Чень Тунцян та ін. Агротехніка тепличного садівництва. Опубліковано в Пекіні о 17:30 6 січня 2023 року.

Гарний контроль електропровідності та pH ризосфери є необхідними умовами для досягнення високого врожаю томатів у безґрунтовому режимі вирощування в інтелектуальній скляній теплиці. У цій статті як об'єкт посадки було взято томат, і було узагальнено відповідний діапазон електропровідності та pH ризосфери на різних стадіях, а також відповідні технічні заходи контролю у разі відхилень, щоб забезпечити орієнтир для фактичного вирощування у традиційних скляних теплицях.

Згідно з неповною статистикою, площа посадок багатопрольотних скляних інтелектуальних теплиць у Китаї досягла 630 м² і продовжує розширюватися. Скляні теплиці поєднують різні споруди та обладнання, створюючи сприятливе середовище для росту рослин. Хороший екологічний контроль, точне зрошення водою та добривами, правильне ведення сільського господарства та захист рослин – це чотири основні фактори для досягнення високої врожайності та високої якості помідорів. Що стосується точного зрошення, його метою є підтримка належної електропровідності (EC), pH ризосфери, вмісту води в субстраті та концентрації іонів ризосфери. Хороші електропровідність (EC) та pH ризосфери забезпечують розвиток коренів та поглинання води та добрив, що є необхідною передумовою для підтримки росту рослин, фотосинтезу, транспірації та інших метаболічних процесів. Тому підтримка хорошого середовища ризосфери є необхідною умовою для досягнення високої врожайності.

Вихід з-під контролю електропровідності (EC) та pH у ризосфері матиме незворотний вплив на водний баланс, розвиток коренів, ефективність поглинання добрив коренем – дефіцит поживних речовин рослиною, концентрацію іонів коренем – поглинання добрив – дефіцит поживних речовин рослиною тощо. Посадка та виробництво помідорів у скляних теплицях передбачає безґрунтову культуру. Після змішування води та добрив, комплексне подання води та добрив здійснюється у вигляді крапельних поливів. EC, pH, частота, формула, кількість зворотної рідини та час початку поливу безпосередньо впливатимуть на EC та pH ризосфери. У цій статті узагальнено відповідні EC та pH ризосфери на кожному етапі посадки помідорів, проаналізовано причини аномальних EC та pH ризосфери та узагальнено заходи щодо усунення несправностей, що надало довідкові та технічні рекомендації для фактичного виробництва традиційних скляних теплиць.

Відповідні електропровідність (EC) та pH ризосфери на різних стадіях росту томата

Електроконцентрація ризосфери головним чином відображається в концентрації іонів основних елементів у ризосфері. Емпірична формула розрахунку полягає в тому, що сума зарядів аніонів та катіонів ділиться на 20, і чим вище значення, тим вища електроконцентрація ризосфери. Відповідна електроконцентрація ризосфери забезпечить відповідну та рівномірну концентрацію іонів елементів для кореневої системи.

Загалом кажучи, його значення низьке (EC ризосфери <2,0 мСм/см). Через тиск набухання кореневих клітин це призведе до надмірної потреби коріння у поглинанні води, що призведе до збільшення кількості вільної води в рослинах, а надлишок вільної води буде використаний для розпускання листя, видовження клітин - росту рослин; його значення завищене (EC ризосфери взимку >8~10 мСм/см, EC ризосфери влітку >5~7 мСм/см). Зі збільшенням EC ризосфери водопоглинальна здатність коренів є недостатньою, що призводить до стресу рослин від нестачі води, а у важких випадках рослини в'януть (Рисунок 1). Водночас, конкуренція між листям і плодами за воду призведе до зниження вмісту води в плодах, що вплине на врожайність та якість плодів. Коли електропровідність ризосфери помірно збільшується на 0~2 мСм/см, це має хороший регулюючий вплив на збільшення концентрації розчинного цукру/вмісту розчинних твердих речовин у плодах, регулювання вегетативного росту рослин та балансу репродуктивного росту, тому виробники помідорів чері, які прагнуть якості, часто застосовують вищу електропровідність ризосфери. Було виявлено, що розчинний цукор щепленого огірка був значно вищим, ніж у контрольному огірку за умови поливу солонованою водою (до поживного розчину було додано 3 г/л саморобної солонованої води зі співвідношенням NaCl:MgSO4:CaSO4 2:2:1). Характеристики помідорів чері сорту «Голландський мед» полягають у тому, що вони підтримують високу електропровідність ризосфери (8~10 мСм/см) протягом усього сезону вирощування, а плоди мають високий вміст цукру, але врожайність готових плодів відносно низька (5 кг/м2).

