Teicneolaíocht innealtóireachta talmhaíochta garraíodóireachta cheaptha teasaFoilsithe i mBéising ag 17:30 ar an 13 Eanáir, 2023.

Is próiseas é ionsú an chuid is mó de na heilimintí cothaitheacha a bhaineann go dlúth le gníomhaíochtaí meitibileach fréamhacha plandaí. Éilíonn na próisis seo fuinneamh a ghintear trí riospráid cealla fréimhe, agus rialaítear ionsú uisce freisin ag teocht agus riospráid, agus éilíonn riospráid rannpháirtíocht ocsaigine, mar sin bíonn tionchar ríthábhachtach ag ocsaigin sa timpeallacht fréimhe ar fhás gnáth barra. Bíonn tionchar ag teocht agus ag salannacht ar an gcion ocsaigine tuaslagtha in uisce, agus cinneann struchtúr an tsubstráit cion an aeir sa timpeallacht fréimhe. Tá difríochtaí móra ag uisciú maidir le hathnuachan agus forlíonadh cion ocsaigine i foshraitheanna a bhfuil stáit éagsúla cion uisce acu. Tá go leor fachtóirí ann chun cion ocsaigine sa timpeallacht fréimhe a bharrfheabhsú, ach tá céim tionchair gach fachtóra an-difriúil. Is é bunphrionsabal cion ard ocsaigine a choinneáil sa timpeallacht fréimhe acmhainn réasúnta coinneála uisce an tsubstráit (cion aeir).

Éifeachtaí teochta agus salainneachta ar ábhar ocsaigine sáithithe i dtuaslagán

Ábhar ocsaigine tuaslagtha in uisce

Déantar ocsaigin thuaslagtha a thuaslagadh in ocsaigin neamhcheangailte nó saor in uisce, agus sroichfidh cion na hocsaigine thuaslagtha san uisce an t-uasmhéid ag teocht áirithe, arb é an cion ocsaigine sáithithe é. Athraíonn cion na hocsaigine sáithithe san uisce de réir na teochta, agus nuair a ardaíonn an teocht, laghdaíonn an cion ocsaigine. Tá cion na hocsaigine sáithithe in uisce soiléir níos airde ná cion uisce farraige ina bhfuil salann (Fíor 1), mar sin beidh cion na hocsaigine sáithithe i dtuaslagáin chothaitheacha le tiúchain éagsúla difriúil.

Iompar ocsaigine sa mhaitrís

Caithfidh an ocsaigin a fhéadann fréamhacha barr cheaptha teasa a fháil ó thuaslagán cothaitheach a bheith i riocht saor, agus iompraítear ocsaigin sa tsubstráit tríd an aer agus an uisce agus uisce timpeall na bhfréamhacha. Nuair a bhíonn sé i gcothromaíocht leis an gcion ocsaigine san aer ag teocht ar leith, sroicheann an ocsaigin tuaslagtha in uisce an t-uasmhéid, agus mar thoradh ar an athrú ar an gcion ocsaigine san aer beidh athrú comhréireach ar an gcion ocsaigine san uisce.

Éifeachtaí struis hipocsa sa timpeallacht fréimhe ar bharra

Cúiseanna le hipocsa fréimhe

Tá roinnt cúiseanna ann go bhfuil an baol hipocsa i gcórais hidreapónacha agus saothraithe foshraitheanna níos airde sa samhradh. Ar an gcéad dul síos, laghdóidh an cion ocsaigine sáithithe san uisce de réir mar a ardaíonn an teocht. Ar an dara dul síos, méadaíonn an ocsaigin atá ag teastáil chun fás fréimhe a chothabháil de réir mar a mhéadaíonn an teocht. Ina theannta sin, bíonn an méid ionsú cothaitheach níos airde sa samhradh, mar sin bíonn an t-éileamh ar ocsaigin le haghaidh ionsú cothaitheach níos airde. Mar thoradh air sin, laghdaítear cion ocsaigine sa timpeallacht fréimhe agus bíonn easpa forlíonta éifeachtach ann, rud a fhágann hipocsa sa timpeallacht fréimhe.

