İstixana bağçılığının kənd təsərrüfatı mühəndisliyi texnologiyası 13 yanvar 2023-cü il, saat 17:30-da Pekində dərc edilib.

Əksər qida elementlərinin udulması bitki köklərinin metabolik fəaliyyəti ilə sıx əlaqəli bir prosesdir. Bu proseslər kök hüceyrələrinin tənəffüsü ilə yaranan enerji tələb edir və suyun udulması da temperatur və tənəffüslə tənzimlənir və tənəffüs oksigenin iştirakını tələb edir, buna görə də kök mühitindəki oksigen bitkilərin normal böyüməsinə mühüm təsir göstərir. Suda həll olan oksigen miqdarı temperatur və duzluluqdan təsirlənir və substratın quruluşu kök mühitindəki hava miqdarını müəyyən edir. Suvarma müxtəlif su tərkibi vəziyyətinə malik substratlarda oksigen tərkibinin yenilənməsi və artırılmasında böyük fərqlərə malikdir. Kök mühitində oksigen miqdarını optimallaşdırmaq üçün bir çox amil var, lakin hər bir amilin təsir dərəcəsi olduqca fərqlidir. Substratın su saxlama qabiliyyətini (hava miqdarını) məqbul səviyyədə saxlamaq kök mühitində yüksək oksigen miqdarını qorumağın əsas şərtidir.

Məhluldakı doymuş oksigen miqdarına temperatur və duzluluğun təsiri

Suda həll olmuş oksigen miqdarı

Həll olmuş oksigen suda sərbəst və ya bağlı olmayan oksigendə həll olur və suda həll olmuş oksigenin miqdarı müəyyən bir temperaturda, yəni doymuş oksigen miqdarında maksimum həddə çatır. Suda doymuş oksigen miqdarı temperaturla dəyişir və temperatur artdıqda oksigen miqdarı azalır. Təmiz suyun doymuş oksigen miqdarı duz tərkibli dəniz suyundan daha yüksəkdir (Şəkil 1), buna görə də müxtəlif konsentrasiyalara malik qida məhlullarının doymuş oksigen miqdarı fərqli olacaq.

Matrisdə oksigen daşınması

İstixana bitkilərinin köklərinin qida məhlulundan ala biləcəyi oksigen sərbəst vəziyyətdə olmalıdır və oksigen substratda hava, su və köklərin ətrafındakı su vasitəsilə daşınır. Müəyyən bir temperaturda havadakı oksigen miqdarı ilə tarazlıqda olduqda, suda həll olan oksigen maksimuma çatır və havadakı oksigen miqdarının dəyişməsi sudakı oksigen miqdarının mütənasib dəyişməsinə səbəb olacaq.

Kök mühitində hipoksiya stressinin bitkilərə təsiri

Kök hipoksiyasının səbəbləri

Yayda hidroponika və substrat becərmə sistemlərində hipoksiya riskinin daha yüksək olmasının bir neçə səbəbi var. Əvvəla, temperatur artdıqca suda doymuş oksigen miqdarı azalacaq. İkincisi, kök böyüməsini təmin etmək üçün tələb olunan oksigen temperaturun artması ilə artır. Bundan əlavə, yayda qida maddələrinin mənimsənilməsi miqdarı daha yüksəkdir, buna görə də qida maddələrinin mənimsənilməsi üçün oksigenə tələbat daha yüksəkdir. Bu, kök mühitində oksigen miqdarının azalmasına və effektiv əlavənin olmamasına gətirib çıxarır ki, bu da kök mühitində hipoksiyaya səbəb olur.