pH ризосфери (без одиниць вимірювання) головним чином стосується pH розчину ризосфери, який головним чином впливає на осадження та розчинення кожного іона елемента у воді, а потім впливає на ефективність поглинання кожного іона кореневою системою. Для більшості іонів елементів відповідний діапазон pH становить 5,5~6,5, що може забезпечити нормальне поглинання кожного іона кореневою системою. Тому під час посадки помідорів pH ризосфери завжди слід підтримувати на рівні 5,5~6,5. У таблиці 1 показано діапазон електропровідності ризосфери та контроль pH на різних стадіях росту великоплідних помідорів. Для дрібноплідних помідорів, таких як помідори чері, електропровідність ризосфери на різних стадіях на 0~1 мСм/см вища, ніж у великоплідних помідорів, але всі вони регулюються відповідно до однієї й тієї ж тенденції.

Аномальні причини та заходи щодо коригування ЕС ризосфери томатів

Електроконцентрація ризосфери (EC) відноситься до EC поживного розчину навколо кореневої системи. Під час посадки мінеральної вати томатів у Голландії виробники використовують шприци для відсмоктування поживного розчину з мінеральної вати, і результати є більш репрезентативними. За нормальних обставин EC повернення близька до EC ризосфери, тому EC повернення точки відбору проб часто використовується як EC ризосфери в Китаї. Добова коливання EC ризосфери зазвичай зростає після сходу сонця, починає знижуватися та залишається стабільним на піку зрошення, а після зрошення повільно зростає, як показано на рисунку 2.

Основними причинами високої зворотної електропровідності (EC) є низька швидкість повернення, висока EC на вході та пізній полив. Кількість поливу в той самий день менша, що свідчить про низьку швидкість повернення рідини. Мета повернення рідини полягає в повному промиванні субстрату, забезпеченні нормального діапазону EC ризосфери, вмісту води в субстраті та концентрації іонів ризосфери, а також низької швидкості повернення рідини та поглинанні кореневою системою більше води, ніж елементарних іонів, що додатково свідчить про збільшення EC. Висока EC на вході безпосередньо призводить до високої зворотної EC. Згідно з емпіричним правилом, зворотна EC на 0,5~1,5 м/см вища, ніж EC на вході. Останнє поливання закінчилося раніше того ж дня, а інтенсивність світла після поливу все ще була вищою (300~450 Вт/м2). Через транспірацію рослин, зумовлену радіацією, коренева система продовжувала поглинати воду, вміст води в субстраті зменшився, концентрація іонів збільшилася, а потім EC ризосфери збільшилася. Коли електропровідність ризосфери висока, інтенсивність випромінювання висока, а вологість низька, рослини стикаються зі стресом нестачі води, що серйозно проявляється у в'яненні (рис. 1, праворуч).