Ionsú agus fás

Braitheann ionsú an chuid is mó de na cothaithigh riachtanacha ar na próisis a bhaineann go dlúth le meitibileacht fréimhe, a éilíonn an fuinneamh a ghintear trí riospráid cealla fréimhe, is é sin, dianscaoileadh táirgí fótaisintéiseacha i láthair ocsaigine. Léirigh staidéir go n-úsáidtear 10% ~ 20% d'iomlán na n-asamhlaithe de phlandaí trátaí i bhfréamhacha, a n-úsáidtear 50% díobh le haghaidh ionsú ian cothaitheach, 40% le haghaidh fáis agus 10% amháin le haghaidh cothabhála. Caithfidh fréamhacha ocsaigin a fháil sa timpeallacht dhíreach ina scaoileann siad CO₂Faoi choinníollacha anaeróbacha de bharr droch-aerála i foshraitheanna agus i hidreapónaic, beidh tionchar ag hipocsa ar ionsú uisce agus cothaithigh. Bíonn freagairt thapa ag hipocsa ar ionsú gníomhach cothaithigh, eadhon níotráit (NO₃^-), potaisiam (K) agus fosfáit (PO₄^3-), rud a chuirfidh isteach ar ionsú éighníomhach cailciam (Ca) agus maignéisiam (Mg).

Teastaíonn fuinneamh ó fhás fréimhe plandaí, teastaíonn an tiúchan ocsaigine is ísle ó ghnáthghníomhaíocht fréimhe, agus bíonn an tiúchan ocsaigine faoi bhun luach COP ina fhachtóir a chuireann teorainn le meitibileacht cealla fréimhe (hipoxia). Nuair a bhíonn an leibhéal ocsaigine íseal, moillíonn an fás nó stopann sé fiú. Mura mbíonn tionchar ag hipoxia páirteach fréimhe ach ar chraobhacha agus ar dhuilleoga, is féidir leis an gcóras fréimhe cúiteamh a dhéanamh as an gcuid den chóras fréimhe nach bhfuil gníomhach a thuilleadh ar chúis éigin tríd an ionsú áitiúil a mhéadú.

Braitheann meicníocht meitibileach plandaí ar ocsaigin mar ghlacadóir leictreon. Gan ocsaigin, stopfaidh táirgeadh ATP. Gan ATP, stopfaidh eis-sreabhadh prótóin ó na fréamhacha, beidh sú na gcealla fréimhe aigéadach, agus gheobhaidh na cealla seo bás laistigh de chúpla uair an chloig. Ní bheidh strus cothaitheach dochúlaithe i bplandaí mar thoradh ar hipocsa sealadach agus gearrthéarmach. Mar gheall ar an meicníocht "riospráide níotráite", d'fhéadfadh sé a bheith ina oiriúnú gearrthéarmach chun déileáil le hipocsa mar bhealach malartach le linn hipocsa fréimhe. Mar sin féin, beidh fás mall, laghdú ar achar na nduilleog agus laghdú ar mheáchan úr agus tirim mar thoradh ar hipocsa fadtéarmach, rud a fhágfaidh laghdú suntasach ar thoradh na mbarr.

Eitiléin

Déanfaidh plandaí eitiléin a fhoirmiú in situ faoi strus mór. De ghnáth, baintear eitiléin ó na fréamhacha trína scaipeadh isteach san aer ithreach. Nuair a tharlaíonn uisce-bhá, ní hamháin go méadóidh foirmiú eitiléine, ach laghdófar an scaipeadh go mór freisin toisc go bhfuil na fréamhacha timpeallaithe ag uisce. Mar thoradh ar an méadú ar thiúchan eitiléine, foirmeofar fíochán aeraithe sna fréamhacha (Fíor 2). Is féidir le heitiléin aosú duilleoga a chur faoi deara freisin, agus méadóidh an t-idirghníomhú idir eitiléin agus áicsin foirmiú fréamhacha teagmhasacha.

