ʻEnehana ʻenekinia mahiʻai o ka māla hale kōmahana Paʻi ʻia ma Beijing ma ka hola 17:30 ma Ianuali 13, 2023.

ʻO ka omo ʻana o ka hapa nui o nā meaʻai he hana pili loa ia i nā hana metabolic o nā aʻa mea kanu. Pono kēia mau kaʻina hana i ka ikehu i hana ʻia e ka hanu ʻana o nā cell aʻa, a hoʻoponopono ʻia ka omo ʻana o ka wai e ka mahana a me ka hanu ʻana, a koi ka hanu ʻana i ke komo ʻana o ka oxygen, no laila he hopena koʻikoʻi ka oxygen i loko o ke aʻa i ka ulu maʻamau o nā mea kanu. Hoʻopilikia ʻia ka nui o ka oxygen i hoʻoheheʻe ʻia i loko o ka wai e ka mahana a me ka paʻakai, a ʻo ke ʻano o ka substrate e hoʻoholo ai i ka nui o ka ea i loko o ke aʻa. He ʻokoʻa nui ka irrigation i ka hoʻohou hou ʻana a me ka hoʻohui ʻana i ka nui o ka oxygen i loko o nā substrates me nā ʻano wai like ʻole. Nui nā mea e hoʻomaikaʻi ai i ka nui o ka oxygen i loko o ke aʻa, akā ʻokoʻa loa ke ʻano o ka mana o kēlā me kēia mea. ʻO ka mālama ʻana i ka hiki ke paʻa wai kūpono i ka substrate (ʻike ea) ke kumu o ka mālama ʻana i ka nui o ka oxygen i loko o ke aʻa.

Nā hopena o ka mahana a me ka paʻakai ma ka nui o ka oxygen saturated i loko o ka hopena

Ka nui o ka oxygen i hoʻoheheʻe ʻia i loko o ka wai

Hoʻoheheʻe ʻia ka oxygen i hoʻoheheʻe ʻia i loko o ka oxygen i hoʻopaʻa ʻole ʻia a manuahi paha i loko o ka wai, a ʻo ka nui o ka oxygen i hoʻoheheʻe ʻia i loko o ka wai e hiki i ka palena kiʻekiʻe loa ma kahi mahana i hoʻākāka ʻia, ʻo ia ka nui o ka oxygen saturated. Hoʻololi ka nui o ka oxygen saturated i loko o ka wai me ka mahana, a i ka piʻi ʻana o ka mahana, emi ka nui o ka oxygen. ʻOi aku ka nui o ka oxygen saturated o ka wai maopopo ma mua o ka wai kai paʻakai (Kiʻi 1), no laila e ʻokoʻa ka nui o ka oxygen saturated o nā hopena meaʻai me nā ʻano like ʻole.

Ka lawe ʻana o ka oxygen i loko o ka matrix

Pono ke ʻano manuahi o ka oxygen e hiki ai i nā aʻa mea kanu hale kōmahana ke loaʻa mai ka hopena meaʻai, a lawe ʻia ka oxygen i loko o ke kumu ma o ka ea a me ka wai a me ka wai a puni nā aʻa. Ke kaulike ia me ka nui o ka oxygen i ka lewa ma kahi mahana i hāʻawi ʻia, hiki i ka oxygen i hoʻoheheʻe ʻia i ka wai ka nui loa, a ʻo ka loli o ka nui o ka oxygen i ka lewa e alakaʻi ai i ka loli like o ka nui o ka oxygen i ka wai.

Nā hopena o ke kaumaha hypoxia i ke kaiapuni aʻa ma nā mea kanu

Nā kumu o ka hypoxia aʻa

Aia kekahi mau kumu no ke kiʻekiʻe o ka pilikia o ka hypoxia i loko o nā hydroponics a me nā ʻōnaehana mahiʻai substrate i ke kauwela. ʻO ka mea mua, e emi ana ka nui o ka oxygen saturated i loko o ka wai i ka piʻi ʻana o ka mahana. ʻO ka lua, e piʻi ka oxygen e pono ai e mālama i ka ulu ʻana o ke aʻa me ka piʻi ʻana o ka mahana. Eia kekahi, ʻoi aku ka nui o ka omo ʻana o nā meaʻai i ke kauwela, no laila ʻoi aku ka nui o ke koi o ka oxygen no ka omo ʻana o nā meaʻai. Ke alakaʻi nei ia i ka emi ʻana o ka nui o ka oxygen i loko o ke aʻa a me ka nele o ka hoʻopihapiha kūpono, kahi e alakaʻi ai i ka hypoxia i loko o ke aʻa.