Absorbsiya və böyümə

Əksər vacib qida maddələrinin udulması kök hüceyrələrinin tənəffüsü, yəni oksigen iştirakı ilə fotosintetik məhsulların parçalanması nəticəsində yaranan enerjini tələb edən kök metabolizması ilə sıx əlaqəli proseslərdən asılıdır. Tədqiqatlar göstərir ki, pomidor bitkilərinin ümumi assimilyasiyasının 10%-20%-i köklərdə istifadə olunur, bunun 50%-i qida ionlarının udulması, 40%-i böyümə və yalnız 10%-i saxlanma üçün istifadə olunur. Köklər CO2 buraxdıqları birbaşa mühitdə oksigen tapmalıdırlar.₂Substratlarda və hidroponikada zəif ventilyasiya səbəbindən yaranan anaerob şəraitdə hipoksiya suyun və qida maddələrinin udulmasına təsir edəcək. Hipoksiya qida maddələrinin, yəni nitratın (NO) aktiv udulmasına sürətli reaksiya verir.₃^-), kalium (K) və fosfat (PO4)₄^3-), bu da kalsiumun (Ca) və maqneziumun (Mg) passiv udulmasına mane olacaq.

Bitki kökünün böyüməsi enerjiyə, normal kök aktivliyinin ən aşağı oksigen konsentrasiyasına ehtiyacı var və COP dəyərindən aşağı oksigen konsentrasiyası kök hüceyrə metabolizmasını (hipoksiya) məhdudlaşdıran bir amilə çevrilir. Oksigen miqdarı səviyyəsi aşağı olduqda, böyümə yavaşlayır və ya hətta dayanır. Qismən kök hipoksiyası yalnız budaqlara və yarpaqlara təsir edərsə, kök sistemi yerli udma səviyyəsini artırmaqla kök sisteminin nədənsə artıq aktiv olmayan hissəsini kompensasiya edə bilər.

Bitki metabolik mexanizmi elektron qəbuledicisi kimi oksigendən asılıdır. Oksigen olmadan ATF istehsalı dayanacaq. ATF olmadan protonların köklərdən çıxması dayanacaq, kök hüceyrələrinin hüceyrə şirəsi turşulaşacaq və bu hüceyrələr bir neçə saat ərzində öləcək. Müvəqqəti və qısamüddətli hipoksiya bitkilərdə dönməz qidalanma stressinə səbəb olmayacaq. "Nitrat tənəffüsü" mexanizminə görə, kök hipoksiyası zamanı alternativ bir yol kimi hipoksiya ilə mübarizə aparmaq qısamüddətli adaptasiya ola bilər. Lakin uzunmüddətli hipoksiya yavaş böyüməyə, yarpaq sahəsinin azalmasına və təzə və quru çəkinin azalmasına səbəb olacaq ki, bu da məhsuldarlığın əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına səbəb olacaq.

Etilen

Bitkilər güclü stress altında yerində etilen əmələ gətirəcəklər. Adətən, etilen torpaq havasına yayılaraq köklərdən çıxarılır. Su basması baş verdikdə, etilenin əmələ gəlməsi nəinki artacaq, həm də köklər su ilə əhatə olunduğundan diffuziya xeyli azalacaq. Etilen konsentrasiyasının artması köklərdə aerasiya toxumasının əmələ gəlməsinə səbəb olacaq (Şəkil 2). Etilen həmçinin yarpaqların qocalmasına səbəb ola bilər və etilenlə auksin arasındakı qarşılıqlı təsir əlavə köklərin əmələ gəlməsini artıracaq.

