Kev ua liaj ua teb engineering thev naus laus zis ntawm tsev cog khoom vaj hauv Beijing thaum 17:30 ntawm Lub Ib Hlis 13th, 2023.

Kev nqus ntawm cov khoom noj khoom haus feem ntau yog txheej txheem cuam tshuam nrog cov haujlwm metabolic ntawm cov cag ntoo.Cov txheej txheem no xav tau lub zog tsim los ntawm cov hauv paus cell ua pa, thiab kev nqus dej kuj tseem tswj hwm los ntawm qhov kub thiab txias, thiab kev ua pa yuav tsum muaj kev koom tes ntawm cov pa oxygen, yog li cov pa oxygen hauv lub hauv paus ib puag ncig muaj kev cuam tshuam tseem ceeb rau kev loj hlob ntawm cov qoob loo.Cov ntsiab lus oxygen yaj hauv dej yog cuam tshuam los ntawm qhov kub thiab txias, thiab cov qauv ntawm cov substrate txiav txim siab cov ntsiab lus huab cua hauv cov hauv paus chaw.Irrigation muaj qhov sib txawv loj hauv kev rov ua dua tshiab thiab ntxiv cov ntsiab lus oxygen hauv cov substrates nrog cov dej sib txawv hauv xeev.Muaj ntau yam los ua kom zoo dua cov ntsiab lus oxygen hauv cov hauv paus ib puag ncig, tab sis qhov cuam tshuam ntawm txhua qhov sib txawv heev.Kev tuav cov dej hauv qab tsim nyog muaj peev xwm tuav tau (cov ntsiab lus huab cua) yog qhov chaw ntawm kev tswj cov pa oxygen siab hauv cov hauv paus chaw.

Kev cuam tshuam ntawm qhov kub thiab txias ntawm cov ntsiab lus saturated oxygen hauv cov kua

Dissolved oxygen cov ntsiab lus hauv dej

Dissolved oxygen yog yaj nyob rau hauv unbound los yog dawb oxygen nyob rau hauv dej, thiab cov ntsiab lus ntawm yaj oxygen yaj nyob rau hauv dej yuav ncav cuag qhov siab tshaj plaws ntawm ib tug tej yam kub, uas yog saturated oxygen cov ntsiab lus.Cov ntsiab lus saturated oxygen hauv dej hloov nrog qhov kub thiab txias, thiab thaum kub nce, cov ntsiab lus oxygen txo.Cov ntsiab lus oxygen saturated ntawm cov dej ntshiab yog siab dua li cov dej hiav txwv ntsev (Daim duab 1), yog li cov ntsiab lus oxygen saturated ntawm cov kev daws teeb meem nrog ntau qhov sib txawv yuav txawv.

Kev thauj cov pa oxygen hauv matrix

Cov pa oxygen uas lub tsev cog qoob loo cog qoob loo tuaj yeem tau txais los ntawm cov kev daws teeb meem yuav tsum nyob hauv lub xeev dawb, thiab cov pa oxygen thauj mus rau hauv cov substrate los ntawm huab cua thiab dej thiab dej nyob ib ncig ntawm cov hauv paus hniav.Thaum nws nyob hauv qhov sib npaug nrog cov pa oxygen hauv huab cua ntawm qhov ntsuas kub, cov pa oxygen yaj hauv dej nce mus txog qhov siab tshaj plaws, thiab kev hloov pauv ntawm cov pa oxygen hauv huab cua yuav ua rau muaj kev hloov pauv ntawm cov pa oxygen hauv dej.