Ka omo ʻana a me ka ulu ʻana

ʻO ka omo ʻana o ka hapa nui o nā meaola koʻikoʻi e pili ana i nā kaʻina hana e pili pono ana i ka metabolism aʻa, kahi e pono ai ka ikehu i hana ʻia e ka hanu ʻana o nā cell aʻa, ʻo ia hoʻi, ka palaho ʻana o nā huahana photosynthetic i ke alo o ka oxygen. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina he 10% ~ 20% o ka huina o nā asimilates o nā mea kanu tōmato i hoʻohana ʻia i loko o nā aʻa, 50% o ia mau mea i hoʻohana ʻia no ka omo ʻana o ka ion meaola, 40% no ka ulu ʻana a he 10% wale nō no ka mālama ʻana. Pono nā aʻa e loaʻa ka oxygen ma ke kaiapuni pololei kahi e hoʻokuʻu ai lākou i ka CO2.₂Ma lalo o nā kūlana anaerobic i hoʻokumu ʻia e ka ea maikaʻi ʻole i loko o nā substrates a me nā hydroponics, e hoʻopilikia ka hypoxia i ka omo ʻana o ka wai a me nā meaʻai. Loaʻa i ka Hypoxia kahi pane wikiwiki i ka omo ikaika o nā meaʻai, ʻo ia hoʻi ka nitrate (NO₃^-), potasiuma (K) a me ka phosphate (PO₄^3-), ka mea e hoʻopilikia ai i ka omo passive o ka calcium (Ca) a me ka magnesium (Mg).

Pono ka ulu ʻana o ke aʻa o nā mea kanu i ka ikehu, pono ka hana maʻamau o ke aʻa i ka haʻahaʻa loa o ka oxygen, a lilo ka nui o ka oxygen ma lalo o ka waiwai COP i mea e kaupalena ai i ka metabolism o nā cell aʻa (hypoxia). Ke haʻahaʻa ka pae o ka oxygen, lohi a oki paha ka ulu ʻana. Inā pili wale ka hapa o ka hypoxia aʻa i nā lālā a me nā lau, hiki i ka ʻōnaehana aʻa ke uku no ka ʻāpana o ka ʻōnaehana aʻa i hana ʻole no kekahi kumu ma ka hoʻonui ʻana i ka omo kūloko.

Aia ke ʻano hana metabolic o nā mea kanu i ka oxygen ma ke ʻano he mea lawe electron. Me ka ʻole o ka oxygen, e pau ka hana ʻana o ATP. Me ka ʻole o ATP, e pau ke kahe ʻana o nā protons mai ke aʻa, e lilo ka wai o nā cell o nā cell aʻa i waikawa, a e make kēia mau cell i loko o kekahi mau hola. ʻAʻole e hoʻoulu ka hypoxia manawa pōkole a me ka manawa pōkole i ke kaumaha meaʻai i hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia i nā mea kanu. Ma muli o ke ʻano hana "nitrate respiration", he mea hiki ke lilo i mea hoʻololi pōkole e kū ai i ka hypoxia ma ke ʻano he ala ʻē aʻe i ka wā o ka hypoxia aʻa. Eia nō naʻe, ʻo ka hypoxia lōʻihi e alakaʻi i ka ulu lohi, ka emi ʻana o ka ʻāpana lau a me ka emi ʻana o ke kaumaha hou a maloʻo, kahi e alakaʻi ai i ka emi nui ʻana o ka hua o nā mea kanu.