Oksigen stressi yarpaq böyüməsinin azalmasına səbəb olur

ABA müxtəlif ətraf mühit stresslərinin öhdəsindən gəlmək üçün köklərdə və yarpaqlarda istehsal olunur. Kök mühitində stressə tipik reaksiya ABA-nın əmələ gəlməsini əhatə edən stomatal bağlanmadır. Stomalar bağlanmazdan əvvəl bitkinin yuxarı hissəsi şişkinlik təzyiqini itirir, yuxarı yarpaqlar solur və fotosintetik səmərəlilik də azala bilər. Bir çox tədqiqatlar göstərir ki, stomatlar apoplastdakı ABA konsentrasiyasının artmasına bağlanmaqla, yəni yarpaq olmayan bitkilərdə ümumi ABA tərkibinin artmasına hüceyrədaxili ABA-nı buraxmaqla cavab verir, bitkilər apoplast ABA-nın konsentrasiyasını çox tez artıra bilər. Bitkilər ətraf mühit stressi altında olduqda, hüceyrələrdə ABA-nı buraxmağa başlayırlar və kök buraxılış siqnalı saatlar əvəzinə dəqiqələr ərzində ötürülə bilər. Yarpaq toxumasında ABA-nın artması hüceyrə divarının uzanmasını azalda və yarpaq uzanmasının azalmasına səbəb ola bilər. Hipoksiyanın digər bir təsiri yarpaqların ömrünün qısalmasıdır ki, bu da bütün yarpaqlara təsir edəcək. Hipoksiya adətən sitokinin və nitrat daşınmasının azalmasına səbəb olur. Azot və ya sitokinin çatışmazlığı yarpaq sahəsinin baxım müddətini qısaldacaq və bir neçə gün ərzində budaqların və yarpaqların böyüməsini dayandıracaq.

Bitki kök sisteminin oksigen mühitinin optimallaşdırılması

Substratın xüsusiyyətləri su və oksigenin paylanması üçün həlledicidir. İstixana tərəvəzlərinin kök mühitindəki oksigen konsentrasiyası əsasən substratın su tutma qabiliyyəti, suvarma (ölçüsü və tezliyi), substratın quruluşu və substrat zolağının temperaturu ilə əlaqədardır. Yalnız kök mühitindəki oksigen miqdarı ən azı 10%-dən (4~5 mq/L) yuxarı olduqda kök aktivliyi ən yaxşı vəziyyətdə saxlanıla bilər.

Bitkilərin kök sistemi bitkilərin böyüməsi və xəstəliklərə qarşı müqaviməti üçün çox vacibdir. Su və qida maddələri bitkilərin ehtiyaclarına uyğun olaraq mənimsəniləcək. Lakin, kök mühitindəki oksigen səviyyəsi qida maddələrinin və suyun udma səmərəliliyini və kök sisteminin keyfiyyətini əsasən müəyyən edir. Kök sistemi mühitində kifayət qədər oksigen səviyyəsi kök sisteminin sağlamlığını təmin edə bilər ki, bitkilər patogen mikroorqanizmlərə qarşı daha yaxşı müqavimət göstərsinlər (Şəkil 3). Substratda kifayət qədər oksigen səviyyəsi anaerob şərait riskini də minimuma endirir və beləliklə, patogen mikroorqanizmlərin riskini minimuma endirir.

Kök mühitində oksigen istehlakı

Bitkilərin maksimum oksigen istehlakı 40 mq/m2/saat qədər ola bilər (istehlak bitkilərdən asılıdır). Temperaturdan asılı olaraq, suvarma suyunda 7-8 mq/L-ə qədər oksigen ola bilər (Şəkil 4). 40 mq-a çatmaq üçün oksigen tələbatını ödəmək üçün hər saatda 5 litr su verilməlidir, amma əslində bir gün ərzində suvarma miqdarına çatılmaya bilər. Bu o deməkdir ki, suvarma ilə təmin edilən oksigen yalnız kiçik bir rol oynayır. Oksigen təchizatının çox hissəsi matrisdəki məsamələr vasitəsilə kök zonasına çatır və məsamələr vasitəsilə oksigen təchizatının töhfəsi günün vaxtından asılı olaraq 90%-ə qədər yüksəkdir. Bitkilərin buxarlanması maksimum həddə çatdıqda, suvarma miqdarı da maksimum həddə çatır ki, bu da 1-1,5 L/m2/saata bərabərdir. Suvarma suyunda 7 mq/L oksigen varsa, kök zonası üçün 7-11 mq/m2/saat oksigen təmin edəcək. Bu, tələbatın 17%-25%-nə bərabərdir. Əlbəttə ki, bu, yalnız substratdakı oksigensiz suvarma suyunun təzə suvarma suyu ilə əvəz olunduğu vəziyyətə aiddir.

