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

अधिकांश पोषक तत्वों का अवशोषण पौधे की जड़ों की चयापचय गतिविधियों से संबंधित एक प्रक्रिया है। इन प्रक्रियाओं को रूट सेल श्वसन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और पानी के अवशोषण को भी तापमान और श्वसन द्वारा विनियमित किया जाता है, और श्वसन के लिए ऑक्सीजन की भागीदारी की आवश्यकता होती है, इसलिए जड़ वातावरण में ऑक्सीजन का फसलों के सामान्य विकास पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। पानी में भंग 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 सब्सट्रेट में ऑक्सीजन सामग्री के नवीनीकरण और पूरक में सिंचाई में बहुत अंतर है। जड़ वातावरण में ऑक्सीजन सामग्री को अनुकूलित करने के लिए कई कारक हैं, लेकिन प्रत्येक कारक की प्रभाव डिग्री काफी अलग 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 भंग ऑक्सीजन सामग्री

भंग ऑक्सीजन को पानी में अनबाउंड या मुक्त ऑक्सीजन में भंग कर दिया जाता है, और पानी में भंग ऑक्सीजन की सामग्री एक निश्चित तापमान पर अधिकतम तक पहुंच जाएगी, जो संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री है। पानी में संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री तापमान के साथ बदल जाती है, और जब तापमान बढ़ता है, तो ऑक्सीजन सामग्री कम हो जाती है। स्पष्ट पानी की संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री नमक युक्त समुद्री जल (चित्रा 1) की तुलना में अधिक है, इसलिए विभिन्न सांद्रता के साथ पोषक तत्वों के समाधान की संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री अलग-अलग होगी।

मैट्रिक्स में ऑक्सीजन का परिवहन

ग्रीनहाउस फसल की जड़ों को पोषक तत्वों के घोल से प्राप्त करने वाली ऑक्सीजन एक मुक्त अवस्था में होनी चाहिए, और ऑक्सीजन को हवा और पानी और जड़ों के चारों ओर पानी के माध्यम से 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 भंग ऑक्सीजन अधिकतम तक पहुंच जाती है, और हवा में ऑक्सीजन सामग्री के परिवर्तन से पानी में ऑक्सीजन सामग्री का आनुपातिक परिवर्तन होगा।

फसलों पर जड़ के वातावरण में हाइपोक्सिया तनाव का प्रभाव

रूट हाइपोक्सिया के कारण

कई कारण हैं कि हाइड्रोपोनिक्स और सब्सट्रेट खेती प्रणालियों में हाइपोक्सिया का जोखिम गर्मियों में अधिक है। सबसे पहले, तापमान बढ़ने के साथ पानी में संतृप्त ऑक्सीजन सामग्री कम हो जाएगी। दूसरे, तापमान में वृद्धि के साथ जड़ वृद्धि को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऑक्सीजन की आवश्यकता होती 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 वातावरण में ऑक्सीजन सामग्री में कमी और प्रभावी पूरक की कमी की ओर जाता है, जो जड़ वातावरण में हाइपोक्सिया की ओर जाता है।

अवशोषण और वृद्धि

अधिकांश आवश्यक पोषक तत्वों का अवशोषण जड़ चयापचय से संबंधित प्रक्रियाओं पर निर्भर करता है, जिसमें रूट सेल श्वसन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अर्थात, ऑक्सीजन की उपस्थिति में प्रकाश संश्लेषक उत्पादों के 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% का उपयोग पोषक आयन अवशोषण के लिए किया जाता है, विकास के लिए 40% और रखरखाव के लिए केवल 10%। जड़ों को प्रत्यक्ष वातावरण में ऑक्सीजन ढूंढना चाहिए जहां वे सह रिलीज़ करते हैं₂। सब्सट्रेट और हाइड्रोपोनिक्स में खराब वेंटिलेशन के कारण एनारोबिक स्थितियों के तहत, हाइपोक्सिया पानी और पोषक तत्वों के अवशोषण को प्रभावित करेगा। हाइपोक्सिया में पोषक तत्वों के सक्रिय अवशोषण के लिए तेजी से प्रतिक्रिया होती है, अर्थात् नाइट्रेट (नहीं (नहीं)₃^-), पोटेशियम (के) और फॉस्फेट (पीओ)₄^3-), जो कैल्शियम (सीए) और मैग्नीशियम (एमजी) के निष्क्रिय अवशोषण में हस्तक्षेप करेगा।

