Chen Tongqiang i inni. Technologia inżynierii rolniczej w ogrodnictwie szklarniowym Opublikowano w Pekinie o godzinie 17:30, 6 stycznia 2023 r.

Dobra kontrola EC i pH ryzosfery to warunki niezbędne do uzyskania wysokich plonów pomidorów w uprawie bezglebowej w inteligentnej szklarni. W niniejszym artykule pomidor został wybrany jako obiekt do sadzenia, a odpowiednie wartości EC i pH ryzosfery na różnych etapach rozwoju zostały podsumowane, a także przedstawiono odpowiednie środki techniczne w przypadku nieprawidłowości, aby zapewnić punkt odniesienia dla rzeczywistej produkcji w tradycyjnych szklarniach.

Według niepełnych danych statystycznych, powierzchnia upraw wieloprzęsłowych, inteligentnych szklarni szklanych w Chinach osiągnęła 630 hm² i nadal rośnie. Szklana szklarnia integruje różne urządzenia i sprzęt, tworząc odpowiednie środowisko wzrostu dla roślin. Dobra kontrola środowiska, dokładne nawadnianie wodą i nawożeniem, prawidłowa uprawa i ochrona roślin to cztery główne czynniki pozwalające na osiągnięcie wysokich plonów i wysokiej jakości pomidorów. Jeśli chodzi o precyzyjne nawadnianie, jego celem jest utrzymanie prawidłowego EC, pH, zawartości wody w podłożu i stężenia jonów w ryzosferze. Dobre EC i pH ryzosfery zapewniają rozwój korzeni i absorpcję wody i nawozów, co jest niezbędnym warunkiem utrzymania wzrostu roślin, fotosyntezy, transpiracji i innych procesów metabolicznych. Dlatego utrzymanie dobrego środowiska ryzosfery jest warunkiem koniecznym do osiągnięcia wysokich plonów.

Brak kontroli nad EC i pH w ryzosferze będzie miał nieodwracalny wpływ na bilans wodny, rozwój korzeni, efektywność absorpcji nawozu przez korzenie, niedobór składników odżywczych roślin, stężenie jonów w korzeniach, absorpcję nawozu przez rośliny, niedobór składników odżywczych itd. Sadzenie i produkcja pomidorów w szklarniach odbywa się w warunkach bezglebowych. Po wymieszaniu wody i nawozu, zintegrowane dostarczanie wody i nawozu odbywa się w formie spadających strzałek. EC, pH, częstotliwość, formuła, ilość płynu powrotnego i czas rozpoczęcia nawadniania bezpośrednio wpływają na EC i pH ryzosfery. W tym artykule podsumowano odpowiednie EC i pH ryzosfery na każdym etapie sadzenia pomidorów, przeanalizowano przyczyny nieprawidłowych EC i pH ryzosfery oraz podsumowano środki zaradcze, co stanowiło punkt odniesienia i odniesienie techniczne dla rzeczywistej produkcji w tradycyjnych szklarniach.

Odpowiednia wartość EC i pH ryzosfery na różnych etapach wzrostu pomidora

Wartość EC ryzosfery odzwierciedla się głównie w stężeniu jonów głównych pierwiastków w ryzosferze. Empiryczny wzór obliczeniowy polega na podzieleniu sumy ładunków anionów i kationów przez 20, a im wyższa wartość, tym wyższa wartość EC ryzosfery. Odpowiednia wartość EC ryzosfery zapewni odpowiednie i równomierne stężenie jonów pierwiastków w systemie korzeniowym.

Ogólnie rzecz biorąc, jego wartość jest niska (EC ryzosfery <2,0 mS/cm). Ze względu na ciśnienie pęcznienia komórek korzeniowych, doprowadzi to do nadmiernego zapotrzebowania korzeni na wodę, co spowoduje większą ilość wolnej wody w roślinach, a nadmiar wolnej wody zostanie wykorzystany do plucia liśćmi, wydłużania komórek i wzrostu żył roślinnych. Jego wartość jest wysoka (EC ryzosfery zimą >8~10 mS/cm, EC ryzosfery latem >5~7 mS/cm). Wraz ze wzrostem EC ryzosfery, zdolność korzeni do absorpcji wody jest niewystarczająca, co prowadzi do stresu wodnego roślin, a w ciężkich przypadkach rośliny więdną (Rysunek 1). Jednocześnie konkurencja między liśćmi a owocami o wodę doprowadzi do spadku zawartości wody w owocach, co wpłynie na plon i jakość owoców. Umiarkowane zwiększenie EC ryzosfery o 0–2 mS/cm korzystnie wpływa na wzrost stężenia cukrów rozpuszczalnych/zawartości rozpuszczalnych substancji stałych w owocach, regulację wzrostu wegetatywnego roślin i równowagę wzrostu reprodukcyjnego, dlatego producenci pomidorów koktajlowych, którym zależy na jakości, często stosują wyższe EC ryzosfery. Stwierdzono, że zawartość cukrów rozpuszczalnych w ogórkach szczepionych była istotnie wyższa niż w grupie kontrolnej, w warunkach nawadniania wodą słonawą (do pożywki dodano 3 g/l samodzielnie przygotowanej wody słonawej o stosunku NaCl:MgSO4:CaSO4 2:2:1). Pomidor koktajlowy odmiany Dutch' Honey' charakteryzuje się wysokim EC ryzosfery (8–10 mS/cm) przez cały sezon uprawy, a owoce charakteryzują się wysoką zawartością cukru, jednak plon końcowy jest stosunkowo niski (5 kg/m2).