Bíonn strus ocsaigine ina chúis le laghdú ar fhás duilleog

Déantar ABA a tháirgeadh i bhfréamhacha agus i nduilleoga chun déileáil le strusanna comhshaoil ​​éagsúla. I dtimpeallacht na bhfréamhacha, is é an freagairt tipiciúil ar strus ná dúnadh na stómaí, rud a bhaineann le foirmiú ABA. Sula ndúntar na stómaí, cailleann barr an phlanda brú ata, seargann na duilleoga barr, agus féadfaidh an éifeachtúlacht fótaisintéiseach laghdú freisin. Léirigh go leor staidéar go bhfreagraíonn na stómaí do mhéadú tiúchan ABA in apoplast trí dhúnadh, is é sin, ábhar iomlán ABA i nduilleoga neamh-dhuilleoga trí ABA intraceallach a scaoileadh, is féidir le plandaí tiúchan ABA apoplast a mhéadú go han-tapa. Nuair a bhíonn plandaí faoi strus comhshaoil, tosaíonn siad ag scaoileadh ABA i gcealla, agus is féidir an comhartha scaoilte fréimhe a tharchur i nóiméid seachas uaireanta. Féadfaidh méadú ABA i bhfíochán duilleoige fadú bhalla na gcealla a laghdú agus laghdú ar fhadú duilleoige a bheith mar thoradh air. Éifeacht eile a bhaineann le hipocsa ná go giorraítear saolré na nduilleog, rud a rachaidh i bhfeidhm ar gach duilleog. De ghnáth bíonn laghdú ar iompar cítocínín agus níotráite mar thoradh ar hipocsa. Giorróidh easpa nítrigine nó cíteacinín an t-am cothabhála ar achar na nduilleog agus cuirfidh sé stop le fás na mbrainsí agus na nduilleog laistigh de chúpla lá.

Timpeallacht ocsaigine chóras fréimhe barr a bharrfheabhsú

Is iad tréithe an tsubstráit cinntitheach maidir le dáileadh uisce agus ocsaigine. Baineann tiúchan ocsaigine i dtimpeallacht fréimhe glasraí cheaptha teasa go príomha le cumas coinneála uisce an tsubstráit, uisciúcháin (méid agus minicíocht), struchtúr an tsubstráit agus teocht stiall an tsubstráit. Ní féidir gníomhaíocht na bhfréamhacha a choinneáil sa riocht is fearr ach amháin nuair a bhíonn an cion ocsaigine sa timpeallacht fréimhe os cionn 10% ar a laghad (4~5mg/L).

Tá córas fréimhe barra an-tábhachtach maidir le fás plandaí agus friotaíocht i gcoinne galair plandaí. Déanfar uisce agus cothaithigh a ionsú de réir riachtanais na bplandaí. Mar sin féin, is é leibhéal ocsaigine sa timpeallacht fréimhe a chinneann éifeachtúlacht ionsúcháin cothaithigh agus uisce agus cáilíocht an chórais fréimhe den chuid is mó. Is féidir le leibhéal ocsaigine leordhóthanach i dtimpeallacht an chórais fréimhe sláinte an chórais fréimhe a chinntiú, ionas go mbeidh friotaíocht níos fearr ag plandaí i gcoinne miocrorgánaigh phataigineacha (Fíor 3). Laghdaíonn leibhéal ocsaigine leordhóthanach sa tsubstráit an riosca a bhaineann le dálaí anaeróbacha freisin, rud a laghdaíonn an riosca a bhaineann le miocrorgánaigh phataigineacha.

Tomhaltas ocsaigine sa timpeallacht fréimhe

Is féidir leis an uasmhéid tomhaltas ocsaigine i mbarr a bheith chomh hard le 40mg/m2/u (braitheann an tomhaltas ar na barra). Ag brath ar an teocht, féadfaidh suas le 7~8mg/L ocsaigine a bheith san uisce uisciúcháin (Fíor 4). Chun 40 mg a bhaint amach, ní mór 5L uisce a thabhairt gach uair an chloig chun freastal ar an éileamh ocsaigine, ach i ndáiríre, ní féidir an méid uisciúcháin in aon lá amháin a bhaint amach. Ciallaíonn sé seo nach bhfuil ach ról beag ag an ocsaigin a sholáthraíonn uisciúchán. Sroicheann an chuid is mó den soláthar ocsaigine an crios fréimhe trí phiocháin sa mhaitrís, agus tá an méid ocsaigine trí na piocháin chomh hard le 90%, ag brath ar an am den lá. Nuair a shroicheann galú plandaí an t-uasmhéid, sroicheann an méid uisciúcháin an t-uasmhéid freisin, arb ionann é agus 1~1.5L/m2/u. Má tá 7mg/L ocsaigine san uisce uisciúcháin, soláthróidh sé 7~11mg/m2/u ocsaigine don chrios fréimhe. Is ionann é seo agus 17%~25% den éileamh. Ar ndóigh, ní bhaineann sé seo ach leis an gcás ina gcuirtear uisce uisciúcháin úr in ionad an uisce uisciúcháin atá bocht ó thaobh ocsaigine de sa tsubstráit.

