Teknologi teknik pertanian kanggo berkebun ing omah kaca Dipublikasikake ing Beijing jam 17:30 tanggal 13 Januari 2023.

Penyerapan sebagian besar unsur nutrisi minangka proses sing raket banget karo aktivitas metabolisme oyot tanduran. Proses kasebut mbutuhake energi sing diasilake dening respirasi sel oyot, lan penyerapan banyu uga diatur dening suhu lan respirasi, lan respirasi mbutuhake partisipasi oksigen, mula oksigen ing lingkungan oyot nduweni pengaruh penting marang pertumbuhan normal tanduran. Kandungan oksigen sing larut ing banyu dipengaruhi dening suhu lan salinitas, lan struktur substrat nemtokake kandungan udara ing lingkungan oyot. Irigasi nduweni bedane gedhe ing pembaruan lan suplemen kandungan oksigen ing substrat kanthi kahanan kandungan banyu sing beda. Ana akeh faktor kanggo ngoptimalake kandungan oksigen ing lingkungan oyot, nanging tingkat pengaruh saben faktor cukup beda. Njaga kapasitas penahanan banyu substrat (kandungan udara) sing cukup minangka premis kanggo njaga kandungan oksigen sing dhuwur ing lingkungan oyot.

Efek suhu lan salinitas marang kandungan oksigen jenuh ing larutan

Kandungan oksigen terlarut ing banyu

Oksigen sing larut bakal larut ing oksigen sing ora kaiket utawa bebas ing banyu, lan kandungan oksigen sing larut ing banyu bakal tekan maksimum ing suhu tartamtu, yaiku kandungan oksigen jenuh. Kandungan oksigen jenuh ing banyu owah karo suhu, lan nalika suhu mundhak, kandungan oksigen bakal mudhun. Kandungan oksigen jenuh ing banyu bening luwih dhuwur tinimbang banyu segara sing ngandhut uyah (Gambar1), mula kandungan oksigen jenuh saka larutan nutrisi kanthi konsentrasi sing beda-beda bakal beda.

Transportasi oksigen ing matriks

Oksigen sing bisa dipikolehi oyot tanduran omah kaca saka larutan nutrisi kudu ana ing kahanan bebas, lan oksigen diangkut ing substrat liwat udara lan banyu lan banyu ing sekitar oyot. Nalika ana ing keseimbangan karo kandungan oksigen ing udara ing suhu tartamtu, oksigen sing larut ing banyu tekan maksimum, lan owah-owahan kandungan oksigen ing udara bakal nyebabake owah-owahan proporsional kandungan oksigen ing banyu.

Efek stres hipoksia ing lingkungan oyot marang tanduran

Penyebab hipoksia oyot

Ana sawetara alesan kenapa risiko hipoksia ing sistem budidaya hidroponik lan substrat luwih dhuwur ing mangsa panas. Kaping pisanan, kandungan oksigen jenuh ing banyu bakal mudhun nalika suhu mundhak. Kapindho, oksigen sing dibutuhake kanggo njaga pertumbuhan oyot mundhak nalika suhu mundhak. Salajengipun, jumlah penyerapan nutrisi luwih dhuwur ing mangsa panas, saengga kebutuhan oksigen kanggo penyerapan nutrisi luwih dhuwur. Iki nyebabake penurunan kandungan oksigen ing lingkungan oyot lan kekurangan suplemen sing efektif, sing nyebabake hipoksia ing lingkungan oyot.

Penyerapan lan pertumbuhan

Penyerapan nutrisi sing paling penting gumantung marang proses sing ana gandhengane karo metabolisme oyot, sing mbutuhake energi sing diasilake dening respirasi sel oyot, yaiku dekomposisi produk fotosintesis kanthi anané oksigen. Panliten nuduhake yen 10% ~ 20% saka total asimilat tanduran tomat digunakake ing oyot, 50% digunakake kanggo panyerepan ion nutrisi, 40% kanggo pertumbuhan lan mung 10% kanggo perawatan. Oyot kudu nemokake oksigen ing lingkungan langsung ing ngendi dheweke ngeculake CO2.₂Ing kahanan anaerobik sing disebabake dening ventilasi sing kurang apik ing substrat lan hidroponik, hipoksia bakal mengaruhi panyerepan banyu lan nutrisi. Hipoksia nduweni respon cepet marang panyerepan nutrisi aktif, yaiku nitrat (NO₃^-), kalium (K) lan fosfat (PO4)₄^3-), sing bakal ngganggu penyerapan pasif kalsium (Ca) lan magnesium (Mg).