pH ryzosfery (bezjednostkowe) odnosi się głównie do pH roztworu ryzosfery, które wpływa głównie na wytrącanie i rozpuszczanie każdego jonu pierwiastka w wodzie, a następnie na skuteczność absorpcji każdego jonu przez system korzeniowy. Dla większości jonów pierwiastków odpowiedni zakres pH wynosi 5,5–6,5, co zapewnia normalną absorpcję każdego jonu przez system korzeniowy. Dlatego podczas sadzenia pomidorów pH ryzosfery powinno być zawsze utrzymywane na poziomie 5,5–6,5. Tabela 1 przedstawia zakres kontroli EC ryzosfery i pH w różnych fazach wzrostu pomidorów wielkoowocowych. W przypadku pomidorów drobnoowocowych, takich jak pomidorki koktajlowe, EC ryzosfery w różnych fazach jest o 0–1 mS/cm wyższe niż w przypadku pomidorów wielkoowocowych, ale wszystkie są dostosowywane zgodnie z tym samym trendem.

Przyczyny anomalii i środki dostosowawcze EC ryzosfery pomidora

Wartość EC w ryzosferze odnosi się do wartości EC roztworu odżywczego wokół systemu korzeniowego. Podczas sadzenia wełny mineralnej pomidorów w Holandii, plantatorzy używają strzykawek do pobierania roztworu odżywczego z wełny mineralnej, a wyniki są bardziej reprezentatywne. W normalnych warunkach wartość EC powrotna jest zbliżona do wartości EC w ryzosferze, dlatego w Chinach wartość EC powrotna z punktu poboru próbki jest często używana jako wartość EC w ryzosferze. Dobowa zmienność wartości EC w ryzosferze zazwyczaj rośnie po wschodzie słońca, zaczyna spadać i pozostaje stabilna w szczytowym okresie nawadniania, a następnie powoli rośnie po nawadnianiu, jak pokazano na rysunku 2.

Głównymi przyczynami wysokiego powrotu EC są niski wskaźnik powrotu, wysoki wlot EC i późne nawadnianie. Ilość nawadniania tego samego dnia jest mniejsza, co wskazuje na niski wskaźnik powrotu cieczy. Celem powrotu cieczy jest całkowite wypłukanie podłoża, upewnienie się, że EC ryzosfery, zawartość wody w podłożu i stężenie jonów ryzosfery mieszczą się w normalnym zakresie. Wskaźnik powrotu cieczy jest niski, a system korzeniowy absorbuje więcej wody niż jonów pierwiastkowych, co dodatkowo wskazuje na wzrost EC. Wysokie EC wlotowe bezpośrednio prowadzi do wysokiego powrotu EC. Zgodnie z regułą praktyczną, powrotne EC jest o 0,5–1,5 ms/cm wyższe niż wlotowe EC. Ostatnie nawadnianie zakończyło się wcześniej tego dnia, a natężenie światła było nadal wyższe (300–450 W/m2) po nawadnianiu. Z powodu transpiracji roślin napędzanej promieniowaniem, system korzeniowy nadal absorbował wodę, zawartość wody w podłożu spadła, stężenie jonów wzrosło, a następnie wzrosło EC ryzosfery. Gdy EC ryzosfery jest wysokie, intensywność promieniowania jest wysoka, a wilgotność jest niska, rośliny narażone są na stres związany z niedoborem wody, co objawia się poważnymi objawami w postaci więdnięcia (rysunek 1, po prawej).