Cov teebmeem ntawm hypoxia kev nyuaj siab hauv cov hauv paus ib puag ncig ntawm cov qoob loo

Ua rau hauv paus hypoxia

Muaj ntau qhov laj thawj vim li cas qhov kev pheej hmoo ntawm hypoxia hauv hydroponics thiab substrate cultivation systems yog siab dua nyob rau lub caij ntuj sov.Ua ntej tshaj plaws, cov ntsiab lus saturated oxygen hauv dej yuav txo qis thaum kub nce.Qhov thib ob, cov pa oxygen xav tau los tswj cov hauv paus kev loj hlob nce ntxiv nrog qhov nce ntawm qhov kub thiab txias.Tsis tas li ntawd, qhov kev nqus ntawm cov as-ham yog siab dua nyob rau lub caij ntuj sov, yog li qhov kev thov ntawm cov pa oxygen rau cov as-ham yog siab dua.Nws ua rau txo qis cov ntsiab lus ntawm cov pa oxygen hauv cov hauv paus ib puag ncig thiab tsis muaj txiaj ntsig zoo ntxiv, uas ua rau hypoxia hauv paus ib puag ncig.

Kev nqus thiab kev loj hlob

Kev nqus ntawm cov as-ham tseem ceeb feem ntau yog nyob ntawm cov txheej txheem cuam tshuam nrog cov hauv paus metabolism, uas yuav tsum muaj lub zog tsim los ntawm cov hauv paus cell ua pa, uas yog, decomposition ntawm photosynthetic khoom nyob rau hauv lub xub ntiag ntawm oxygen.Cov kev tshawb fawb tau pom tias 10% ~ 20% ntawm tag nrho cov assimilates ntawm cov txiv lws suav yog siv rau hauv cov hauv paus hniav, 50% ntawm cov khoom siv rau kev nqus ion, 40% rau kev loj hlob thiab tsuas yog 10% rau kev tu.Cov hauv paus hniav yuav tsum pom cov pa oxygen hauv qhov chaw ncaj qha uas lawv tso CO₂.Nyob rau hauv cov xwm txheej anaerobic tshwm sim los ntawm kev ua pa tsis zoo hauv cov substrates thiab hydroponics, hypoxia yuav cuam tshuam rau kev nqus dej thiab cov as-ham.Hypoxia muaj cov lus teb sai rau kev nqus ntawm cov as-ham, uas yog nitrate (NO₃^-poov tshuaj (K) thiab phosphate (PO₄^3-), uas yuav cuam tshuam nrog kev nqus ntawm calcium (Ca) thiab magnesium (Mg).

Cov hauv paus hniav loj hlob xav tau lub zog, ib txwm ua haujlwm hauv paus xav tau cov pa oxygen qis tshaj plaws, thiab cov pa oxygen concentration hauv qab tus nqi COP dhau los ua ib qho tseem ceeb txwv cov hauv paus cell metabolism (hypoxia).Thaum cov ntsiab lus ntawm cov pa oxygen tsawg, qhov kev loj hlob qeeb los yog nres.Yog tias ib nrab hauv paus hypoxia tsuas cuam tshuam rau cov ceg thiab nplooj, cov hauv paus system tuaj yeem them nyiaj rau ib feem ntawm cov hauv paus hniav uas tsis ua haujlwm ntxiv rau qee qhov laj thawj los ntawm kev ua kom lub hauv paus nqus.

Nroj tsuag metabolic mechanism nyob ntawm oxygen raws li electron txais.Yog tsis muaj oxygen, ATP ntau lawm yuav nres.Yog tias tsis muaj ATP, qhov kev tawm ntawm protons los ntawm cov hauv paus hniav yuav nres, cov kua txiv hmab txiv ntoo ntawm cov hauv paus hniav yuav ua kua qaub, thiab cov cell yuav tuag li ntawm ob peb teev.Ib ntus thiab luv luv hypoxia yuav tsis ua rau muaj kev ntxhov siab rau cov zaub mov tsis zoo hauv cov nroj tsuag.Vim hais tias ntawm "nitrate respiration" mechanism, nws yuav yog ib tug luv luv adaptation los tiv thaiv hypoxia raws li lwm txoj kev thaum lub hauv paus hypoxia.Txawm li cas los xij, lub sij hawm ntev hypoxia yuav ua rau kev loj hlob qeeb, txo cov nplooj nplooj thiab txo qhov hnyav thiab qhuav, uas yuav ua rau cov qoob loo poob qis.