Pertumbuhan oyot tanduran butuh energi, aktivitas oyot normal butuh konsentrasi oksigen paling endhek, lan konsentrasi oksigen ing ngisor nilai COP dadi faktor sing mbatesi metabolisme sel oyot (hipoksia). Nalika tingkat kandungan oksigen kurang, pertumbuhane bakal alon utawa malah mandheg. Yen hipoksia oyot sebagian mung mengaruhi cabang lan godhong, sistem oyot bisa ngimbangi bagean sistem oyot sing ora aktif maneh amarga sawetara alesan kanthi nambah penyerapan lokal.

Mekanisme metabolisme tanduran gumantung marang oksigen minangka akseptor elektron. Tanpa oksigen, produksi ATP bakal mandheg. Tanpa ATP, aliran proton saka oyot bakal mandheg, getah sel oyot bakal dadi asam, lan sel-sel iki bakal mati sajrone sawetara jam. Hipoksia sementara lan jangka pendek ora bakal nyebabake stres nutrisi sing ora bisa dibatalake ing tanduran. Amarga mekanisme "respirasi nitrat", iki bisa dadi adaptasi jangka pendek kanggo ngatasi hipoksia minangka cara alternatif sajrone hipoksia oyot. Nanging, hipoksia jangka panjang bakal nyebabake pertumbuhan sing alon, area godhong sing suda, lan bobot seger lan garing sing suda, sing bakal nyebabake penurunan hasil panen sing signifikan.

Etilena

Tanduran bakal mbentuk etilen ing panggonane nalika ana tekanan sing gedhe. Biasane, etilen dicopot saka oyot kanthi nyebar menyang udhara lemah. Nalika ana banyu sing nggenang, pembentukan etilen ora mung bakal tambah, nanging uga difusi bakal suda banget amarga oyot diubengi banyu. Peningkatan konsentrasi etilen bakal nyebabake pembentukan jaringan aerasi ing oyot (Gambar 2). Etilen uga bisa nyebabake penuaan godhong, lan interaksi antarane etilen lan auksin bakal nambah pembentukan oyot adventif.

Tekanan oksigen nyebabake pertumbuhan godhong sing mudhun

ABA diprodhuksi ing oyot lan godhong kanggo ngatasi macem-macem tekanan lingkungan. Ing lingkungan oyot, respon khas kanggo stres yaiku nutup stomata, sing kalebu pembentukan ABA. Sadurunge stomata ditutup, sisih ndhuwur tanduran kelangan tekanan pembengkakan, godhong ndhuwur layu, lan efisiensi fotosintesis uga bisa mudhun. Akeh panliten sing nuduhake yen stomata nanggapi kenaikan konsentrasi ABA ing apoplast kanthi nutup, yaiku, total isi ABA ing non-godhong kanthi ngeculake ABA intraseluler, tanduran bisa nambah konsentrasi ABA apoplast kanthi cepet banget. Nalika tanduran ana ing tekanan lingkungan, dheweke wiwit ngeculake ABA ing sel, lan sinyal pelepasan oyot bisa ditularake sajrone sawetara menit tinimbang jam. Peningkatan ABA ing jaringan godhong bisa nyuda pemanjangan dinding sel lan nyebabake penurunan pemanjangan godhong. Efek liyane saka hipoksia yaiku umur godhong dadi luwih cendhek, sing bakal mengaruhi kabeh godhong. Hipoksia biasane nyebabake penurunan transportasi sitokinin lan nitrat. Kekurangan nitrogen utawa sitokinin bakal nyepetake wektu pangopènan jembar godhong lan nyegah tuwuhing pang lan godhong sajrone sawetara dina.

Ngoptimalake lingkungan oksigen ing sistem oyot tanduran

Karakteristik substrat iku penting banget kanggo distribusi banyu lan oksigen. Konsentrasi oksigen ing lingkungan oyot sayuran omah kaca utamane ana hubungane karo kapasitas substrat kanggo nahan banyu, irigasi (ukuran lan frekuensi), struktur substrat, lan suhu substrat. Aktivitas oyot bisa dijaga ing kahanan paling apik mung nalika kandungan oksigen ing lingkungan oyot paling ora ndhuwur 10% (4~5mg/L).