प्लांट रूट ग्रोथ को 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 स्तर कम होता है, तो विकास धीमा हो जाता है या यहां तक ​​कि रुक ​​जाता है। यदि आंशिक रूट हाइपोक्सिया केवल शाखाओं और पत्तियों को प्रभावित करता है, तो रूट सिस्टम रूट सिस्टम के हिस्से के लिए क्षतिपूर्ति कर सकता है जो अब स्थानीय अवशोषण को बढ़ाकर किसी कारण से सक्रिय नहीं है।

प्लांट मेटाबोलिक तंत्र इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में ऑक्सीजन पर निर्भर करता है। ऑक्सीजन के बिना, एटीपी उत्पादन बंद हो जाएगा। एटीपी के बिना, जड़ों से प्रोटॉन का बहिर्वाह रुक जाएगा, रूट कोशिकाओं का सेल सैप अम्लीय हो जाएगा, और ये कोशिकाएं कुछ घंटों के भीतर मर जाएंगी। अस्थायी और अल्पकालिक हाइपोक्सिया पौधों में अपरिवर्तनीय पोषण संबंधी तनाव का कारण नहीं होगा। "नाइट्रेट श्वसन" तंत्र के कारण, यह रूट हाइपोक्सिया के दौरान एक वैकल्पिक तरीके के रूप में हाइपोक्सिया के साथ सामना करने के लिए एक अल्पकालिक अनुकूलन हो सकता है। हालांकि, दीर्घकालिक हाइपोक्सिया में धीमी गति से वृद्धि, पत्ती क्षेत्र में कमी और ताजा और शुष्क वजन कम हो जाएगा, जिससे फसल की उपज में महत्वपूर्ण गिरावट आएगी।

ईथीलीन

पौधे बहुत तनाव के तहत सीटू में एथिलीन बनाएंगे। आमतौर पर, एथिलीन को मिट्टी की हवा में विभाजित करके जड़ों से हटा दिया जाता है। जब वाटरलॉगिंग होती है, तो एथिलीन का गठन न केवल बढ़ेगा, बल्कि प्रसार भी बहुत कम हो जाएगा क्योंकि जड़ें पानी से घिरी हुई हैं। एथिलीन एकाग्रता की वृद्धि से जड़ों में वातन ऊतक का गठन होगा (चित्रा 2)। एथिलीन भी पत्ती सेनेस का कारण बन सकता है, और एथिलीन और ऑक्सिन के बीच बातचीत से रोमांचकारी जड़ों के गठन में वृद्धि होगी।

ऑक्सीजन तनाव से पत्ती की वृद्धि कम हो जाती है

ABA को विभिन्न पर्यावरणीय तनावों से निपटने के लिए जड़ों और पत्तियों में उत्पादित किया जाता है। जड़ वातावरण में, तनाव के लिए विशिष्ट प्रतिक्रिया स्टोमेटल क्लोजर है, जिसमें एबीए का गठन शामिल है। स्टोमेटा बंद होने से पहले, पौधे का शीर्ष सूजन का दबाव खो देता है, शीर्ष पत्तियां विल्ट करती हैं, और प्रकाश संश्लेषक दक्षता भी कम हो सकती है। कई अध्ययनों से पता चला है कि स्टोमेटा बंद करके एपोप्लास्ट में एबीए एकाग्रता की वृद्धि का जवाब देता है, अर्थात्, गैर-लीव्स में कुल एबीए सामग्री इंट्रासेल्युलर एबीए को जारी करके, पौधे एपोप्लास्ट एबीए की एकाग्रता को बहुत जल्दी बढ़ा सकते हैं। जब पौधे पर्यावरणीय तनाव में होते हैं, तो वे एबीए को कोशिकाओं में जारी करना शुरू करते हैं, और रूट रिलीज सिग्नल को घंटों के बजाय मिनटों में प्रेषित किया जा सकता है। पत्ती के ऊतकों में एबीए की वृद्धि सेल की दीवार के बढ़ाव को कम कर सकती है और पत्ती बढ़ाव की कमी को कम कर सकती है। हाइपोक्सिया का एक और प्रभाव यह है कि पत्तियों के जीवन काल को छोटा किया जाता है, जो सभी पत्तियों को प्रभावित करेगा। हाइपोक्सिया आमतौर पर साइटोकिनिन और नाइट्रेट परिवहन की कमी की ओर जाता है। नाइट्रोजन या साइटोकिनिन का अभाव पत्ती क्षेत्र के रखरखाव के समय को छोटा करेगा और कुछ दिनों के भीतर शाखाओं और पत्तियों के विकास को रोक देगा।