Ethylene

Nroj tsuag yuav tsim ethylene nyob rau hauv situ nyob rau hauv ntau txoj kev nyuaj siab.Feem ntau, ethylene raug tshem tawm ntawm cov hauv paus hniav los ntawm diffusing rau hauv av huab cua.Thaum waterlogging tshwm sim, qhov tsim ntawm ethylene yuav tsis tsuas yog nce, tab sis kuj diffusion yuav txo tau heev vim hais tias cov keeb kwm yog surrounded los ntawm dej.Qhov nce ntawm ethylene concentration yuav ua rau tsim cov ntaub so ntswg aeration hauv cov hauv paus hniav (Daim duab 2).Ethylene kuj tuaj yeem ua rau cov nplooj poob qis, thiab kev sib cuam tshuam ntawm ethylene thiab auxin yuav ua rau kom muaj cov hauv paus hniav zoo.

Oxygen kev nyuaj siab ua rau txo cov nplooj loj hlob

ABA yog tsim nyob rau hauv cov hauv paus hniav thiab nplooj los tiv nrog ntau yam kev ntxhov siab ib puag ncig.Nyob rau hauv lub hauv paus ib puag ncig, cov lus teb rau kev ntxhov siab yog stomatal kaw, uas koom nrog kev tsim ntawm ABA.Ua ntej lub stomata kaw, sab saum toj ntawm cov nroj tsuag poob o siab, sab saum toj nplooj wilt, thiab cov photosynthetic efficiency kuj yuav txo.Ntau cov kev tshawb fawb tau pom tias lub stomata teb rau qhov nce ntawm ABA concentration hauv apoplast los ntawm kev kaw, uas yog, tag nrho ABA cov ntsiab lus hauv cov nplooj tsis-nplooj los ntawm kev tso tawm intracellular ABA, cov nroj tsuag tuaj yeem nce qhov concentration ntawm apoplast ABA sai heev.Thaum cov nroj tsuag nyob rau hauv ib puag ncig kev ntxhov siab, lawv pib tso ABA hauv cov hlwb, thiab cov hauv paus ntsiab lus tso tawm tuaj yeem kis tau hauv feeb tsis yog teev.Qhov nce ntawm ABA hauv cov ntaub so ntswg tuaj yeem txo qhov elongation ntawm phab ntsa ntawm tes thiab ua rau txo qis ntawm nplooj elongation.Lwm qhov cuam tshuam ntawm hypoxia yog tias lub neej ncua ntawm nplooj yog luv, uas yuav cuam tshuam rau tag nrho cov nplooj.Hypoxia feem ntau ua rau txo qis ntawm cytokinin thiab nitrate thauj.Tsis muaj nitrogen lossis cytokinin yuav ua rau lub sijhawm tu lub sijhawm ntawm nplooj nplooj thiab nres qhov kev loj hlob ntawm cov ceg thiab nplooj tsis pub dhau ob peb hnub.

Optimizing oxygen ib puag ncig ntawm cov qoob loo hauv paus system

Cov yam ntxwv ntawm substrate yog txiav txim siab rau kev faib dej thiab oxygen.Cov pa oxygen concentration nyob rau hauv lub hauv paus ib puag ncig ntawm tsev cog khoom zaub yog feem ntau muaj feem xyuam rau cov dej tuav lub peev xwm ntawm substrate, irrigation (loj thiab zaus), substrate qauv thiab substrate sawb kub.Tsuas yog thaum cov pa oxygen hauv cov hauv paus ib puag ncig tsawg kawg yog siab tshaj 10% (4 ~ 5mg / L) tuaj yeem ua haujlwm hauv paus hauv paus hauv lub xeev zoo tshaj plaws.