Sistem oyot tanduran iku penting banget kanggo pertumbuhan tanduran lan tahan penyakit tanduran. Banyu lan nutrisi bakal diserep miturut kabutuhan tanduran. Nanging, tingkat oksigen ing lingkungan oyot akeh banget nemtokake efisiensi panyerepan nutrisi lan banyu lan kualitas sistem oyot. Tingkat oksigen sing cukup ing lingkungan sistem oyot bisa njamin kesehatan sistem oyot, saengga tanduran duwe resistensi sing luwih apik marang mikroorganisme patogen (Gambar 3). Tingkat oksigen sing cukup ing substrat uga nyuda risiko kahanan anaerobik, saengga nyuda risiko mikroorganisme patogen.

Konsumsi oksigen ing lingkungan oyot

Konsumsi oksigen maksimal kanggo tanduran bisa nganti 40mg/m2/jam (konsumsi gumantung saka tanduran). Gumantung saka suhu, banyu irigasi bisa ngandhut nganti 7~8mg/L oksigen (Gambar 4). Kanggo nggayuh 40 mg, 5L banyu kudu diwenehake saben jam kanggo nyukupi kabutuhan oksigen, nanging nyatane, jumlah irigasi ing sedina bisa uga ora bisa digayuh. Iki tegese oksigen sing diwenehake dening irigasi mung nduweni peran cilik. Sebagéan gedhé pasokan oksigen tekan zona oyot liwat pori-pori ing matriks, lan kontribusi pasokan oksigen liwat pori-pori nganti 90%, gumantung saka wektu. Nalika penguapan tanduran tekan maksimal, jumlah irigasi uga tekan maksimal, sing padha karo 1~1.5L/m2/jam. Yen banyu irigasi ngandhut 7mg/L oksigen, bakal nyedhiyakake 7~11mg/m2/jam oksigen kanggo zona oyot. Iki padha karo 17%~25% saka kabutuhan. Mesthi wae, iki mung ditrapake kanggo kahanan nalika banyu irigasi sing kurang oksigen ing substrat diganti karo banyu irigasi seger.

Saliyané konsumsi oyot, mikroorganisme ing lingkungan oyot uga ngonsumsi oksigen. Angel ngukur iki amarga durung ana pangukuran sing ditindakake babagan iki. Amarga substrat anyar diganti saben taun, bisa dianggep manawa mikroorganisme nduweni peran sing relatif cilik ing konsumsi oksigen.

Optimalake suhu lingkungan oyot

Suhu lingkungan sistem oyot penting banget kanggo pertumbuhan lan fungsi normal sistem oyot, lan uga minangka faktor penting sing mengaruhi panyerepan banyu lan nutrisi dening sistem oyot.

Suhu substrat (suhu oyot) sing kurang banget bisa nyebabake kangelan nyerep banyu. Ing suhu 5℃, panyerepan banyu 70% ~ 80% luwih endhek tinimbang ing suhu 20℃. Yen suhu substrat sing kurang diiringi suhu sing dhuwur, bakal nyebabake tanduran layu. Penyerepan ion mesthi gumantung saka suhu, sing ngalangi panyerepan ion ing suhu sing kurang, lan sensitivitas unsur nutrisi sing beda-beda marang suhu uga beda-beda.

Suhu substrat sing dhuwur banget uga ora ana gunane, lan bisa nyebabake sistem oyot sing gedhe banget. Kanthi tembung liya, ana distribusi bahan garing sing ora seimbang ing tanduran. Amarga sistem oyot gedhe banget, kerugian sing ora perlu bakal kedadeyan liwat respirasi, lan bagean saka energi sing ilang iki bisa uga digunakake kanggo bagean panen tanduran. Ing suhu substrat sing luwih dhuwur, kandungan oksigen sing larut luwih murah, sing nduweni pengaruh sing luwih gedhe marang kandungan oksigen ing lingkungan oyot tinimbang oksigen sing dikonsumsi dening mikroorganisme. Sistem oyot ngonsumsi akeh oksigen, lan malah nyebabake hipoksia yen struktur substrat utawa lemah kurang apik, saengga nyuda panyerepan banyu lan ion.

Njaga kapasitas nahan banyu matriks sing cukup.

Ana korelasi negatif antarane kandungan banyu lan persentase kandungan oksigen ing matriks. Nalika kandungan banyu mundhak, kandungan oksigen mudhun, lan kosok balene. Ana kisaran kritis antarane kandungan banyu lan oksigen ing matriks, yaiku, kandungan banyu 80% ~ 85% (Gambar 5). Pangopènan jangka panjang kandungan banyu ing ndhuwur 85% ing substrat bakal mengaruhi pasokan oksigen. Sebagéan gedhé pasokan oksigen (75% ~ 90%) liwat pori-pori ing matriks.