फसल जड़ प्रणाली के ऑक्सीजन वातावरण का अनुकूलन

सब्सट्रेट की विशेषताएं पानी और ऑक्सीजन के वितरण के लिए निर्णायक हैं। ग्रीनहाउस सब्जियों के मूल वातावरण में ऑक्सीजन एकाग्रता मुख्य रूप से सब्सट्रेट, सिंचाई (आकार और आवृत्ति), सब्सट्रेट संरचना और सब्सट्रेट पट्टी तापमान की पानी की होल्डिंग क्षमता से संबंधित है। केवल जब जड़ वातावरण में ऑक्सीजन सामग्री कम से कम 10% (4 ~ 5mg/L) से ऊपर हो सकती है, तो रूट गतिविधि को सबसे अच्छी स्थिति में बनाए रखा जा सकता है।

पौधों की वृद्धि और पौधे रोग प्रतिरोध के लिए फसलों की जड़ प्रणाली बहुत महत्वपूर्ण है। पौधों की जरूरतों के अनुसार पानी और पोषक तत्वों को अवशोषित किया जाएगा। हालांकि, जड़ वातावरण में ऑक्सीजन का स्तर काफी हद तक पोषक तत्वों और पानी की अवशोषण दक्षता और जड़ प्रणाली की गुणवत्ता को निर्धारित करता है। रूट सिस्टम वातावरण में पर्याप्त ऑक्सीजन स्तर रूट सिस्टम के स्वास्थ्य को सुनिश्चित कर सकता है, ताकि पौधों को रोगजनक सूक्ष्मजीवों (चित्रा 3) के लिए बेहतर प्रतिरोध हो। सब्सट्रेट में पर्याप्त ऑक्सीजन स्तर भी एनारोबिक 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 की खपत 40mg/m2/h (खपत फसलों पर निर्भर करती है) के रूप में अधिक हो सकती है। तापमान के आधार पर, सिंचाई के पानी में 7 ~ 8mg/l ऑक्सीजन (चित्रा 4) तक हो सकता है। 40 मिलीग्राम तक पहुंचने के लिए, ऑक्सीजन की मांग को पूरा करने के लिए हर घंटे 5 एल पानी दिया जाना चाहिए, लेकिन वास्तव में, एक दिन में सिंचाई राशि तक नहीं पहुंचा जा सकता है। इसका मतलब यह है कि सिंचाई द्वारा प्रदान की गई ऑक्सीजन केवल एक छोटी भूमिका निभाता है। अधिकांश ऑक्सीजन की आपूर्ति मैट्रिक्स में छिद्रों के माध्यम से रूट ज़ोन तक पहुंचती है, और दिन के समय के आधार पर छिद्रों के माध्यम से ऑक्सीजन की आपूर्ति का योगदान 90%जितना अधिक होता है। जब पौधों का वाष्पीकरण अधिकतम तक पहुंच जाता है, तो सिंचाई राशि भी अधिकतम तक पहुंच जाती है, जो 1 ~ 1.5L/m2/h के बराबर है। यदि सिंचाई के पानी में 7mg/l ऑक्सीजन होता 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 जो सब्सट्रेट में ऑक्सीजन-गरीब सिंचाई पानी को ताजा सिंचाई पानी से बदल दिया जाता है।