ʻEtilena

E hana nā mea kanu i ka ethylene ma kahi ma lalo o ka nui o ke kaumaha. ʻO ka maʻamau, lawe ʻia ka ethylene mai nā aʻa ma ka hoʻolaha ʻana i ka ea o ka lepo. Ke piʻi ka wai, ʻaʻole e hoʻonui wale ʻia ke kūkulu ʻia ʻana o ka ethylene, akā e hoʻemi nui ʻia ka hoʻolaha ʻana no ka mea ua hoʻopuni ʻia nā aʻa e ka wai. ʻO ka hoʻonui ʻia o ka nui o ka ethylene e alakaʻi i ke kūkulu ʻia ʻana o ka ʻiʻo aeration i loko o nā aʻa (Kiʻi 2). Hiki i ka ethylene ke hana i ka ʻelemakule o nā lau, a ʻo ka pilina ma waena o ka ethylene a me ka auxin e hoʻonui i ke kūkulu ʻia ʻana o nā aʻa adventitious.

ʻO ke kaumaha o ka oxygen e alakaʻi ai i ka emi ʻana o ka ulu ʻana o ka lau

Hoʻopuka ʻia ka ABA i loko o nā aʻa a me nā lau e hoʻoponopono ai i nā pilikia like ʻole o ke kaiapuni. I loko o ke kaiapuni aʻa, ʻo ka pane maʻamau i ke kaumaha, ʻo ia ka pani ʻana o ka stomatal, kahi e pili ana i ka hoʻokumu ʻia ʻana o ABA. Ma mua o ka pani ʻia ʻana o nā stomata, nalowale ke kaomi pehu o ka mea kanu, mae nā lau o luna, a hiki ke emi iho ka pono o ka photosynthesis. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina he nui e pane ana nā stomata i ka hoʻonui ʻia ʻana o ka nui o ABA i loko o ka apoplast ma ka pani ʻana, ʻo ia hoʻi, ka nui o ka ABA i loko o nā lau ʻole ma ka hoʻokuʻu ʻana i ka ABA intracellular, hiki i nā mea kanu ke hoʻonui koke i ka nui o ka apoplast ABA. Ke pilikia nā mea kanu i ke kaiapuni, hoʻomaka lākou e hoʻokuʻu i ka ABA i loko o nā cell, a hiki ke hoʻouna ʻia ka hōʻailona hoʻokuʻu aʻa i loko o nā minuke ma kahi o nā hola. ʻO ka hoʻonui ʻia ʻana o ABA i loko o ka ʻiʻo lau e hōʻemi i ka elongation o ka paia cell a alakaʻi i ka emi ʻana o ka elongation o ka lau. ʻO kekahi hopena o ka hypoxia, ʻo ia ka pōkole o ke ola o nā lau, kahi e hoʻopilikia ai i nā lau āpau. ʻO ka maʻamau, ʻo ka Hypoxia ke alakaʻi i ka emi ʻana o ka lawe ʻana o ka cytokinin a me ka nitrate. ʻO ka nele o ka naikokene a i ʻole ka cytokinin e hoʻopōkole i ka manawa mālama o ka lau a hoʻōki i ka ulu ʻana o nā lālā a me nā lau i loko o kekahi mau lā.

Hoʻonui i ke kaiapuni oxygen o ka ʻōnaehana aʻa o ka mea kanu

He mea koʻikoʻi nā ʻano o ka substrate no ka hoʻolaha ʻana o ka wai a me ka oxygen. ʻO ka nui o ka oxygen i loko o ke aʻa o nā mea kanu ʻōmaʻomaʻo e pili nui ana i ka hiki ke paʻa i ka wai o ka substrate, ka irrigation (ka nui a me ke alapine), ke ʻano o ka substrate a me ka mahana o ka substrate strip. I ka wā e ʻoi aku ka nui o ka oxygen i loko o ke aʻa ma mua o 10% (4 ~ 5mg / L) hiki ke mālama ʻia ka hana aʻa i ke kūlana maikaʻi loa.