Lub hauv paus system ntawm cov qoob loo tseem ceeb heev rau kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag thiab cov kab mob ntawm cov nroj tsuag.Cov dej thiab cov as-ham yuav nqus tau raws li qhov xav tau ntawm cov nroj tsuag.Txawm li cas los xij, qib oxygen hauv cov hauv paus ib puag ncig feem ntau txiav txim siab qhov kev nqus ntawm cov as-ham thiab dej thiab qhov zoo ntawm cov hauv paus hniav.Cov pa oxygen txaus hauv cov hauv paus system ib puag ncig tuaj yeem ua kom muaj kev noj qab haus huv ntawm cov hauv paus hniav, kom cov nroj tsuag muaj kev tiv thaiv zoo rau cov kab mob pathogenic (Daim duab 3).Cov pa oxygen txaus nyob rau hauv lub substrate kuj txo qhov kev pheej hmoo ntawm anaerobic tej yam kev mob, yog li txo qhov kev pheej hmoo ntawm pathogenic microorganisms.

Oxygen noj hauv paus ib puag ncig

Qhov siab tshaj plaws oxygen noj ntawm cov qoob loo tuaj yeem siab txog 40mg / m2 / h (siv nyob ntawm cov qoob loo).Nyob ntawm qhov kub thiab txias, cov dej hauv dej tuaj yeem muaj txog li 7 ~ 8mg / L ntawm cov pa oxygen (Daim duab 4).Txhawm rau kom ncav cuag 40 mg, 5L dej yuav tsum tau muab txhua teev kom tau raws li qhov xav tau ntawm cov pa oxygen, tab sis qhov tseeb, cov dej hauv ib hnub yuav tsis ncav cuag.Qhov no txhais tau hais tias cov pa oxygen muab los ntawm irrigation tsuas yog ua lub luag haujlwm me me xwb.Feem ntau ntawm cov pa oxygen nkag mus rau hauv paus cheeb tsam los ntawm qhov pores nyob rau hauv matrix, thiab kev pab cuam ntawm oxygen mov los ntawm pores yog siab li 90%, nyob ntawm seb lub sij hawm ntawm hnub.Thaum cov evaporation ntawm cov nroj tsuag mus txog qhov siab tshaj plaws, cov dej ntws kuj nce mus txog qhov siab tshaj plaws, uas yog sib npaug rau 1 ~ 1.5L / m2 / h.Yog tias cov dej tso dej muaj 7mg / L oxygen, nws yuav muab 7 ~ 11mg / m2 / h oxygen rau hauv paus cheeb tsam.Qhov no yog sib npaug rau 17% ~ 25% ntawm qhov xav tau.Tau kawg, qhov no tsuas yog siv rau qhov xwm txheej uas cov dej tsis zoo oxygen hauv cov substrate yog hloov los ntawm cov dej tshiab.

Ntxiv nrog rau kev noj cov hauv paus hniav, cov kab mob hauv cov hauv paus hniav kuj tseem siv cov pa oxygen.Nws yog qhov nyuaj rau kev ntsuas qhov no vim tias tsis muaj kev ntsuas tau ua hauv qhov kev hwm no.Txij li cov substrates tshiab tau hloov txhua xyoo, nws tuaj yeem xav tias cov kab mob me me ua lub luag haujlwm me me hauv kev siv oxygen.

Optimize ib puag ncig kub ntawm cov hauv paus hniav

Qhov kub ntawm ib puag ncig ntawm cov hauv paus system tseem ceeb heev rau kev loj hlob ib txwm thiab kev ua haujlwm ntawm cov hauv paus system, thiab nws tseem yog ib qho tseem ceeb cuam tshuam rau kev nqus dej thiab cov as-ham los ntawm cov hauv paus system.

Tsis tshua muaj substrate kub (hauv paus kub) yuav ua rau muaj teeb meem hauv kev nqus dej.Ntawm 5 ℃, qhov nqus yog 70% ~ 80% qis dua ntawm 20 ℃.Yog hais tias qis substrate kub nrog kub kub, nws yuav ua rau cov nroj tsuag wilting.Ion absorption obviously nyob ntawm qhov kub thiab txias, uas inhibits ion nqus ntawm qhov kub thiab txias, thiab rhiab heev ntawm cov khoom noj sib txawv rau qhov kub thiab txias yog txawv.