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

जड़ों के पर्यावरणीय तापमान का अनुकूलन करें

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

बहुत कम सब्सट्रेट तापमान (रूट तापमान) से पानी के अवशोषण में कठिनाई हो सकती है। 5 ℃ पर, अवशोषण 70% ~ 80% कम है 20 ℃ से कम है। यदि कम सब्सट्रेट तापमान उच्च तापमान के साथ होता है, तो यह पौधे के विलिंग को जन्म देगा। 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 है।

बहुत उच्च सब्सट्रेट तापमान भी बेकार है, और बहुत बड़ी जड़ प्रणाली का कारण बन सकता है। दूसरे शब्दों में, पौधों में शुष्क पदार्थ का असंतुलित वितरण होता है। क्योंकि रूट सिस्टम बहुत बड़ी है, अनावश्यक नुकसान श्वसन के माध्यम से होगा, और खोई हुई ऊर्जा के इस हिस्से का उपयोग पौधे के फसल के हिस्से के लिए किया जा सकता था। उच्च सब्सट्रेट तापमान पर, भंग ऑक्सीजन सामग्री कम होती है, जो सूक्ष्मजीवों द्वारा खपत ऑक्सीजन की तुलना में जड़ वातावरण में ऑक्सीजन सामग्री पर बहुत अधिक प्रभाव डालती है। रूट सिस्टम बहुत अधिक ऑक्सीजन का सेवन करता है, और यहां तक ​​कि खराब सब्सट्रेट या मिट्टी की संरचना के मामले में हाइपोक्सिया की ओर जाता है, इस प्रकार पानी और आयनों के अवशोषण को कम करता है।

मैट्रिक्स की उचित जल धारण क्षमता बनाए रखें।

मैट्रिक्स में पानी की सामग्री और ऑक्सीजन की प्रतिशत सामग्री के बीच एक नकारात्मक सहसंबंध है। जब पानी की मात्रा बढ़ जाती है, तो ऑक्सीजन की सामग्री कम हो जाती है, और इसके विपरीत। मैट्रिक्स में पानी की सामग्री और ऑक्सीजन के बीच एक महत्वपूर्ण सीमा है, अर्थात्, 80% ~ 85% पानी की सामग्री (चित्रा 5)। सब्सट्रेट में 85% से ऊपर के पानी की सामग्री का दीर्घकालिक रखरखाव ऑक्सीजन की आपूर्ति को प्रभावित करेगा। अधिकांश ऑक्सीजन आपूर्ति (75%~ 90%) मैट्रिक्स में छिद्रों के माध्यम से है।

सब्सट्रेट में ऑक्सीजन सामग्री के लिए सिंचाई का पूरक

अधिक सूर्य के प्रकाश से उच्च ऑक्सीजन की खपत और जड़ों में कम ऑक्सीजन की एकाग्रता होगी (चित्रा 6), और अधिक चीनी रात में ऑक्सीजन की खपत को अधिक बना देगा। वाष्पोत्सर्जन मजबूत है, जल अवशोषण बड़ा है, और सब्सट्रेट में अधिक हवा और अधिक ऑक्सीजन है। यह चित्र 7 के बाईं ओर से देखा जा सकता है कि सब्सट्रेट में ऑक्सीजन सामग्री इस स्थिति के तहत सिंचाई के बाद थोड़ी बढ़ जाएगी कि सब्सट्रेट की पानी की धारण क्षमता अधिक है और हवा की सामग्री बहुत कम है। जैसा कि अंजीर के अधिकार पर दिखाया गया है। 7, अपेक्षाकृत बेहतर रोशनी की स्थिति के तहत, सब्सट्रेट में हवा की सामग्री अधिक जल अवशोषण (एक ही सिंचाई समय) के कारण बढ़ जाती है। सब्सट्रेट में ऑक्सीजन सामग्री पर सिंचाई का सापेक्ष प्रभाव सब्सट्रेट में पानी की होल्डिंग क्षमता (वायु सामग्री) से बहुत कम है।