He mea nui loa ke aʻa o nā mea kanu no ka ulu ʻana o nā mea kanu a me ke kūpaʻa ʻana i nā maʻi o nā mea kanu. E omo ʻia ka wai a me nā meaʻai e like me nā pono o nā mea kanu. Eia nō naʻe, ʻo ka pae oxygen i loko o ke aʻa e hoʻoholo nui i ka pono o ka omo ʻana o nā meaʻai a me ka wai a me ke ʻano o ke aʻa. ʻO ka lawa ʻana o ka pae oxygen i loko o ke aʻa e hiki ai ke hōʻoia i ke olakino o ke aʻa, i ʻoi aku ka maikaʻi o ke kūpaʻa ʻana o nā mea kanu i nā microorganism pathogenic (Kiʻi 3). ʻO ka lawa ʻana o ka pae oxygen i loko o ka substrate e hōʻemi pū i ka pilikia o nā kūlana anaerobic, a pēlā e hōʻemi ai i ka pilikia o nā microorganism pathogenic.

Ka hoʻohana ʻana i ka oxygen ma ke kaiapuni aʻa

ʻO ka nui o ka hoʻohana ʻana i ka oxygen o nā mea kanu hiki ke kiʻekiʻe i ka 40mg/m2/h (e pili ana ka hoʻohana ʻana i nā mea kanu). Ma muli o ka mahana, hiki i ka wai hoʻoinu ke loaʻa a hiki i ka 7~8mg/L o ka oxygen (Kiʻi 4). No ka hiki ʻana i ka 40 mg, pono e hāʻawi ʻia he 5L o ka wai i kēlā me kēia hola e hoʻokō ai i ke koi oxygen, akā ʻo ka ʻoiaʻiʻo, ʻaʻole paha e hiki ka nui o ka hoʻoinu i hoʻokahi lā. ʻO ke ʻano kēia, he hana liʻiliʻi wale nō ka oxygen i hāʻawi ʻia e ka hoʻoinu. ʻO ka hapa nui o ka lako oxygen e hiki i ka ʻāpana aʻa ma o nā pores i loko o ka matrix, a ʻo ka hāʻawi ʻana o ka lako oxygen ma o nā pores he kiʻekiʻe a hiki i ka 90%, ma muli o ka manawa o ka lā. Ke hiki ka mahu ʻana o nā mea kanu i ka nui loa, hiki pū ka nui o ka hoʻoinu i ka nui loa, ʻo ia hoʻi ka 1~1.5L/m2/h. Inā loaʻa i ka wai hoʻoinu he 7mg/L oxygen, e hāʻawi ia i ka 7~11mg/m2/h oxygen no ka ʻāpana aʻa. Ua like kēia me 17%~25% o ke koi. ʻOiaʻiʻo, pili wale kēia i ke kūlana kahi e pani ʻia ai ka wai hoʻoinu wai ʻilihune oxygen i loko o ka substrate e ka wai hoʻoinu hou.

Ma waho aʻe o ka ʻai ʻana o nā aʻa, hoʻopau pū nā microorganism i loko o ke aʻa. He mea paʻakikī ke ana i kēia no ka mea ʻaʻohe ana i hana ʻia ma kēia ʻano. ʻOiai ua hoʻololi ʻia nā substrates hou i kēlā me kēia makahiki, hiki ke manaʻo ʻia he kuleana liʻiliʻi ko nā microorganism i ka ʻai ʻana o ka oxygen.

E hoʻonui i ka mahana o ke aʻa

He mea nui loa ka mahana o ke kaiapuni o ka ʻōnaehana aʻa no ka ulu maʻamau a me ka hana o ka ʻōnaehana aʻa, a he mea nui nō hoʻi ia e pili ana i ka omo ʻana o ka wai a me nā meaʻai e ka ʻōnaehana aʻa.

ʻO ka haʻahaʻa loa o ka mahana o ke kumu (ka mahana o ke aʻa) e alakaʻi ai i ka paʻakikī o ka omo ʻana o ka wai. Ma 5℃, ʻo ka omo ʻana he 70% ~ 80% haʻahaʻa ma mua o 20℃. Inā hele pū ka mahana haʻahaʻa o ke kumu me ka mahana kiʻekiʻe, e alakaʻi ia i ka mae ʻana o ka mea kanu. ʻIke loa ʻia ka omo ʻana o ka ion ma ka mahana, kahi e kāohi ai i ka omo ʻana o ka ion ma ka mahana haʻahaʻa, a ʻokoʻa ka ʻike o nā meaʻai like ʻole i ka mahana.

