Berotegi-eremuetako nekazaritza-ingeniaritza teknologia. Pekinen argitaratua, 2023ko urtarrilaren 13an, 17:30ean.

Mantenugai gehienen xurgapena landareen sustraien jarduera metabolikoekin estuki lotuta dagoen prozesua da. Prozesu hauek sustraien zelulen arnasketak sortutako energia behar dute, eta uraren xurgapena ere tenperaturak eta arnasketak erregulatzen dute, eta arnasketak oxigenoaren parte-hartzea behar du, beraz, sustraien inguruneko oxigenoak eragin handia du laboreen hazkuntza normalean. Uretan disolbatutako oxigeno edukia tenperaturak eta gazitasunak eragiten dute, eta substratuaren egiturak sustraien inguruneko aire edukia zehazten du. Ureztatzeak alde handiak ditu substratuetan oxigeno edukia berritzeko eta osatzeko orduan, ur edukiaren egoera desberdina dutenetan. Faktore asko daude sustraien inguruneko oxigeno edukia optimizatzeko, baina faktore bakoitzaren eragin maila oso desberdina da. Substratuaren ura atxikitzeko ahalmen (aire edukia) arrazoizkoa mantentzea da sustraien ingurunean oxigeno eduki altua mantentzeko premisa.

Tenperaturaren eta gazitasunaren eraginak disoluzioko oxigeno saturatuaren edukian

Uretan disolbatutako oxigeno edukia

Oxigeno disolbatua uretan dagoen oxigeno aske edo lotu gabean disolbatzen da, eta uretan disolbatutako oxigenoaren edukia maximoa izango da tenperatura jakin batean, hau da, oxigeno saturatu edukia. Uretan dagoen oxigeno saturatu edukia tenperaturarekin aldatzen da, eta tenperatura igotzen denean, oxigeno edukia gutxitzen da. Ur garbiaren oxigeno saturatu edukia itsasoko urarena baino handiagoa da gatza duena (1. irudia), beraz, kontzentrazio desberdinak dituzten mantenugai-soluzioen oxigeno saturatu edukia desberdina izango da.

Oxigenoaren garraioa matrizean

Berotegi-laboreen sustraiek mantenugai-soluziotik lor dezaketen oxigenoa egoera librean egon behar da, eta oxigenoa substratuan garraiatzen da airearen eta uraren bidez, eta sustraien inguruan dagoen uraren bidez. Tenperatura jakin batean airean dagoen oxigeno-edukiarekin orekan dagoenean, uretan disolbatutako oxigenoak gehienezko maila lortzen du, eta aireko oxigeno-edukiaren aldaketak uretan dagoen oxigeno-edukiaren aldaketa proportzionala ekarriko du.

Sustraien inguruneko hipoxia-estresak laboreetan dituen ondorioak

Sustraien hipoxiaren arrazoiak

Hainbat arrazoi daude hidroponia eta substratu-hazkuntza sistemetan hipoxia arriskua handiagoa izateko udan. Lehenik eta behin, uretan dagoen oxigeno saturatuaren edukia gutxitu egingo da tenperatura igotzen den heinean. Bigarrenik, sustraien hazkundea mantentzeko behar den oxigenoa handitzen da tenperatura igotzen den heinean. Gainera, mantenugaien xurgapenaren kopurua handiagoa da udan, beraz, mantenugaien xurgapenerako oxigenoaren eskaera handiagoa da. Horrek sustraien inguruneko oxigeno edukia gutxitzea eta osagarri eraginkorren falta dakar, eta horrek sustraien ingurunean hipoxia eragiten du.

Xurgapena eta hazkundea

Mantenugai esentzial gehienen xurgapena sustraien metabolismoarekin estuki lotutako prozesuen araberakoa da, eta prozesu horiek sustraien zelulen arnasketak sortutako energia behar dute, hau da, oxigenoaren presentzian produktu fotosintetikoen deskonposizioak. Ikerketek erakutsi dute tomate landareen asimilatu guztien % 10-20 sustraietan erabiltzen direla, eta horien % 50 mantenugaien ioien xurgapenerako, % 40 hazkuntzarako eta % 10 bakarrik mantentzerako. Sustraiek oxigenoa aurkitu behar dute CO2 askatzen duten ingurune zuzenean.₂Substratuetan eta hidroponian aireztapen eskasak eragindako baldintza anaerobioetan, hipoxiak ura eta mantenugaiak xurgatzea eragingo du. Hipoxiak erantzun azkarra du mantenugaien xurgapen aktiboari, hain zuzen ere nitratoari (NO₃^-), potasioa (K) eta fosfatoa (PO₄^3-), eta horrek kaltzioaren (Ca) eta magnesioaren (Mg) xurgapen pasiboa oztopatu egingo du.

