Что на самом деле означает «вытолкнуть элемент» — Наука в гидропонике
Для успешного роста растениям требуется очень большое разнообразие элементов. В гидропонных культурах мы намерены обеспечить все эти элементы в их различных формах, растворенных в наших питательных растворах. Однако механизмы, с помощью которых растения поглощают эти элементы, сложны, и существует множество различных факторов, определяющих, какие элементы поглощаются, а какие нет. В сегодняшнем посте я немного напишу о проблеме доступности питательных веществ, какие факторы определяют, как поглощаются ионы и что значит «вытолкнуть элемент», когда речь идет о гидропонной системе. Сначала мы поговорим о природе элементов, растворенных в гидропонных растворах, а затем о важности условий окружающей среды и взаимодействий питательных веществ, которые в конечном итоге определяют фактическую доступность питательных веществ для роста растений.
Первая важная вещь, которую нам нужно понять, это то, что растения могут поглощать множество различных форм элементов, которые нам нужны, и что эти элементы не поглощаются в чистом виде, а образуют ионные образования, растворенные в наших растворах. Например, азот поглощается растениями в виде иона NO3(-) (нитрат) или в виде иона NH4(+) (аммоний), оба этих иона снабжают растения азотом, но их общий эффект различен, и соотношение их концентраций оказывает существенное влияние на рост и развитие растений. Второе, что нам нужно понять, это то, что растения могут поглощать только то, что растворено в растворе, и что растения не могут поглощать материалы, размер которых превышает определенный. Хотя исследования показали, что растения могут усваивать крупные агрегаты твердых частиц (такие как полиоксометаллаты), это правда, что большие сыпучие твердые материалы диаметром в несколько микрон уже выходят за пределы абсорбционной способности клеток большинства растений. Чтобы что-то попало в растение, оно должно раствориться в воде, образовать ионные образования, которые усваиваются растениями.
Третий и, вероятно, наименее понятный аспект поглощения питательных веществ заключается в том, что химия, которая приводит к поступлению питательных веществ в растительные клетки, должна быть благоприятной. Это означает, что должны быть соблюдены различные условия, чтобы растения могли получать свои питательные вещества. Есть много вещей, которые могут привести к сбою этого процесса, которые могут быть связаны не с самим питательным веществом, а с присутствием или отсутствием другого питательного вещества. В растениях существуют отношения агониста/антагониста между различными видами ионов, так что избыток или отсутствие одного вида влияет на поглощение другого. Например, железо поглощается растениями в виде Fe(2+) или Fe(3+), в то время как фосфор обычно поглощается в виде H2PO4(-) или HPO4(2-), при избытке фосфатов происходит образование железа. кристаллы фосфата могут возникать в системе транспорта питательных веществ растения, вызывая то, что кажется дефицитом железа. Проблема вызвана не недостатком железа, а избытком фосфата, который препятствует механизмам всасывания. Увеличение концентрации железа, когда это происходит, просто усугубляет проблему, поскольку, когда концентрация фосфатов снижается, возникает чрезмерная концентрация железа, которая теперь вызывает токсичность железа.
Таким образом, ключом к здоровому растению с адекватным поглощением питательных веществ является соблюдение всех необходимых вышеперечисленных условий. Первое, что нам нужно сделать, это гарантировать, что питательные вещества, которые мы обеспечиваем, находятся в адекватной форме (ионные соединения), а второе, что условия должны быть адекватными, чтобы эти вещества не изменялись, а вместо этого поглощались. Это приводит нас к проблеме «выталкивания питательных веществ», которая часто упоминается в гидропонном сообществе. Есть несколько условий окружающей среды, которые могут привести к тому, что усвояемые ионные формы питательных веществ изменятся на что-то другое, что приведет к их «выталкиванию» из раствора. Например, если у вас высокая концентрация ионов карбоната в воде, добавление питательных веществ для гидропоники может вызвать осаждение карбоната железа. Это означает, что ранее растворенное железо (доступное в виде Fe(2+)) теперь связывается с ионами карбоната, образуя твердое вещество (FeCO3). Это твердое вещество очень стабильно и, следовательно, не образует водных ионов, а вместо этого остается нерастворенным на дне вашего питательного раствора. Другие факторы, такие как увеличение pH (которое приводит к осаждению оксидов металлов, таких как Fe(OH)2), также могут существенно повлиять на доступность питательных веществ.
Многие люди склонны полагать, что кальций и сульфат легко осаждаются, но тщательный анализ поведения растворимости сульфата кальция показывает, что вам потребуется концентрация серы в виде сульфата более 400 частей на миллион, прежде чем действительно произойдет какое-либо осаждение. В большинстве случаев выпадение осадка может произойти, если концентрированные растворы смешиваются один за другим слишком быстро – без надлежащего растворения – или если в резервуар добавляется смесь твердых питательных веществ. Однако этот образовавшийся осадок часто со временем растворяется, когда водный раствор достигает равновесия.
В общем, когда люди говорят об элементе, который «выталкивается», они говорят о том, что элемент становится недоступным для растений посредством какого-то механизма, обычно включающего образование стабильного твердого вещества, которое не может быть использовано растениями. Твердое вещество «выпадает» из гидропонного раствора, поэтому термин «выталкивание» родился как способ обозначения этого явления. Тем не менее всегда важно помнить, что другие факторы могут привести к тому, что элементы станут недоступными, например, температура и уровень концентрации других элементов. В гидропонике мы имеем дело с очень сложным взаимодействием между ионами и растениями, и наша главная цель — поддерживать баланс различных питательных веществ таким образом, чтобы большинство взаимодействий были полезными. Для достижения желаемого результата жизненно важно следить за температурой, pH, соотношением питательных веществ и качеством воды.