Низька електропровідність (EC) у ризосфері головним чином зумовлена ​​високою швидкістю повернення рідини, пізнім завершенням зрошення та низькою EC рідини на вході, що посилює проблему. Висока швидкість повернення рідини призведе до безкінечної близькості між EC на вході та EC зворотної рідини. Коли зрошення закінчується пізно, особливо у похмурі дні, у поєднанні з низьким рівнем освітлення та високою вологістю, транспірація рослин слабка, коефіцієнт поглинання елементарних іонів вищий, ніж у води, а коефіцієнт зменшення вмісту води в матриксі нижчий, ніж у концентрації іонів у розчині, що призведе до низької EC зворотної рідини. Оскільки тиск набухання клітин кореневих волосків рослин нижчий, ніж водний потенціал поживного розчину ризосфери, коренева система поглинає більше води, і водний баланс порушується. Коли транспірація слабка, рослина виділятиме воду у вигляді бризок (рис. 1, ліворуч), а якщо температура вночі висока, рослина ростиме марно.

Коригувальні заходи при відхиленні від норми електропровідності ризосфери: ① Якщо електропровідність повернення висока, електропровідність вхідного потоку повинна бути в межах допустимого діапазону. Як правило, електропровідність вхідного потоку великоплідних помідорів становить 2,5~3,5 мСм/см влітку та 3,5~4,0 мСм/см взимку. По-друге, покращте швидкість повернення рідини, яка має відбутися перед високочастотним зрошенням опівдні, та забезпечте повернення рідини під час кожного поливу. Швидкість повернення рідини позитивно корелює з накопиченням радіації. Влітку, коли інтенсивність випромінювання все ще перевищує 450 Вт/м2, а тривалість поливу перевищує 30 хвилин, невелику кількість поливу (50~100 мл/крапельницю) слід додати вручну один раз, і краще, щоб повернення рідини взагалі не відбувалося. ② Коли швидкість повернення рідини низька, основними причинами є висока швидкість повернення рідини, низька електропровідність та пізній останній полив. З огляду на час останнього поливу, останній полив зазвичай закінчується за 2~5 годин до заходу сонця, у похмурі дні та взимку закінчується раніше запланованого терміну, а в сонячні дні та влітку – із затримкою. Контролюйте швидкість повернення рідини відповідно до накопичення радіації на відкритому повітрі. Як правило, швидкість повернення рідини становить менше 10%, коли накопичення радіації менше 500 Дж/(см2·д), та 10%~20%, коли накопичення радіації становить 500~1000 Дж/(см2·д) тощо.

Аномальні причини та заходи щодо коригування pH ризосфери томатів

Зазвичай, за ідеальних умов pH вхідної води становить 5,5, а pH фільтрату – 5,5~6,5. Фактори, що впливають на pH ризосфери, це формула, середовище для культивування, швидкість фільтрату, якість води тощо. Коли pH ризосфери низький, це призводить до опіків коріння та серйозного розчинення мінеральної вати, як показано на рисунку 3. Коли pH ризосфери високий, поглинання Mn2+, Fe3+, Mg2+ та PO43- знижується, що призводить до дефіциту елементів, такого як дефіцит марганцю, спричинений високим pH ризосфери, як показано на рисунку 4.

Що стосується якості води, то дощова вода та вода, отримана методом мембранної фільтрації зворотного осмосу, є кислими, а pH маточного розчину зазвичай становить 3~4, що призводить до низького pH вхідного розчину. Гідроксид калію та бікарбонат калію часто використовуються для регулювання pH вхідного розчину. Колодязна вода та ґрунтові води часто регулюються азотною та фосфорною кислотами, оскільки вони містять HCO3, яка є лужною. Аномальний pH вхідного отвору безпосередньо впливає на pH зворотної води, тому правильний pH вхідного отвору є основою регулювання. Що стосується субстрату для вирощування, то після посадки pH зворотної рідини субстрату з кокосових висівок близький до pH вхідної рідини, а аномальний pH вхідної рідини не спричинить різких коливань pH ризосфери за короткий час завдяки хорошим буферним властивостям субстрату. При вирощуванні мінеральної вати значення pH зворотної рідини після колонізації високе та зберігається протягом тривалого часу.