Niskie EC w ryzosferze wynika głównie z wysokiego wskaźnika powrotu cieczy, późnego zakończenia nawadniania i niskiego EC wlotu cieczy, co pogłębia problem. Wysoki wskaźnik powrotu cieczy doprowadzi do nieskończonej bliskości między EC wlotu a EC powrotu. Gdy nawadnianie kończy się późno, szczególnie w pochmurne dni, w połączeniu ze słabym oświetleniem i wysoką wilgotnością, transpiracja roślin jest słaba, współczynnik absorpcji jonów pierwiastkowych jest wyższy niż wody, a współczynnik spadku zawartości wody w matrycy jest niższy niż stężenie jonów w roztworze, co prowadzi do niskiego EC powracającej cieczy. Ponieważ ciśnienie pęcznienia komórek korzeniowych roślin jest niższe niż potencjał wodny roztworu odżywczego ryzosfery, system korzeniowy absorbuje więcej wody, a bilans wodny zostaje zaburzony. Gdy transpiracja jest słaba, roślina będzie wydalana w postaci pryskającej wody (rysunek 1, po lewej), a jeśli temperatura w nocy jest wysoka, roślina będzie rosła na próżno.

Środki regulacyjne, gdy ryzosferowe EC jest nieprawidłowe: ① Gdy powrotne EC jest wysokie, przychodzące EC powinno mieścić się w rozsądnym zakresie. Ogólnie rzecz biorąc, przychodzące EC dużych pomidorów owocowych wynosi 2,5~3,5 mS/cm latem i 3,5~4,0 mS/cm zimą. Po drugie, popraw szybkość powrotu cieczy, która jest przed nawadnianiem o wysokiej częstotliwości w południe i upewnij się, że powrót cieczy następuje przy każdym nawadnianiu. Szybkość powrotu cieczy jest dodatnio skorelowana z akumulacją promieniowania. Latem, gdy intensywność promieniowania jest nadal większa niż 450 W/m2, a czas trwania jest dłuższy niż 30 minut, należy jednorazowo ręcznie dodać niewielką ilość nawadniania (50~100 ml/kroplownik), a lepiej, aby w ogóle nie wystąpił powrót cieczy. ② Gdy szybkość powrotu cieczy jest niska, głównymi powodami są: wysoka szybkość powrotu cieczy, niskie EC i późne ostatnie nawadnianie. Biorąc pod uwagę porę ostatniego nawadniania, ostatnie nawadnianie zazwyczaj kończy się 2–5 godzin przed zachodem słońca, kończąc się w pochmurne dni i zimą przed planowanym terminem, a opóźniając się w słoneczne dni i lato. Kontroluj szybkość powrotu cieczy, biorąc pod uwagę akumulację promieniowania na zewnątrz. Zazwyczaj szybkość powrotu cieczy wynosi mniej niż 10%, gdy akumulacja promieniowania jest mniejsza niż 500 J/(cm²/d), i 10–20%, gdy akumulacja promieniowania wynosi 500–1000 J/(cm²/d) itd.

Przyczyny nieprawidłowości i środki korygujące pH ryzosfery pomidora

Zazwyczaj pH dopływu wynosi 5,5, a pH odcieku 5,5–6,5 w idealnych warunkach. Czynniki wpływające na pH ryzosfery to skład chemiczny, podłoże hodowlane, szybkość odcieku, jakość wody itd. Niskie pH ryzosfery powoduje oparzenia korzeni i poważne rozpuszczenie macierzy wełny mineralnej, jak pokazano na rysunku 3. Wysokie pH ryzosfery zmniejsza absorpcję jonów Mn2+, Fe3+, Mg2+ i PO4 3-, co prowadzi do niedoboru pierwiastków, takiego jak niedobór manganu spowodowany wysokim pH ryzosfery, jak pokazano na rysunku 4.

Pod względem jakości wody, woda deszczowa i woda z filtracji membranowej RO są kwaśne, a pH ługu macierzystego wynosi zazwyczaj 3–4, co prowadzi do niskiego pH ługu wlotowego. Wodorotlenek potasu i wodorowęglan potasu są często stosowane do regulacji pH ługu wlotowego. Woda studzienna i gruntowa są często regulowane kwasem azotowym i fosforowym, ponieważ zawierają HCO3, który jest zasadowy. Nieprawidłowe pH ługu wlotowego ma bezpośredni wpływ na pH powrotne, dlatego prawidłowe pH ługu wlotowego jest podstawą regulacji. Jeśli chodzi o podłoże uprawowe, po posadzeniu roślin, pH ługu wlotowego (podłoże z otrębów kokosowych) jest zbliżone do pH ługu wlotowego, a nieprawidłowe pH ługu wlotowego nie spowoduje drastycznych wahań pH ryzosfery w krótkim czasie dzięki dobrym właściwościom buforującym podłoża. W uprawie z wełną mineralną, pH ługu powrotnego po kolonizacji jest wysokie i utrzymuje się przez długi czas.