Chomh maith le tomhaltas fréamhacha, ídíonn miocrorgánaigh sa timpeallacht fréimhe ocsaigin freisin. Tá sé deacair é seo a chainníochtú mar nach ndearnadh aon tomhas ar seo. Ós rud é go gcuirtear foshraitheanna nua in áit gach bliain, is féidir glacadh leis go bhfuil ról sách beag ag miocrorgánaigh i dtomhaltas ocsaigine.

Teocht chomhshaoil ​​na bhfréamhacha a bharrfheabhsú

Tá teocht chomhshaoil ​​an chórais fréimhe an-tábhachtach do ghnáthfhás agus fheidhmiú an chórais fréimhe, agus is fachtóir tábhachtach é freisin a théann i bhfeidhm ar ionsú uisce agus cothaithigh ag an gcóras fréimhe.

D’fhéadfadh teocht ró-íseal an tsubstráit (teocht an fhréamh) deacracht a chruthú maidir le hionsú uisce. Ag 5℃, tá an ionsú 70%~80% níos ísle ná ag 20℃. Má bhíonn teocht ard ag gabháil le teocht íseal an tsubstráit, beidh feoite plandaí mar thoradh air. Braitheann ionsú ian ar ndóigh ar an teocht, rud a chuireann cosc ​​ar ionsú ian ag teocht íseal, agus tá íogaireacht eilimintí cothaitheacha éagsúla don teocht difriúil.

Tá teocht ró-ard an tsubstráit neamhúsáideach freisin, agus d’fhéadfadh sé go mbeadh córas fréimhe ró-mhór mar thoradh air. Is é sin le rá, tá dáileadh neamhchothrom ábhair thirim i bplandaí. Toisc go bhfuil an córas fréimhe ró-mhór, tarlóidh caillteanais neamhriachtanacha trí riospráid, agus d’fhéadfaí an chuid seo den fhuinneamh caillte a úsáid don chuid fómhair den phlanda. Ag teocht níos airde an tsubstráit, bíonn an cion ocsaigine tuaslagtha níos ísle, rud a bhfuil tionchar i bhfad níos mó aige ar an gcion ocsaigine sa timpeallacht fréimhe ná an ocsaigin a ídíonn miocrorgánaigh. Ídíonn an córas fréimhe go leor ocsaigine, agus bíonn hipocsa mar thoradh air fiú i gcás drochstruchtúr tsubstráit nó ithreach, rud a laghdaíonn ionsú uisce agus ian.

Coinnigh cumas réasúnta coinneála uisce an mhaitrís.

Tá comhghaol diúltach idir an cion uisce agus céatadán an chion ocsaigine sa mhaitrís. Nuair a mhéadaíonn an cion uisce, laghdaíonn an cion ocsaigine, agus a mhalairt. Tá raon criticiúil idir cion uisce agus ocsaigin sa mhaitrís, is é sin, cion uisce 80%~85% (Fíor 5). Má choinnítear cion uisce os cionn 85% san tsubstráit san fhadtéarma, beidh tionchar aige sin ar an soláthar ocsaigine. Is trí na póir sa mhaitrís a thagann an chuid is mó den soláthar ocsaigine (75%~90%).

Forlíonadh uisciúcháin ar an cion ocsaigine sa tsubstráit

Mar thoradh ar níos mó solas na gréine, tomhaltas ocsaigine níos airde agus tiúchan ocsaigine níos ísle sna fréamhacha (Fíor 6), agus mar thoradh ar níos mó siúcra, tomhaltas ocsaigine níos airde san oíche. Tá an trasphlandú láidir, tá ionsú uisce mór, agus tá níos mó aeir agus níos mó ocsaigine sa tsubstráit. Is féidir a fheiceáil ó thaobh na láimhe clé de Fhíor 7 go méadóidh an cion ocsaigine sa tsubstráit beagán tar éis uisciúcháin faoin gcoinníoll go bhfuil cumas coinneála uisce an tsubstráit ard agus an cion aeir an-íseal. Mar a thaispeántar ar dheis fhigiúr 7, faoi choinníoll soilsiú réasúnta níos fearr, méadaíonn an cion aeir sa tsubstráit mar gheall ar níos mó ionsú uisce (na hamanna uisciúcháin céanna). Tá tionchar coibhneasta uisciúcháin ar an gcion ocsaigine sa tsubstráit i bhfad níos lú ná an cumas coinneála uisce (cion aeir) sa tsubstráit.