Tambahan irigasi miturut kandungan oksigen ing substrat

Cahya srengéngé sing luwih akèh bakal ndadèkaké konsumsi oksigen sing luwih dhuwur lan konsentrasi oksigen sing luwih murah ing oyot (Gambar 6), lan gula sing luwih akèh bakal ndadèkaké konsumsi oksigen luwih dhuwur ing wayah wengi. Transpirasi kuwat, panyerepan banyu gedhé, lan ana luwih akèh udara lan luwih akèh oksigen ing substrat. Bisa dideleng saka sisih kiwa Gambar 7 yèn kandungan oksigen ing substrat bakal mundhak rada sawisé irigasi kanthi kondisi kapasitas nahan banyu ing substrat dhuwur lan kandungan udarané sithik banget. Kaya sing dituduhaké ing sisih tengen gambar 7, kanthi kondisi katerangan sing relatif luwih apik, kandungan udara ing substrat mundhak amarga panyerepan banyu sing luwih akèh (wektu irigasi sing padha). Pengaruh relatif irigasi marang kandungan oksigen ing substrat luwih sithik tinimbang kapasitas nahan banyu (kandungan udara) ing substrat.

Rembugan

Ing produksi nyata, kandungan oksigen (udara) ing lingkungan oyot tanduran gampang dilirwakake, nanging iki minangka faktor penting kanggo njamin pertumbuhan tanduran sing normal lan perkembangan oyot sing sehat.

Kanggo entuk asil maksimal sajrone produksi panen, penting banget kanggo nglindhungi lingkungan sistem oyot ing kahanan sing paling apik sabisa-bisane. Panliten nuduhake yen O₂kandungan ing lingkungan sistem oyot ing ngisor 4mg/L bakal nduweni dampak negatif marang pertumbuhan tanduran. O₂Kandungan ing lingkungan oyot utamane dipengaruhi dening irigasi (jumlah lan frekuensi irigasi), struktur substrat, kandungan banyu substrat, suhu omah kaca lan substrat, lan pola tanduran sing beda-beda bakal beda. Alga lan mikroorganisme uga duwe hubungan tartamtu karo kandungan oksigen ing lingkungan oyot tanduran hidroponik. Hipoksia ora mung nyebabake perkembangan tanduran sing alon, nanging uga nambah tekanan patogen oyot (pythium, phytophthora, fusarium) ing pertumbuhan oyot.

Strategi irigasi nduweni pengaruh sing signifikan marang O₂isi ing substrat, lan uga minangka cara sing luwih bisa dikontrol ing proses nandur. Sawetara panliten nandur mawar nemokake manawa nambah isi banyu ing substrat kanthi alon-alon (ing wayah esuk) bisa entuk kahanan oksigen sing luwih apik. Ing substrat kanthi kapasitas nahan banyu sing sithik, substrat bisa njaga kandungan oksigen sing dhuwur, lan ing wektu sing padha, perlu kanggo nyegah bedane isi banyu antarane substrat liwat frekuensi irigasi sing luwih dhuwur lan interval sing luwih cendhek. Sing luwih endhek kapasitas nahan banyu substrat, sing luwih gedhe bedane antarane substrat. Substrat sing lembab, frekuensi irigasi sing luwih cendhek lan interval sing luwih dawa njamin luwih akeh panggantos udara lan kahanan oksigen sing apik.

Drainase substrat minangka faktor liyane sing nduweni pengaruh gedhe marang tingkat pembaruan lan gradien konsentrasi oksigen ing substrat, gumantung saka jinis lan kapasitas substrat. Cairan irigasi ora kena tetep ana ing sisih ngisor substrat kakehan, nanging kudu dibuwang kanthi cepet supaya banyu irigasi sing diperkaya oksigen seger bisa tekan sisih ngisor substrat maneh. Kacepetan drainase bisa dipengaruhi dening sawetara ukuran sing relatif prasaja, kayata gradien substrat ing arah longitudinal lan jembar. Sing luwih gedhe gradien, sing luwih cepet kecepatan drainase. Substrat sing beda duwe bukaan sing beda lan jumlah outlet uga beda.

AKHIR

[informasi kutipan]

Xie Yuanpei. Efek saka kandungan oksigen lingkungan ing oyot tanduran omah kaca marang pertumbuhan tanduran [J]. Teknologi Teknik Pertanian, 2022,42(31):21-24.