Landareen sustraien hazkuntzak energia behar du, sustraien jarduera normalak oxigeno kontzentrazio baxuena behar du, eta COP balioaren azpitik dagoen oxigeno kontzentrazioa sustraien zelulen metabolismoa (hipoxia) mugatzen duen faktore bihurtzen da. Oxigeno edukiaren maila baxua denean, hazkuntza moteldu edo gelditu ere egiten da. Sustraien hipoxia partzialak adar eta hostoei bakarrik eragiten badie, sustraien sistemak arrazoiren batengatik jada aktibo ez dagoen sustraien zatia konpentsatu dezake tokiko xurgapena handituz.

Landareen metabolismo-mekanismoa oxigenoaren menpe dago elektroi-hartzaile gisa. Oxigenorik gabe, ATP ekoizpena gelditu egingo da. ATPrik gabe, sustraietatik protoien irteera gelditu egingo da, sustrai-zelulen zelulen izerdia azido bihurtuko da eta zelula hauek ordu gutxiren buruan hilko dira. Aldi baterako eta epe laburreko hipoxiak ez du estres nutrizional itzulezin bat eragingo landareetan. "Nitratoen arnasketa" mekanismoa dela eta, epe laburreko egokitzapena izan daiteke hipoxiari aurre egiteko, sustraien hipoxian alternatiba gisa. Hala ere, epe luzeko hipoxiak hazkunde motela, hostoen azalera gutxitzea eta pisu fresko eta lehorra gutxitzea ekarriko du, eta horrek uztaren jaitsiera nabarmena ekarriko du.

Etilenoa

Landareek etilenoa sortuko dute in situ estres handiaren pean. Normalean, etilenoa sustraietatik kentzen da lurzoruko airean barreiatuz. Ur-pilaketak gertatzen direnean, etilenoaren eraketa ez da handituko bakarrik, baita difusioa ere asko murriztuko da, sustraiak urez inguratuta baitaude. Etilenoaren kontzentrazioaren igoerak aireztapen-ehuna eratzea ekarriko du sustraietan (2. irudia). Etilenoak hostoen seneszentzia ere eragin dezake, eta etilenoaren eta auxinaren arteko elkarrekintzak sustrai adventizioen eraketa handituko du.

Oxigeno-estresak hostoen hazkuntza gutxitzea dakar

ABA sustraietan eta hostoetan sortzen da ingurumen-estres desberdinei aurre egiteko. Sustraien ingurunean, estresarekiko erantzun tipikoa estomen itxiera da, eta horrek ABAren eraketa dakar. Estomak itxi aurretik, landarearen goialdeak hantura-presioa galtzen du, goiko hostoak ihartzen dira eta fotosintesi-eraginkortasuna ere gutxitu egin daiteke. Ikerketa askok erakutsi dute estomek apoplastoan ABA kontzentrazioaren igoerari erantzuten diotela itxiz, hau da, hosto ez direnetan ABA eduki osoa zelula barneko ABA askatuz, landareek apoplastoko ABAren kontzentrazioa oso azkar handitu dezakete. Landareak ingurumen-estrespean daudenean, zeluletan ABA askatzen hasten dira, eta sustraien askapen-seinalea minutu gutxitan transmititu daiteke orduen ordez. Hosto-ehunean ABAren igoerak zelula-hormaren luzapena murriztu dezake eta hostoen luzapena gutxitzea eragin dezake. Hipoxiaren beste ondorio bat hostoen bizi-iraupena laburtzea da, eta horrek hosto guztiei eragingo die. Hipoxiak normalean zitozinaren eta nitratoaren garraioaren gutxitzea dakar. Nitrogeno edo zitozinina faltak hosto-eremuaren mantentze-denbora laburtuko du eta adarren eta hostoen hazkundea geldituko du egun gutxiren buruan.

Laborantza-sustrai-sistemaren oxigeno-ingurunea optimizatzea

Substratuaren ezaugarriak erabakigarriak dira uraren eta oxigenoaren banaketan. Berotegi-barazkien sustraien inguruneko oxigeno-kontzentrazioa batez ere substratuaren ura atxikitzeko gaitasunarekin, ureztatzearekin (tamaina eta maiztasunarekin), substratuaren egiturarekin eta substratu-zerrendaren tenperaturarekin lotuta dago. Sustraien inguruneko oxigeno-edukia %10etik gorakoa denean (4~5 mg/L) bakarrik mantendu daiteke sustraien jarduera egoera onenean.