За формулою, відповідно до різної здатності рослин поглинати іони, їх можна розділити на фізіологічні кислі солі та фізіологічні лужні солі. Взявши за приклад NO3-, коли рослини поглинають 1 моль NO3-, коренева система вивільняє 1 моль OH-, що призводить до підвищення pH ризосфери, тоді як коли коренева система поглинає NH4+, вона вивільняє таку ж концентрацію H+, що призводить до зниження pH ризосфери. Отже, нітрат є фізіологічно основною сіллю, тоді як амонійна сіль є фізіологічно кислою сіллю. Загалом, сульфат калію, кальцієво-амонійна селітра та сульфат амонію є фізіологічними кислотними добривами, нітрат калію та кальцієва селітра - це фізіологічні лужні солі, а амонійна селітра - нейтральна сіль. Вплив швидкості повернення рідини на pH ризосфери головним чином відображається у промиванні поживного розчину ризосфери, а аномальний pH ризосфери спричинений нерівномірною концентрацією іонів у ризосфері.

Коригувальні заходи при відхиленні pH ризосфери від норми: ① Спочатку перевірте, чи знаходиться pH вхідної води в межах допустимого діапазону; (2) При використанні води, що містить більше карбонату, наприклад, колодязної води, автор одного разу виявив, що pH вхідної води був нормальним, але після закінчення поливу того ж дня було перевірено pH вхідної води та виявлено підвищення. Після аналізу можливою причиною було підвищення pH через буфер HCO3-, тому рекомендується використовувати азотну кислоту як регулятор при використанні колодязної води як джерела води для поливу; (3) Коли мінеральна вата використовується як субстрат для посадки, pH зворотного розчину залишається високим протягом тривалого часу на ранній стадії посадки. У цьому випадку pH вхідного розчину слід відповідно знизити до 5,2~5,5, і водночас збільшити дозування фізіологічної кислої солі, а замість кальцієвої селітри використовувати кальцієво-амонійну селітру, а замість калієвої селітри використовувати сульфат калію. Слід зазначити, що дозування NH4+ не повинно перевищувати 1/10 від загального N у формулі. Наприклад, коли загальна концентрація N (NO3- +NH4+) у вхідній воді становить 20 ммоль/л, концентрація NH4+ менша за 2 ммоль/л, і замість нітрату калію можна використовувати сульфат калію, але слід зазначити, що концентрація SO4^2-у зрошувальній воді не рекомендується перевищувати 6~8 ммоль/л; (4) Що стосується швидкості повернення рідини, кількість поливу слід збільшувати щоразу, а субстрат слід промивати, особливо коли для посадки використовується мінеральна вата, оскільки pH ризосфери неможливо швидко відрегулювати за короткий час за допомогою фізіологічної солі, тому кількість поливу слід збільшити, щоб якомога швидше відрегулювати pH ризосфери до прийнятного діапазону.

Короткий зміст

Розумний діапазон електропровідності (EC) та pH ризосфери є передумовою для забезпечення нормального поглинання води та добрив корінням помідорів. Аномальні значення призведуть до дефіциту поживних речовин рослинами, дисбалансу водного балансу (стрес через нестачу води/надлишок вільної води), опіків коренів (високий EC та низький pH) та інших проблем. Через затримку аномалій рослин, спричинених аномальними EC та pH ризосфери, як тільки проблема виникає, це означає, що аномальні EC та pH ризосфери відбуваються вже багато днів, і процес повернення рослини до нормального стану займе певний час, що безпосередньо впливає на врожайність та якість. Тому важливо щодня вимірювати EC та pH рідини, що надходить та повертається.

КІНЕЦЬ

[Цитована інформація] Чень Тунцян, Сюй Фенцзяо, Ма Тьємін та ін. Метод контролю електропровідності та pH ризосфери безґрунтового культивування томатів у скляній теплиці [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022,42(31):17-20.