Köklərin istehlakına əlavə olaraq, kök mühitindəki mikroorqanizmlər də oksigen istehlak edirlər. Bunu ölçmək çətindir, çünki bu baxımdan heç bir ölçmə aparılmayıb. Hər il yeni substratlar dəyişdirildiyindən, mikroorqanizmlərin oksigen istehlakında nisbətən az rol oynadığını güman etmək olar.

Köklərin ətraf mühit temperaturunu optimallaşdırın

Kök sisteminin ətraf mühit temperaturu kök sisteminin normal böyüməsi və fəaliyyəti üçün çox vacibdir və eyni zamanda kök sistemi tərəfindən suyun və qida maddələrinin mənimsənilməsinə təsir edən vacib amildir.

Substratın çox aşağı temperaturu (kök temperaturu) suyun udulmasında çətinlik yarada bilər. 5℃-də udma 20℃-dən 70% ~ 80% aşağıdır. Əgər substratın aşağı temperaturu yüksək temperaturla müşayiət olunursa, bu, bitkinin solmasına səbəb olacaq. İon udulması, açıq-aydın, temperaturdan asılıdır ki, bu da aşağı temperaturda ion udulmasını maneə törədir və müxtəlif qida elementlərinin temperatura həssaslığı fərqlidir.

Substratın həddindən artıq yüksək temperaturu da faydasızdır və kök sisteminin həddindən artıq böyük olmasına səbəb ola bilər. Başqa sözlə, bitkilərdə quru maddənin qeyri-bərabər paylanması mövcuddur. Kök sistemi həddindən artıq böyük olduğundan, tənəffüs yolu ilə lazımsız itkilər baş verəcək və itirilən enerjinin bu hissəsi bitkinin məhsul yığımı üçün istifadə edilə bilər. Daha yüksək substrat temperaturunda həll olmuş oksigen miqdarı daha aşağı olur ki, bu da kök mühitindəki oksigen miqdarına mikroorqanizmlər tərəfindən istehlak edilən oksigendən daha çox təsir göstərir. Kök sistemi çoxlu oksigen istehlak edir və hətta substrat və ya torpaq quruluşunun zəif olması halında hipoksiyaya səbəb olur və beləliklə, suyun və ionların udulmasını azaldır.

Matrisin su tutma qabiliyyətini ağlabatan səviyyədə saxlayın.

Matrisdəki suyun tərkibi ilə oksigenin faiz tərkibi arasında mənfi korrelyasiya mövcuddur. Suyun tərkibi artdıqda oksigen miqdarı azalır və əksinə. Matrisdəki suyun tərkibi ilə oksigen arasında kritik bir diapazon mövcuddur, yəni 80% ~ 85% su tərkibi (Şəkil 5). Substratda suyun tərkibinin 85%-dən yuxarı olmasının uzun müddətli saxlanması oksigen tədarükünə təsir edəcək. Oksigen tədarükünün əksər hissəsi (75% ~ 90%) matrisdəki məsamələr vasitəsilə həyata keçirilir.

Substratdakı oksigen miqdarına suvarma əlavəsi

Daha çox günəş işığı köklərdə daha çox oksigen istehlakına və daha az oksigen konsentrasiyasına səbəb olacaq (Şəkil 6) və daha çox şəkər gecələr oksigen istehlakını daha yüksək edəcək. Transpirasiya güclüdür, su udma qabiliyyəti yüksəkdir və substratda daha çox hava və daha çox oksigen var. Şəkil 7-nin solundan göründüyü kimi, substratın su tutma qabiliyyəti yüksək və hava tərkibi çox aşağı olduqda, suvarmadan sonra substratdakı oksigen miqdarı bir qədər artacaq. Şəkil 7-nin sağında göstərildiyi kimi, nisbətən daha yaxşı işıqlandırma şəraitində, daha çox su udma (eyni suvarma müddətləri) səbəbindən substratdakı hava tərkibi artır. Suvarmanın substratdakı oksigen tərkibinə nisbi təsiri substratdakı su tutma qabiliyyətindən (hava tərkibi) xeyli azdır.