Laboreen sustrai-sistema oso garrantzitsua da landareen hazkuntzarako eta gaixotasunekiko erresistentziarako. Ura eta mantenugaiak landareen beharren arabera xurgatuko dira. Hala ere, sustraien inguruneko oxigeno-mailak neurri handi batean zehazten du mantenugaien eta uraren xurgapen-eraginkortasuna eta sustrai-sistemaren kalitatea. Sustrai-sistemaren ingurunean oxigeno-maila nahikoa izateak sustrai-sistemaren osasuna berma dezake, landareek mikroorganismo patogenoekiko erresistentzia hobea izan dezaten (3. irudia). Substratuan oxigeno-maila egokia egoteak baldintza anaerobioen arriskua ere minimizatzen du, eta horrela mikroorganismo patogenoen arriskua gutxitzen du.

Oxigeno-kontsumoa sustraien ingurunean

Laboreen oxigeno-kontsumo maximoa 40 mg/m2/h-koa izan daiteke (kontsumoa laboreen araberakoa da). Tenperaturaren arabera, ureztatze-urak 7~8 mg/L oxigeno izan ditzake (4. irudia). 40 mg-ra iristeko, 5 L ur eman behar dira orduro oxigeno-eskaria asetzeko, baina, egia esan, egun bateko ureztatze-kopurua ez da lortuko. Horrek esan nahi du ureztatzeak ematen duen oxigenoak zeregin txikia baino ez duela betetzen. Oxigeno-horniduraren gehiena matrizearen poroen bidez iristen da sustraien eremura, eta poroen bidezko oxigeno-horniduraren ekarpena % 90ekoa da, eguneko orduaren arabera. Landareen lurrunketa maximora iristen denean, ureztatze-kopurua ere maximora iristen da, hau da, 1~1,5 L/m2/h-ren baliokidea. Ureztatze-urak 7 mg/L oxigeno baditu, 7~11 mg/m2/h oxigeno emango dio sustraien eremuari. Hori eskariaren % 17~% 25aren baliokidea da. Noski, hau substratuan dagoen oxigeno gutxiko ureztatze-ura ureztatze-ur freskoarekin ordezkatzen denean bakarrik aplikatzen da.

Sustraien kontsumoaz gain, sustraien inguruneko mikroorganismoek oxigenoa ere kontsumitzen dute. Zaila da hori kuantifikatzea, ez baita neurketarik egin alderdi honetan. Urtero substratu berriak ordezkatzen direnez, ondoriozta daiteke mikroorganismoek nahiko zeregin txikia dutela oxigeno-kontsumoan.

Sustraien ingurune-tenperatura optimizatu

Sustrai-sistemaren ingurune-tenperatura oso garrantzitsua da haren hazkuntza eta funtzionamendu normalerako, eta baita ere sustrai-sistemak ura eta mantenugaiak xurgatzeko duen faktore garrantzitsua da.

Substratuaren tenperatura baxuegiak (sustraien tenperaturak) ura xurgatzeko zailtasunak sor ditzake. 5 ℃-tan, xurgapena % 70~% 80 txikiagoa da 20 ℃-tan baino. Substratuaren tenperatura baxua tenperatura altuarekin batera gertatzen bada, landarea ihartzea eragingo du. Ioi xurgapena tenperaturaren araberakoa da, eta horrek ioien xurgapena inhibitzen du tenperatura baxuan, eta mantenugai elementu desberdinen tenperaturarekiko sentikortasuna desberdina da.

Substratuaren tenperatura altuegia ere ez da erabilgarria, eta sustrai-sistema handiegia sor dezake. Beste era batera esanda, materia lehorraren banaketa desorekatua dago landareetan. Sustrai-sistema handiegia denez, beharrezkoak ez diren galerak gertatuko dira arnasketaren bidez, eta galdutako energiaren zati hori landarearen uzta-zatirako erabil zitekeen. Substratuaren tenperatura altuagoan, disolbatutako oxigeno-edukia txikiagoa da, eta horrek eragin askoz handiagoa du sustraien inguruneko oxigeno-edukian mikroorganismoek kontsumitzen duten oxigenoak baino. Sustrai-sistemak oxigeno asko kontsumitzen du, eta hipoxia ere eragiten du substratu edo lurzoruaren egitura eskasa denean, eta horrela uraren eta ioien xurgapena murrizten da.

Mantendu matrizearen ura atxikitzeko gaitasun arrazoizkoa.

Korrelazio negatiboa dago ur edukiaren eta matrizearen oxigeno edukiaren ehunekoaren artean. Ur edukia handitzen denean, oxigeno edukia gutxitzen da, eta alderantziz. Matrizeko ur edukiaren eta oxigenoaren artean tarte kritiko bat dago, hau da, % 80~% 85eko ur edukia (5. irudia). Substratuan ur edukia % 85etik gora mantentzeak epe luzera oxigeno horniduran eragina izango du. Oxigeno hornidura gehiena (% 75~% 90) matrizearen poroen bidez egiten da.