Kub substrate kub heev kuj tsis muaj txiaj ntsig, thiab tuaj yeem ua rau lub hauv paus loj heev.Hauv lwm lo lus, muaj kev faib tsis sib npaug ntawm cov khoom qhuav hauv cov nroj tsuag.Vim tias cov hauv paus hniav loj dhau lawm, qhov tsis tsim nyog yuav tshwm sim los ntawm kev ua pa, thiab qhov no ntawm lub zog ploj tuaj yeem siv rau kev sau qoob loo ntawm cov nroj tsuag.Nyob rau hauv qhov kub thiab txias substrate, cov ntsiab lus oxygen yaj yog qis dua, uas muaj kev cuam tshuam ntau dua rau cov ntsiab lus oxygen hauv cov hauv paus ib puag ncig dua li cov pa oxygen noj los ntawm cov kab mob.Lub hauv paus system siv ntau cov pa oxygen, thiab tseem ua rau hypoxia nyob rau hauv cov ntaub ntawv ntawm cov substrate tsis zoo los yog av qauv, yog li txo qhov nqus dej thiab ions.

Tswj kom tsim nyog cov dej tuav lub peev xwm ntawm matrix.

Muaj qhov tsis zoo sib xws ntawm cov ntsiab lus dej thiab feem pua ​​​​ntawm cov pa oxygen hauv matrix.Thaum cov ntsiab lus dej nce, cov ntsiab lus oxygen txo qis, thiab rov ua dua.Muaj qhov tseem ceeb ntawm cov ntsiab lus dej thiab cov pa oxygen hauv matrix, uas yog, 80% ~ 85% dej cov ntsiab lus (Daim duab 5).Kev saib xyuas lub sijhawm ntev ntawm cov ntsiab lus dej siab tshaj 85% hauv substrate yuav cuam tshuam rau cov pa oxygen.Feem ntau ntawm cov pa oxygen (75% ~ 90%) yog los ntawm cov pores hauv matrix.

Ntxiv cov irrigation rau cov ntsiab lus oxygen hauv substrate

Lub hnub ci ntau dua yuav ua rau muaj cov pa oxygen ntau dua thiab txo cov pa oxygen hauv cov hauv paus hniav (Daim duab 6), thiab cov suab thaj ntau yuav ua rau cov pa oxygen ntau dua thaum hmo ntuj.Transpiration muaj zog, nqus dej loj, thiab muaj cua ntau dua thiab ntau dua oxygen hauv cov substrate.Nws tuaj yeem pom los ntawm sab laug ntawm daim duab 7 tias cov ntsiab lus ntawm cov pa oxygen hauv substrate yuav nce me ntsis tom qab dej hauv cov xwm txheej uas cov dej tuav lub peev xwm ntawm lub substrate siab thiab cov ntsiab lus ntawm cov huab cua tsawg heev.Raws li pom nyob rau sab xis ntawm fig.7, nyob rau hauv cov xwm txheej ntawm qhov teeb pom kev zoo dua, cov ntsiab lus ntawm cov huab cua hauv lub substrate nce vim kev nqus dej ntau dua (tib lub sijhawm ua dej).Cov txheeb ze cuam tshuam ntawm kev tso dej ntawm cov ntsiab lus oxygen hauv lub substrate yog tsawg dua li qhov muaj peev xwm tuav dej (cov ntsiab lus cua) hauv lub substrate.

Sib tham

Hauv kev tsim khoom tiag tiag, cov ntsiab lus ntawm cov pa oxygen (cua) hauv cov qoob loo hauv paus ib puag ncig tau yooj yim saib, tab sis nws yog ib qho tseem ceeb los xyuas kom meej qhov kev loj hlob ntawm cov qoob loo thiab kev noj qab haus huv ntawm cov hauv paus hniav.