Müzakirə edin

Faktiki istehsalda bitki kök mühitindəki oksigenin (havanın) miqdarı asanlıqla nəzərdən qaçırılır, lakin bu, bitkilərin normal böyüməsini və köklərin sağlam inkişafını təmin etmək üçün vacib amildir.

Bitki istehsalı zamanı maksimum məhsuldarlıq əldə etmək üçün kök sistemi mühitini mümkün qədər ən yaxşı vəziyyətdə qorumaq çox vacibdir. Araşdırmalar göstərir ki, O₂Kök sistemi mühitində 4 mq/L-dən aşağı olan miqdar məhsulun böyüməsinə mənfi təsir göstərəcək.₂Kök mühitindəki tərkib əsasən suvarma (suvarma miqdarı və tezliyi), substratın quruluşu, substrat suyunun tərkibi, istixana və substratın temperaturundan təsirlənir və müxtəlif əkin nümunələri fərqli olacaq. Yosunlar və mikroorqanizmlər də hidroponik bitkilərin kök mühitindəki oksigen miqdarı ilə müəyyən bir əlaqəyə malikdir. Hipoksiya təkcə bitkilərin yavaş inkişafına səbəb olmur, həm də kök patogenlərinin (pitium, fitoftora, fusarium) kök böyüməsinə təzyiqini artırır.

Suvarma strategiyası O-ya əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir₂Substratdakı tərkibi azaldır və bu, əkin prosesində daha idarəolunan bir yoldur. Bəzi gül əkilməsi tədqiqatları substratdakı suyun miqdarını yavaş-yavaş artırmaqla (səhər) daha yaxşı oksigen vəziyyətinə nail ola biləcəyini müəyyən etmişdir. Su tutma qabiliyyəti aşağı olan substratda substrat yüksək oksigen miqdarını saxlaya bilər və eyni zamanda, daha yüksək suvarma tezliyi və daha qısa interval vasitəsilə substratlar arasında su miqdarı fərqinin qarşısını almaq lazımdır. Substratların su tutma qabiliyyəti nə qədər aşağı olarsa, substratlar arasındakı fərq bir o qədər böyükdür. Nəm substrat, daha aşağı suvarma tezliyi və daha uzun interval daha çox hava mübadiləsini və əlverişli oksigen şəraitini təmin edir.

Substratın drenajı, substratın növündən və su saxlama qabiliyyətindən asılı olaraq, yenilənmə sürətinə və substratdakı oksigen konsentrasiyası qradiyentinə böyük təsir göstərən digər bir amildir. Suvarma mayesi substratın dibində çox uzun müddət qalmamalı, əksinə təzə oksigenlə zənginləşdirilmiş suvarma suyu yenidən substratın dibinə çata bilməsi üçün tez bir zamanda boşaldılmalıdır. Drenaj sürətinə substratın uzununa və en istiqamətlərindəki qradiyenti kimi bəzi nisbətən sadə ölçülər təsir göstərə bilər. Qradiyent nə qədər böyükdürsə, drenaj sürəti də bir o qədər yüksəkdir. Müxtəlif substratların fərqli dəlikləri var və çıxışların sayı da fərqlidir.

SON

[istinad məlumatı]

Xie Yuanpei. İstixana bitkilərinin köklərində ətraf mühit oksigeninin miqdarının məhsulun böyüməsinə təsiri [J]. Kənd Təsərrüfatı Mühəndisliyi Texnologiyası, 2022,42(31):21-24.