Pod względem wzoru, w zależności od różnej zdolności absorpcji jonów przez rośliny, sole można podzielić na fizjologiczne sole kwasowe i fizjologiczne sole zasadowe. Biorąc NO3- jako przykład, gdy rośliny absorbują 1 mol NO3-, system korzeniowy uwalnia 1 mol OH-, co prowadzi do wzrostu pH ryzosfery, natomiast gdy system korzeniowy absorbuje NH4+, uwalnia takie samo stężenie jonów H+, co prowadzi do obniżenia pH ryzosfery. Zatem azotan jest fizjologicznie solą zasadową, podczas gdy sól amonowa jest fizjologicznie solą kwaśną. Ogólnie rzecz biorąc, siarczan potasu, azotan wapniowo-amonowy i siarczan amonu są fizjologicznymi nawozami kwasowymi, azotan potasu i azotan wapnia są fizjologicznymi solami zasadowymi, a azotan amonu jest solą obojętną. Wpływ szybkości powrotu cieczy na pH ryzosfery odzwierciedla się głównie w wypłukiwaniu roztworu odżywczego ryzosfery, a nieprawidłowe pH ryzosfery jest spowodowane nierównomiernym stężeniem jonów w ryzosferze.

Środki regulacyjne, gdy pH ryzosfery jest nieprawidłowe: ① Najpierw sprawdź, czy pH dopływu mieści się w rozsądnym zakresie; (2) Podczas używania wody zawierającej więcej węglanów, takiej jak woda studzienna, autor stwierdził kiedyś, że pH dopływu było normalne, ale po zakończeniu nawadniania tego dnia sprawdzono pH dopływu i stwierdzono, że wzrosło. Po analizie możliwą przyczyną był wzrost pH z powodu buforu HCO3-, dlatego zaleca się stosowanie kwasu azotowego jako regulatora w przypadku używania wody studziennej jako źródła wody do nawadniania; (3) Gdy wełna mineralna jest używana jako podłoże do sadzenia, pH roztworu powrotnego jest wysokie przez długi czas we wczesnym etapie sadzenia. W takim przypadku pH roztworu wejściowego powinno zostać odpowiednio obniżone do 5,2~5,5, a jednocześnie należy zwiększyć dawkę fizjologicznej soli kwasowej, a zamiast azotanu wapnia należy użyć azotanu wapnia, a zamiast azotanu potasu siarczanu potasu. Należy pamiętać, że dawka NH4+ nie powinna przekraczać 1/10 całkowitej zawartości N w formule. Na przykład, gdy całkowite stężenie N (NO3- +NH4+) w dopływie wynosi 20 mmol/l, stężenie NH4+ jest mniejsze niż 2 mmol/l i zamiast azotanu potasu można zastosować siarczan potasu, ale należy pamiętać, że stężenie SO4^2-w dopływie nawadniającym nie zaleca się przekraczania 6~8 mmol/l; (4) Jeśli chodzi o szybkość powrotu cieczy, ilość nawadniania powinna być zwiększana za każdym razem, a podłoże powinno być myte, szczególnie gdy do sadzenia używana jest wełna mineralna, ponieważ nie da się szybko wyregulować pH ryzosfery w krótkim czasie za pomocą fizjologicznej soli kwasowej, więc ilość nawadniania powinna zostać zwiększona, aby jak najszybciej dostosować pH ryzosfery do rozsądnego zakresu.

Streszczenie

Rozsądny zakres EC i pH ryzosfery jest warunkiem prawidłowego wchłaniania wody i nawozu przez korzenie pomidorów. Nieprawidłowe wartości prowadzą do niedoboru składników odżywczych, zaburzenia równowagi wodnej (stres spowodowany niedoborem wody/nadmiar wolnej wody), poparzenia korzeni (wysokie EC i niskie pH) i innych problemów. Z powodu opóźnienia wystąpienia nieprawidłowości w roślinie spowodowanych nieprawidłowym EC i pH ryzosfery, wystąpienie problemu oznacza, że ​​nieprawidłowe EC i pH ryzosfery występowały przez wiele dni, a proces powrotu rośliny do normy zajmie trochę czasu, co bezpośrednio wpływa na wydajność i jakość. Dlatego ważne jest codzienne monitorowanie EC i pH napływającej i powracającej cieczy.

KONIEC

[Cytowane informacje] Chen Tongqiang, Xu Fengjiao, Ma Tiemin i inni. Metoda kontroli EC i pH ryzosfery w uprawie pomidorów bezglebowych w szklarni [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022,42(31):17-20.