He mea ʻole hoʻi ke kiʻekiʻe loa o ka mahana o ka substrate, a hiki ke alakaʻi i ka nui loa o ke aʻa. I nā huaʻōlelo ʻē aʻe, aia kahi hoʻolaha kaulike ʻole o ka mea maloʻo i loko o nā mea kanu. No ka mea, nui loa ke aʻa, e loaʻa nā pohō pono ʻole ma o ka hanu ʻana, a ʻo kēia ʻāpana o ka ikehu nalowale ua hiki ke hoʻohana ʻia no ka ʻāpana ʻohi o ka mea kanu. I ke kiʻekiʻe o ka mahana o ka substrate, ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka nui o ka oxygen i hoʻoheheʻe ʻia, kahi i loaʻa ai ka hopena nui i ka nui o ka oxygen i loko o ke aʻa ma mua o ka oxygen i hoʻopau ʻia e nā microorganism. Hoʻopau ke aʻa i ka nui o ka oxygen, a hiki ke alakaʻi i ka hypoxia i ka hihia o ka substrate maikaʻi ʻole a i ʻole ka lepo, a pēlā e hōʻemi ai i ka omo ʻana o ka wai a me nā ions.

E mālama i ka hiki ke paʻa wai kūpono o ka matrix.

Aia kahi pilina maikaʻi ʻole ma waena o ka nui o ka wai a me ka pakeneka o ka oxygen i loko o ka matrix. Ke piʻi ka nui o ka wai, emi ka nui o ka oxygen, a ʻo ka hope. Aia kahi pae koʻikoʻi ma waena o ka nui o ka wai a me ka oxygen i loko o ka matrix, ʻo ia hoʻi, 80% ~ 85% o ka nui o ka wai (Kiʻi 5). ʻO ka mālama lōʻihi ʻana o ka nui o ka wai ma luna o 85% i loko o ka substrate e hoʻopilikia i ka lako oxygen. ʻO ka hapa nui o ka lako oxygen (75% ~ 90%) ma o nā pores i loko o ka matrix.

Hoʻohui ʻia ka hoʻoinu ʻana i ka nui o ka oxygen i loko o ka substrate

ʻO ka nui o ka lā e alakaʻi ai i ka hoʻohana ʻana i ka oxygen kiʻekiʻe a me ka haʻahaʻa o ka oxygen i loko o nā aʻa (Kiʻi 6), a ʻo ka nui o ke kō e hoʻonui ai i ka hoʻohana ʻana i ka oxygen i ka pō. Ikaika ka transpiration, nui ka omo ʻana o ka wai, a ʻoi aku ka nui o ka ea a ʻoi aku ka nui o ka oxygen i loko o ke substrate. Hiki ke ʻike ʻia mai ka hema o ke Kiʻi 7 e piʻi iki ka nui o ka oxygen i loko o ke substrate ma hope o ka hoʻoinu ʻana ma lalo o ke kūlana he kiʻekiʻe ka hiki ke paʻa i ka wai o ke substrate a haʻahaʻa loa ka nui o ka ea. E like me ka mea i hōʻike ʻia ma ka ʻākau o ke kiʻi 7, ma lalo o ke kūlana o ka hoʻomālamalama maikaʻi ʻana, piʻi ka nui o ka ea i loko o ke substrate ma muli o ka nui o ka omo ʻana o ka wai (nā manawa hoʻoinu like). ʻOi aku ka liʻiliʻi o ka hopena o ka hoʻoinu ʻana ma luna o ka nui o ka oxygen i loko o ke substrate ma mua o ka hiki ke paʻa i ka wai (ka nui o ka ea) i loko o ke substrate.

Kūkākūkā

I ka hana maoli ʻana, ua maʻalahi ka nānā ʻole ʻia ʻana o ka nui o ka oxygen (ea) i loko o ke aʻa o ka mea kanu, akā he mea nui ia e hōʻoia i ka ulu maʻamau o nā mea kanu a me ka ulu olakino o nā aʻa.

