरण में पर्याप्त ऑक्सीजन स्तर जड़ प्रणाली के स्वास्थ्य को सुनिश्चित कर सकता है, ताकि पौधों में रोगजनक सूक्ष्मजीवों (चित्रा 3) के लिए बेहतर प्रतिरोध हो।सब्सट्रेट में पर्याप्त ऑक्सीजन स्तर भी अवायवीय स्थितियों के जोखिम को कम करता है, इस प्रकार रोगजनक सूक्ष्मजीवों के जोखिम को कम करता है।

जड़ वातावरण में ऑक्सीजन की खपत

फसलों की अधिकतम ऑक्सीजन खपत 40mg/m2/h जितनी अधिक हो सकती है (खपत फसलों पर निर्भर करती है)।तापमान के आधार पर, सिंचाई के पानी में 7~8mg/L तक ऑक्सीजन हो सकती है (चित्र 4)।ऑक्सीजन की मांग को पूरा करने के लिए 40 मिलीग्राम तक पहुंचने के लिए हर घंटे 5 लीटर पानी दिया जाना चाहिए, लेकिन वास्तव में एक दिन में सिंचाई की मात्रा तक नहीं पहुंचा जा सकता है।इसका मतलब है कि सिंचाई द्वारा प्रदान की जाने वाली ऑक्सीजन केवल एक छोटी सी भूमिका निभाती है।अधिकांश ऑक्सीजन की आपूर्ति मैट्रिक्स में छिद्रों के माध्यम से रूट ज़ोन तक पहुँचती है, और छिद्रों के माध्यम से ऑक्सीजन की आपूर्ति का योगदान दिन के समय के आधार पर 90% जितना अधिक होता है।जब पौधों का वाष्पीकरण अधिकतम तक पहुँच जाता है, तो सिंचाई की मात्रा भी अधिकतम तक पहुँच जाती है, जो 1 ~ 1.5L / m2 / h के बराबर होती है।यदि सिंचाई के पानी में 7mg/L ऑक्सीजन है, तो यह रूट ज़ोन के लिए 7~11mg/m2/h ऑक्सीजन प्रदान करेगा।यह मांग के 17% ~ 25% के बराबर है।बेशक, यह केवल उस स्थिति पर लागू होता है जब सब्सट्रेट में ऑक्सीजन-खराब सिंचाई के पानी को ताजे सिंचाई के पानी से बदल दिया जाता है।

जड़ों की खपत के अलावा, जड़ वातावरण में सूक्ष्मजीव भी ऑक्सीजन का सेवन करते हैं।इसका आंकलन करना मुश्किल है क्योंकि इस संबंध में कोई माप नहीं किया गया है।चूंकि नए सबस्ट्रेट्स को हर साल बदल दिया जाता है, इसलिए यह माना जा सकता है कि सूक्ष्मजीव ऑक्सीजन खपत में अपेक्षाकृत छोटी भूमिका निभाते हैं।

जड़ों के पर्यावरण के तापमान का अनुकूलन करें

जड़ प्रणाली के सामान्य विकास और कार्य के लिए जड़ प्रणाली का पर्यावरणीय तापमान बहुत महत्वपूर्ण है, और यह जड़ प्रणाली द्वारा पानी और पोषक तत्वों के अवशोषण को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक भी है।

बहुत कम सब्सट्रेट तापमान (रूट तापमान) जल अवशोषण में कठिनाई का कारण बन सकता है।5 ℃ पर, अवशोषण 20 ℃ की तुलना में 70% ~ 80% कम है।यदि कम सब्सट्रेट तापमान उच्च तापमान के साथ होता है, तो इससे पौधे मुरझा जाते हैं।आयन अवशोषण स्पष्ट रूप से तापमान पर निर्भर करता है, जो कम तापमान पर आयन अवशोषण को रोकता है, और तापमान के लिए विभिन्न पोषक तत्वों की संवेदनशीलता अलग होती है।