Ureztatzearen gehigarria substratuaren oxigeno edukiaren arabera

Eguzki-argia gehiagok oxigeno-kontsumo handiagoa eta oxigeno-kontzentrazio txikiagoa ekarriko du sustraietan (6. irudia), eta azukre gehiagok oxigeno-kontsumoa handiagoa egingo du gauez. Transpirazioa handia da, uraren xurgapena handia da, eta aire gehiago eta oxigeno gehiago dago substratuan. 7. irudiaren ezkerrean ikus daiteke substratuko oxigeno-edukia apur bat handituko dela ureztatu ondoren, substratuaren ura atxikitzeko ahalmena handia eta aire-edukia oso baxua denean. 7. irudiaren eskuinaldean ikusten den bezala, argiztapen nahiko hobea dagoenean, substratuko aire-edukia handitu egiten da uraren xurgapen handiagoa dela eta (ureztatze-denbora berdinak). Ureztatzeak substratuko oxigeno-edukian duen eragin erlatiboa substratuaren ura atxikitzeko ahalmena (aire-edukia) baino askoz txikiagoa da.

Eztabaidatu

Benetako ekoizpenean, laboreen sustraien inguruneko oxigeno (aire) edukia erraz oharkabean pasatzen da, baina faktore garrantzitsua da laboreen hazkuntza normala eta sustraien garapen osasuntsua bermatzeko.

Laborantza ekoizpenean etekin handiena lortzeko, oso garrantzitsua da sustrai-sistemaren ingurunea ahalik eta egoera onenean babestea. Ikerketek erakutsi dute O₂Sustrai-sistemaren ingurunean 4mg/L-tik beherako edukia eragin negatiboa izango du laboreen hazkuntzan. O₂Sustraien inguruneko edukia ureztatzeak (ureztatze kopurua eta maiztasuna), substratuaren egiturak, substratuaren ur edukiak, negutegiaren eta substratuaren tenperaturak eragiten dute batez ere, eta landaketa eredu desberdinak desberdinak izango dira. Algak eta mikroorganismoek ere harreman jakin bat dute labore hidroponikoen sustraien inguruneko oxigeno edukiarekin. Hipoxiak ez ditu landareen garapen motela eragiten bakarrik, baita sustraien patogenoen (pythium, phytophthora, fusarium) presioa handitzen ere sustraien hazkuntzan.

Ureztatze estrategiak eragin handia du O2-n.₂substratuaren ur edukia, eta landaketa prozesuan modu kontrolagarriagoa ere bada. Arrosak landatzeari buruzko ikerketa batzuek aurkitu dute substratuaren ur edukia poliki-poliki handitzeak (goizean) oxigeno egoera hobea lor dezakeela. Ura atxikitzeko gaitasun txikia duen substratuan, substratuak oxigeno eduki handia mantendu dezake, eta, aldi berean, substratuen arteko ur edukiaren aldea saihestu behar da ureztatze maiztasun handiagoaren eta tarte laburragoaren bidez. Zenbat eta txikiagoa izan substratuen ur atxikitzeko gaitasuna, orduan eta handiagoa da substratuen arteko aldea. Substratu hezeak, ureztatze maiztasun txikiagoak eta tarte luzeagoak aire ordezkapen handiagoa eta oxigeno baldintza onuragarriak bermatzen dituzte.

Substratuaren drainatzea beste faktore bat da, eta eragin handia du substratuaren berritze-tasan eta oxigeno-kontzentrazioaren gradientean, substratuaren motaren eta ura atxikitzeko duen gaitasunaren arabera. Ureztatzeko likidoa ez da substratuaren hondoan denbora luzez geratu behar, baizik eta azkar isuri behar da, oxigenoz aberastutako ureztatze-ur freskoa berriro substratuaren hondora irits dadin. Drainatze-abiadura neurri nahiko sinple batzuek eragin dezakete, hala nola substratuaren malda longitudinal eta zabalera norabideetan. Malda zenbat eta handiagoa izan, orduan eta azkarragoa da drainatze-abiadura. Substratu desberdinek irekidura desberdinak dituzte eta irteera kopurua ere desberdina da.

AMAIERA

[aipamenaren informazioa]

Xie Yuanpei. Berotegiko laboreen sustraietako inguruneko oxigeno edukiaren eragina laboreen hazkuntzan [J]. Nekazaritza Ingeniaritza Teknologia, 2022,42(31):21-24.