Pléigh

I dtáirgeadh iarbhír, is furasta neamhaird a dhéanamh ar an méid ocsaigine (aeir) i dtimpeallacht fréimhe barra, ach is fachtóir tábhachtach é chun fás gnáth barra agus forbairt shláintiúil fréamhacha a chinntiú.

Chun an toradh uasta a fháil le linn táirgeadh barraí, tá sé an-tábhachtach timpeallacht an chórais fréimhe a chosaint sa riocht is fearr a oiread agus is féidir. Léirigh staidéir go bhfuil an O₂Beidh tionchar diúltach ag cion sa timpeallacht fhréamhchórais faoi bhun 4mg/L ar fhás barra. An O₂Is iad uisciúcháin (méid agus minicíocht uisciúcháin), struchtúr an tsubstráit, cion uisce an tsubstráit, teocht an cheaptha teasa agus an tsubstráit is mó a mbíonn tionchar acu ar an gcion ocsaigine sa timpeallacht fréimhe, agus beidh patrúin phlandála éagsúla difriúil. Tá caidreamh áirithe ag algaí agus miocrorgánaigh freisin le cion an ocsaigine i dtimpeallacht fréimhe barra hidreapónacha. Ní hamháin go mbíonn mallfhorbairt plandaí mar thoradh ar hipocsa, ach méadaíonn sé brú pataiginí fréimhe (pythium, phytophthora, fusarium) ar fhás fréimhe freisin.

Tá tionchar suntasach ag straitéis uisciúcháin ar an O₂ábhar sa tsubstráit, agus is bealach níos inrialaithe é sa phróiseas plandála freisin. Fuair ​​roinnt staidéar ar phlandáil rósanna amach gur féidir staid ocsaigine níos fearr a bhaint amach trí mhéadú mall ar an gcion uisce sa tsubstráit (ar maidin). Sa tsubstráit a bhfuil cumas coinneála uisce íseal aige, is féidir leis an tsubstráit cion ard ocsaigine a choinneáil, agus ag an am céanna, is gá an difríocht i gcion uisce idir foshraitheanna a sheachaint trí mhinicíocht uisciúcháin níos airde agus eatramh níos giorra. Dá ísle cumas coinneála uisce na foshraitheanna, is mó an difríocht idir foshraitheanna. Cinntíonn foshraith tais, minicíocht uisciúcháin níos ísle agus eatramh níos faide athsholáthar aeir níos mó agus coinníollacha ocsaigine fabhracha.

Is fachtóir eile é draenáil an tsubstráit a bhfuil tionchar mór aige ar an ráta athnuachana agus ar ghrádán tiúchana ocsaigine sa tsubstráit, ag brath ar chineál agus ar chumas coinneála uisce an tsubstráit. Níor cheart go bhfanfadh leacht uisciúcháin ag bun an tsubstráit rófhada, ach ba cheart é a urscaoileadh go tapa ionas gur féidir le huisce uisciúcháin úr atá saibhrithe le hocsaigin bun an tsubstráit a bhaint amach arís. Is féidir tionchar a imirt ar luas an draenála le roinnt bearta réasúnta simplí, amhail grádán an tsubstráit sna treoracha fadaimseartha agus leithead. Dá mhéad an grádán, is tapúla luas an draenála. Bíonn oscailtí difriúla ag foshraitheanna difriúla agus bíonn líon na n-asraonta difriúil freisin.

DEIREADH

[eolas lua]

Xie Yuanpei. Éifeachtaí cion ocsaigine comhshaoil ​​i bhfréamhacha barr cheaptha teasa ar fhás barr [J]. Teicneolaíocht Innealtóireachta Talmhaíochta, 2022,42(31):21-24.