बहुत अधिक सब्सट्रेट तापमान भी बेकार है, और बहुत बड़ी जड़ प्रणाली को जन्म दे सकता है।दूसरे शब्दों में, पौधों में शुष्क पदार्थ का असंतुलित वितरण होता है।क्योंकि जड़ प्रणाली बहुत बड़ी है, श्वसन के माध्यम से अनावश्यक नुकसान होगा, और खोई हुई ऊर्जा का यह हिस्सा पौधे के फसल के हिस्से के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।उच्च सब्सट्रेट तापमान पर, घुलित ऑक्सीजन सामग्री कम होती है, जिसका सूक्ष्मजीवों द्वारा खपत ऑक्सीजन की तुलना में जड़ पर्यावरण में ऑक्सीजन सामग्री पर बहुत अधिक प्रभाव पड़ता है।जड़ प्रणाली बहुत अधिक ऑक्सीजन की खपत करती है, और यहां तक ​​कि खराब सब्सट्रेट या मिट्टी की संरचना के मामले में हाइपोक्सिया की ओर ले जाती है, जिससे पानी और आयनों का अवशोषण कम हो जाता है।

मैट्रिक्स की उचित जल धारण क्षमता बनाए रखें।

मैट्रिक्स में जल सामग्री और ऑक्सीजन की प्रतिशत सामग्री के बीच एक नकारात्मक संबंध है।जब पानी की मात्रा बढ़ती है, तो ऑक्सीजन की मात्रा कम हो जाती है, और इसके विपरीत।मैट्रिक्स में जल सामग्री और ऑक्सीजन के बीच एक महत्वपूर्ण सीमा है, अर्थात 80% ~ 85% जल सामग्री (चित्र 5)।सब्सट्रेट में 85% से ऊपर पानी की मात्रा का लंबे समय तक रखरखाव ऑक्सीजन की आपूर्ति को प्रभावित करेगा।अधिकांश ऑक्सीजन आपूर्ति (75% ~ 90%) मैट्रिक्स में छिद्रों के माध्यम से होती है।

सब्सट्रेट में ऑक्सीजन सामग्री के लिए सिंचाई का पूरक

अधिक धूप से ऑक्सीजन की खपत अधिक होगी और जड़ों में ऑक्सीजन की मात्रा कम होगी (चित्र 6), और अधिक चीनी रात में ऑक्सीजन की खपत को अधिक बनाएगी।वाष्पोत्सर्जन मजबूत होता है, जल अवशोषण बड़ा होता है, और सब्सट्रेट में अधिक हवा और अधिक ऑक्सीजन होती है।यह चित्र 7 के बाईं ओर से देखा जा सकता है कि सब्सट्रेट में ऑक्सीजन की मात्रा सिंचाई के बाद थोड़ी बढ़ जाएगी, इस शर्त के तहत कि सब्सट्रेट की जल धारण क्षमता अधिक है और हवा की मात्रा बहुत कम है।जैसा कि चित्र के दाईं ओर दिखाया गया है।7, अपेक्षाकृत बेहतर रोशनी की स्थिति में, अधिक जल अवशोषण (समान सिंचाई समय) के कारण सब्सट्रेट में हवा की मात्रा बढ़ जाती है।सब्सट्रेट में ऑक्सीजन सामग्री पर सिंचाई का सापेक्ष प्रभाव सब्सट्रेट में जल धारण क्षमता (वायु सामग्री) से बहुत कम है।

चर्चा करना

वास्तविक उत्पादन में, फसल के मूल वातावरण में ऑक्सीजन (वायु) की मात्रा को आसानी से अनदेखा कर दिया जाता है, लेकिन फसलों की सामान्य वृद्धि और जड़ों के स्वस्थ विकास को सुनिश्चित करने के लिए यह एक महत्वपूर्ण कारक है।