Txhawm rau kom tau txais cov txiaj ntsig siab tshaj plaws thaum lub sijhawm ua qoob loo, nws yog ib qho tseem ceeb heev los tiv thaiv lub hauv paus system ib puag ncig hauv qhov zoo tshaj plaws kom ntau li ntau tau.Cov kev tshawb fawb tau pom tias O₂cov ntsiab lus hauv paus system ib puag ncig qis dua 4mg / L yuav muaj kev cuam tshuam tsis zoo rau kev loj hlob ntawm cov qoob loo.Lub O₂cov ntsiab lus nyob rau hauv lub hauv paus ib puag ncig yog feem ntau cuam tshuam los ntawm irrigation (dej npaum li cas thiab zaus), substrate qauv, substrate dej ntsiab lus, tsev xog paj thiab substrate kub, thiab txawv cog qauv yuav txawv.Algae thiab microorganisms kuj muaj qee qhov kev sib raug zoo nrog cov ntsiab lus oxygen hauv cov hauv paus ib puag ncig ntawm cov qoob loo hydroponic.Hypoxia tsis tsuas yog ua rau qeeb ntawm kev loj hlob ntawm cov nroj tsuag, tab sis kuj nce siab ntawm cov kab mob hauv paus (pythium, phytophthora, fusarium) ntawm cov hauv paus loj hlob.

Irrigation tswv yim muaj feem cuam tshuam rau O₂cov ntsiab lus nyob rau hauv lub substrate, thiab nws kuj yog ib tug ntau controllable txoj kev nyob rau hauv cov txheej txheem cog.Qee qhov kev tshawb fawb cog ntoo tau pom tias maj mam nce cov dej hauv cov substrate (thaum sawv ntxov) tuaj yeem tau txais cov pa oxygen zoo dua.Nyob rau hauv lub substrate uas muaj peev xwm tuav dej tsawg, lub substrate muaj peev xwm tswj tau cov pa oxygen siab, thiab nyob rau tib lub sij hawm, nws yog ib qho tsim nyog kom tsis txhob muaj qhov sib txawv ntawm cov dej ntawm cov substrates los ntawm kev siv dej ntau dua thiab luv luv.Qhov qis dua cov dej tuav lub peev xwm ntawm substrates, qhov sib txawv ntawm cov substrates ntau dua.Moist substrate, qis dua irrigation zaus thiab ncua sij hawm ntev kom ntseeg tau tias huab cua hloov ntau dua thiab cov pa oxygen zoo.

Kev tso dej ntawm lub substrate yog lwm qhov tseem ceeb uas muaj kev cuam tshuam zoo rau kev rov ua dua tshiab thiab cov pa oxygen concentration gradient nyob rau hauv substrate, nyob ntawm seb hom thiab dej tuav lub peev xwm ntawm lub substrate.Cov kua dej yuav tsum tsis txhob nyob hauv qab ntawm lub substrate ntev ntev, tab sis yuav tsum tau tso tawm sai sai kom cov dej uas muaj cov pa oxygen tshiab tuaj yeem ncav cuag hauv qab ntawm substrate dua.Kev khiav ceev tuaj yeem cuam tshuam los ntawm qee qhov kev ntsuas yooj yim, xws li gradient ntawm substrate nyob rau hauv cov lus qhia longitudinal thiab dav.Qhov ntau dua qhov gradient, qhov ceev ntawm cov kua dej ntau dua.Cov substrates sib txawv muaj qhov sib txawv ntawm qhov qhib thiab cov naj npawb ntawm cov qhov hluav taws xob kuj sib txawv.

END

[cov ntaub ntawv pov thawj]

Xie Yuanpei.Kev cuam tshuam ntawm ib puag ncig oxygen cov ntsiab lus hauv tsev cog qoob loo cog qoob loo ntawm cov qoob loo loj hlob [J].Agricultural Engineering Technology, 2022,42(31):21-24.