Сахара в гидропонных питательных растворах — Наука в гидропонике
Углеводы являются неотъемлемой частью растений. Они производят их из двуокиси углерода, не требуя дополнительных внешних углеродных входов для процесса. Однако, поскольку растения могут поглощать молекулы через свои листья и корни, возможно, естественно задаться вопросом, могут ли они также получать углеводы через корни и избегать некоторого стресса, через который они проходят, чтобы производить эти молекулы с нуля. Если растения могут поглощать сахар, и мы кормим их сахаром, то получим ли мы плоды с большим количеством сахара и более крупные растения? Это интересный вопрос, на который я попытаюсь ответить в этом посте, рассматривая потенциальное использование простых сахаров в гидропонных питательных растворах.
Хотя приведенная выше идея звучит просто, она вряд ли вызывает интерес в научной литературе или в коммерческой гидропонной промышленности.. Вы не найдете значительного количества исследовательских работ, изучающих использование сахаров — простых или сложных — в гидропонных питательных растворах, и очень мало исследований, посвященных поглощению сахара и взаимодействию в пробирке растительная ткань с простыми сахарами. Это отсутствие интереса и использования не случайно, оно исходит из уже сложившегося понимания физиологии растений и осознания того, что добавление сахаров в питательные растворы экономически неэффективно, полезно или необходимо.
Начнем с того, что мы знаем о предмете. Мы знаем, что растения выделяют очень значительное количество сахаров через свою корневую систему, и мы также знаем, что они могут повторно поглощать некоторые из этих сахаров через свои корни (см. здесь). Из этой статьи следует, что растения кукурузы могут поглощать до 10% сахаров, которые они выделяют, обратно в свою корневую систему, что означает, что некоторое количество экзогенного применения сахара может попасть в корни растений. Хуже того, транспортировка этого сахара к побегам крайне неэффективна, так как растение содержит всего 0,6% сахара. Это говорит нам о том, что большая часть сахара тратится впустую с точки зрения использования завода, подавляющее большинство никогда не попадает на завод, а небольшое количество, которое его производит, на самом деле никогда не попадает на завод. Растения просто не приспособлены для транспортировки сахаров таким образом, они эволюционировали, чтобы транспортировать сахара к корням и плодам..
Но как быть с корнями? Учитывая, что непосредственно контактирующей с сахаром тканью растения являются корни, логично думать о положительных эффектах, воздействующих в первую очередь на них. У нас есть несколько исследований о влиянии растворов сахара на рассаду (например, это), которые показывают, что сахара могут стимулировать рост новой корневой ткани у очень маленьких растений. Однако у крупных растений большая часть сахара, содержащегося в корнях, поступает из более высоких частей растения, и локальная концентрация сахара будет низкой. Саженцы, скорее всего, получат пользу от сахаров в корнях, потому что в это время листья производят очень мало, но более крупные растения вряд ли выиграют от этого эффекта.
Однако есть одно очень очевидное действие сахаров: они питают ризосферу вокруг корней растения.. Хотя растения пытаются позаботиться об этом сами, выделяя значительное количество сахаров и органических кислот, добавление экзогенного сахара, скорее всего, увеличит количество микробов вокруг корней растений (как хороших, так и плохих). Профиль сахаров и кислот, выделяемых растениями, скорее всего, настроен эволюцией, чтобы соответствовать микробам, которые наиболее полезны для него, и непреднамеренный и негативный эффект сахаров заключается в одновременном увеличении популяций всех микробов, независимо от того, хороши ли они. или вредно для растения. Это также увеличивает потребность в кислороде вокруг корней, потому что аэробные микробы захотят окислить эти сахара, уменьшая количество кислорода, доступного для корней растений. По этой причине любое применение сахара в питательном растворе требует предварительной инокуляции желаемых микробов, чтобы гарантировать, что плохие субъекты не закрепятся. Это также требует использования среды с очень высокой аэрацией, чтобы предотвратить проблемы, вызванные кислородным голоданием.
К сожалению, нет рецензируемых статей — по крайней мере, которые мне удалось найти — по исследованию влияния экзогенных сахаров на урожайность любого вида растений в гидропонной среде. Учитывая наше понимание физиологии растений, любые положительные эффекты, связанные с неподтвержденным использованием сахаров, скорее всего, связаны с положительными эффектами в ризосфере, которые связаны с улучшенной выработкой веществ, вызывающих рост растений в корневой зоне, благоприятными микробами. Это происходит главным образом потому, что уже хорошо известно, что транспорт сахаров в растениях от корней к побегам невероятно неэффективен, поэтому любой вклад корней в поглощение сахаров будет совершенно ничтожным по сравнению с фактическим производством сахаров из углекислого газа в верхних слоях. части растения. Неудивительно, что никто, кажется, не хочет проводить рецензируемое исследование явления, результат которого уже в значительной степени предсказуем из общепринятой научной литературы.
Если вы заинтересованы в использовании сахаров в гидропонике, вероятно, более плодотворным будет вместо этого сосредоточиться на прививках микробов.. Сами по себе сахара не приносят никакой пользы, если они не сочетаются с надлежащей популяцией микробов, и даже в этом случае вы можете получить все преимущества без каких-либо применений сахара, поскольку микробы могут выбираться и питаться корневыми экссудатами зрелых растений. хотя сахара могут дать некоторые преимущества при запуске этих популяций, особенно у молодых растений. Кроме того, имейте в виду, что существует также очень высокий риск стимуляции вредных микробов при использовании сахаров, особенно если оксигенация не очень высока.