फसल उत्पादन के दौरान अधिकतम उपज प्राप्त करने के लिए, जड़ प्रणाली पर्यावरण को यथासंभव सर्वोत्तम स्थिति में संरक्षित करना बहुत महत्वपूर्ण है।अध्ययनों से पता चला है कि ओ₂रूट सिस्टम वातावरण में 4mg/L से कम सामग्री का फसल विकास पर नकारात्मक प्रभाव पड़ेगा।ओ₂जड़ वातावरण में सामग्री मुख्य रूप से सिंचाई (सिंचाई की मात्रा और आवृत्ति), सब्सट्रेट संरचना, सब्सट्रेट जल सामग्री, ग्रीनहाउस और सब्सट्रेट तापमान से प्रभावित होती है, और विभिन्न रोपण पैटर्न अलग होंगे।हाइड्रोपोनिक फसलों के मूल वातावरण में ऑक्सीजन सामग्री के साथ शैवाल और सूक्ष्मजीवों का भी एक निश्चित संबंध है।हाइपोक्सिया न केवल पौधों के धीमे विकास का कारण बनता है, बल्कि जड़ के विकास पर जड़ रोगजनकों (पाइथियम, फाइटोफ्थोरा, फ्यूजेरियम) के दबाव को भी बढ़ाता है।

सिंचाई रणनीति का ओ पर महत्वपूर्ण प्रभाव है₂सब्सट्रेट में सामग्री, और यह रोपण प्रक्रिया में एक अधिक नियंत्रणीय तरीका भी है।कुछ गुलाब रोपण अध्ययनों में पाया गया है कि धीरे-धीरे सब्सट्रेट (सुबह में) में पानी की मात्रा बढ़ाने से बेहतर ऑक्सीजन स्थिति प्राप्त हो सकती है।कम जल धारण क्षमता वाले सब्सट्रेट में, सब्सट्रेट उच्च ऑक्सीजन सामग्री को बनाए रख सकता है, और साथ ही, उच्च सिंचाई आवृत्ति और कम अंतराल के माध्यम से सब्सट्रेट्स के बीच पानी की सामग्री के अंतर से बचना आवश्यक है।सबस्ट्रेट्स की जल धारण क्षमता जितनी कम होगी, सबस्ट्रेट्स के बीच का अंतर उतना ही अधिक होगा।नम सब्सट्रेट, कम सिंचाई आवृत्ति और लंबे अंतराल से अधिक वायु प्रतिस्थापन और अनुकूल ऑक्सीजन की स्थिति सुनिश्चित होती है।

सब्सट्रेट की जल निकासी एक अन्य कारक है जो सब्सट्रेट के प्रकार और जल धारण क्षमता के आधार पर, सब्सट्रेट में नवीकरण दर और ऑक्सीजन एकाग्रता ढाल पर बहुत प्रभाव डालता है।सिंचाई तरल बहुत लंबे समय तक सब्सट्रेट के तल पर नहीं रहना चाहिए, लेकिन जल्दी से छुट्टी दे दी जानी चाहिए ताकि ताजा ऑक्सीजन-समृद्ध सिंचाई का पानी फिर से सब्सट्रेट के नीचे पहुंच सके।जल निकासी की गति कुछ अपेक्षाकृत सरल उपायों से प्रभावित हो सकती है, जैसे अनुदैर्ध्य और चौड़ाई दिशाओं में सब्सट्रेट की ढाल।ढाल जितना अधिक होगा, जल निकासी की गति उतनी ही तेज होगी।अलग-अलग सबस्ट्रेट्स के अलग-अलग उद्घाटन होते हैं और आउटलेट्स की संख्या भी अलग-अलग होती है।

अंत

[उद्धरण सूचना]

शी युआनपेई।फसल की वृद्धि पर ग्रीनहाउस फसल की जड़ों में पर्यावरणीय ऑक्सीजन सामग्री का प्रभाव [जे]।कृषि इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी, 2022,42(31):21-24।