चर्चा करना

वास्तविक उत्पादन में, फसल की जड़ के वातावरण में ऑक्सीजन (वायु) की सामग्री को आसानी से अनदेखा कर दिया जाता है, लेकिन फसलों के सामान्य विकास 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, जितना संभव हो उतना सबसे अच्छी स्थिति में रूट सिस्टम वातावरण की रक्षा करना बहुत महत्वपूर्ण है। अध्ययनों से पता चला है कि ओ₂4mg/L से नीचे रूट सिस्टम वातावरण में सामग्री का फसल वृद्धि पर नकारात्मक प्रभाव पड़ेगा। ओ₂जड़ वातावरण में सामग्री मुख्य रूप से सिंचाई (सिंचाई की मात्रा और आवृत्ति), सब्सट्रेट संरचना, सब्सट्रेट पानी की सामग्री, ग्रीनहाउस और सब्सट्रेट तापमान से प्रभावित होती है, और विभिन्न रोपण पैटर्न अलग -अलग होंगे। शैवाल और सूक्ष्मजीवों का भी हाइड्रोपोनिक फसलों के मूल वातावरण में ऑक्सीजन सामग्री के साथ एक निश्चित संबंध है। हाइपोक्सिया न केवल पौधों के धीमे विकास का कारण बनता है, बल्कि जड़ विकास पर रूट रोगजनकों (पायथियम, फाइटोफ्थोरा, फुसैरियम) के दबाव को भी बढ़ाता है।

सिंचाई की रणनीति ओ पर एक 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 में पानी की सामग्री को बढ़ाने (सुबह में) बेहतर ऑक्सीजन की स्थिति प्राप्त कर सकती है। कम पानी की होल्डिंग क्षमता के साथ सब्सट्रेट में, सब्सट्रेट उच्च ऑक्सीजन सामग्री को बनाए रख सकता है, और एक ही समय में, उच्च सिंचाई आवृत्ति और कम अंतराल के माध्यम से सब्सट्रेट के बीच पानी की सामग्री के अंतर से बचने के लिए आवश्यक है। सब्सट्रेट की पानी की धारण क्षमता जितनी कम होगी, सब्सट्रेट के बीच अंतर उतना ही अधिक होगा। नम सब्सट्रेट, कम सिंचाई आवृत्ति और लंबे समय तक अंतराल अधिक वायु प्रतिस्थापन और अनुकूल ऑक्सीजन की स्थिति सुनिश्चित करते हैं।

सब्सट्रेट की जल निकासी एक अन्य कारक है जिसका नवीनीकरण दर और सब्सट्रेट में ऑक्सीजन एकाग्रता ढाल पर बहुत प्रभाव पड़ता है, जो सब्सट्रेट के प्रकार और पानी की होल्डिंग क्षमता पर निर्भर करता है। सिंचाई तरल को बहुत लंबे समय तक सब्सट्रेट के तल पर नहीं रहना चाहिए, लेकिन जल्दी से छुट्टी दे दी जानी चाहिए ताकि ताजा ऑक्सीजन-समृद्ध सिंचाई पानी फिर से सब्सट्रेट के नीचे तक पहुंच सके। जल निकासी की गति कुछ अपेक्षाकृत सरल उपायों से प्रभावित हो सकती है, जैसे कि अनुदैर्ध्य और चौड़ाई दिशाओं में सब्सट्रेट के ढाल। अधिक से अधिक ढाल, जल निकासी की गति जितनी तेजी से। अलग -अलग सबस्ट्रेट्स में अलग -अलग उद्घाटन होते हैं और आउटलेट्स की संख्या भी अलग होती है।

अंत

[प्रशस्ति पत्र की जानकारी]

XIE YUANPEI। फसल की वृद्धि पर ग्रीनहाउस फसल की जड़ों में पर्यावरण ऑक्सीजन सामग्री के प्रभाव [जे]। कृषि इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी, 2022,42 (31): 21-24।