I mea e loaʻa ai ka hua nui loa i ka wā o ka hana ʻana i nā mea kanu, he mea nui loa ia e pale i ke kaiapuni ʻōnaehana aʻa i ke kūlana maikaʻi loa e like me ka hiki. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina ua ʻo ka O₂ʻO ka nui o ka ʻike ma ke kaiapuni ʻōnaehana aʻa ma lalo o 4mg/L e loaʻa ka hopena maikaʻi ʻole i ka ulu ʻana o ka mea kanu.₂ʻO ka nui o ka wai i loko o ke aʻa e pili nui ʻia e ka irrigation (ka nui o ka wai a me ka pinepine), ke ʻano o ka substrate, ka nui o ka wai o ka substrate, ka mahana o ka hale kōmahana a me ka substrate, a e ʻokoʻa nā ʻano kanu like ʻole. Loaʻa i nā algae a me nā microorganism kahi pilina me ka nui o ka oxygen i loko o ke aʻa o nā mea kanu hydroponic. ʻAʻole wale ka Hypoxia e hoʻoulu ai i ka lohi o ka ulu ʻana o nā mea kanu, akā hoʻonui pū kekahi i ke kaomi o nā pathogens aʻa (pythium, phytophthora, fusarium) ma ka ulu ʻana o ke aʻa.

He mana koʻikoʻi ko ka hoʻolālā hoʻoinu wai ma ka O₂ka nui o ka wai i loko o ka substrate, a he ala ʻoi aku ka maʻalahi o ke kaohi ʻana i ke kaʻina hana kanu. Ua ʻike kekahi mau haʻawina kanu rose e hiki i ka hoʻonui mālie ʻana i ka nui o ka wai i loko o ka substrate (i ke kakahiaka) ke loaʻa kahi kūlana oxygen maikaʻi aʻe. I loko o ka substrate me ka hiki ke paʻa wai haʻahaʻa, hiki i ka substrate ke mālama i ka nui o ka oxygen, a i ka manawa like, pono e pale i ka ʻokoʻa o ka wai ma waena o nā substrates ma o ka pinepine o ka irrigation kiʻekiʻe a me ka manawa pōkole. ʻO ka haʻahaʻa o ka hiki ke paʻa wai o nā substrates, ʻoi aku ka nui o ka ʻokoʻa ma waena o nā substrates. ʻO ka substrate pulu, ka pinepine o ka irrigation haʻahaʻa a me ka manawa lōʻihi e hōʻoia i ka hoʻololi ʻana o ka ea a me nā kūlana oxygen maikaʻi.

ʻO ka hoʻokahe ʻana o ka substrate kekahi mea i loaʻa ka hopena nui i ka wikiwiki o ka hoʻohou ʻana a me ka gradient o ka oxygen i loko o ka substrate, ma muli o ke ʻano a me ka hiki ke paʻa wai o ka substrate. ʻAʻole pono e noho ka wai hoʻoinu ma lalo o ka substrate no ka lōʻihi loa, akā pono e hoʻokuʻu koke ʻia i hiki i ka wai hoʻoinu hou i hoʻonui ʻia i ka oxygen ke hiki hou i lalo o ka substrate. Hiki ke hoʻololi ʻia ka wikiwiki o ka hoʻokahe ʻana e kekahi mau ana maʻalahi, e like me ke gradient o ka substrate ma nā kuhikuhi longitudinal a me ka laulā. ʻO ka nui o ka gradient, ʻo ka wikiwiki o ka wikiwiki o ka hoʻokahe ʻana. He ʻokoʻa nā puka o nā substrates like ʻole a he ʻokoʻa hoʻi ka helu o nā puka.

HOPE

[ʻike kuhikuhi]

ʻO Xie Yuanpei. Nā hopena o ka nui o ka oxygen ma ke kaiapuni i loko o nā aʻa o nā mea kanu hale kōmahana ma ka ulu ʻana o nā mea kanu [J]. ʻEnehana ʻenekinia mahiʻai, 2022,42(31):21-24.