Соотношение калия и кальция в гидропонике — Наука в гидропонике
Чтобы получить здоровую гидропонную культуру, вам необходимо снабжать растения всеми необходимыми им питательными веществами. Одной из наиболее важных переменных, определяющих правильное усвоение питательных веществ, является соотношение калия и кальция в питательном растворе. Эти два элемента конкурируют между собой и имеют разные профили поглощения в зависимости от окружающей среды и видов растений, которые вы выращиваете. По этой причине важно уделять пристальное внимание этому соотношению и тому, как оно меняется со временем в вашем питательном растворе. В этом посте мы рассмотрим рецензируемые исследования об этом соотношении и о том, как его изменение влияет на рост, качество и урожайность различных видов растений.
Два иона с очень разными свойствами
Калий и кальций очень разные. Ионы калия имеют только один положительный заряд и не образуют нерастворимых солей ни с какими обычными анионами. С другой стороны, ионы кальция имеют два положительных заряда и образуют нерастворимые вещества с большим набором анионов. Это создает несколько различий в том, как растения переносят и используют эти два питательных вещества.
В то время как калий легко и в высоких концентрациях транспортируется внутрь клеток, кальций должен транспортироваться в пространство между клетками, и его внутриклеточная концентрация должна очень тщательно регулироваться. Кальций также может транспортироваться только вверх по растению – от корней к побегам – в то время как калий может транспортироваться вверх и вниз по своему усмотрению.
Транспорт кальция, происходящий вокруг клеток, сильно зависит от транспирации, которая заставляет воду течь через это пространство. Транспорт калия не так тесно связан с транспирацией, так как он может перемещаться непосредственно внутри клеток в больших количествах, а это означает, что он может активно и эффективно транспортироваться по растению.
Обратите внимание, что приведенное выше является чрезмерным упрощением транспорта калия и кальция. Если вы хотите узнать больше об этой теме, я предлагаю прочитать эти обзоры (1,2).
Конкуренция между K и Ca
Калий и кальций заряжены положительно, поэтому в определенной степени они конкурируют. Конкуренция возникает как из-за того, что они конкурируют за анионы, с которыми им необходимо соединиться для транспорта, так и за использование электрохимического потенциала, который они используют для транспорта через мембраны. Однако у них нет одинаковых транспортных механизмов, поэтому конкуренция ограничена.
Таблица выше иллюстрирует этот момент. В этом исследовании (3) изучались различные соотношения K:Ca при выращивании салата и влияние этих соотношений на урожайность, ожог кончиков и концентрацию питательных веществ в тканях. Вы можете видеть, что при низких общих концентрациях (0,4 мСм/см EC) K в ткани очень низок, когда количество Ca велико по отношению к K, в то время как при более высоких значениях EC (1,6 мСм/см EC) концентрация K остается неизменной. в основном не влияет, даже если концентрация Ca в 3,5 раза превышает концентрацию K. В то время как Ca эффективно конкурирует с K, когда абсолютная концентрация обоих низка, эта конкуренция Ca становится довольно слабой по мере увеличения концентрации K и Ca. При очень высоких концентрациях (3,6 мСм/см EC) калий начинает сильно вытеснять кальций, особенно при высоком соотношении K:Ca (3,5x).
Вышеупомянутое также не является общим для всех растений. Для некоторых растений конкуренция Ca и K фактически обратная по сравнению с результатами, показанными выше. Однако характерно, что поведение низких и высоких абсолютных концентраций различно, и влияние K или Ca становится намного меньше в одном из двух случаев.
Оптимальное соотношение K:Ca
Соотношение K:Ca было изучено для многих наиболее популярных растений, выращиваемых в гидропонике. В таблице ниже показаны некоторые из этих результатов. Стоит отметить, что результаты, которые максимизировали доходность, часто были достигнуты при значительном компромиссе. Например, самый высокий урожай салата был получен за счет значительно более высокой частоты ожогов кончиков внутренних листьев. Аналогичным образом, самые высокие урожаи помидоров при соотношении 3:1 были получены за счет дополнительных проблем с вершинной гнилью. Это означает, что, хотя эти отношения максимизировали урожайность, они часто приводили к последствиям, которые были бы неприемлемы в коммерческой установке. Для салата соотношение 1,25:1 оказалось гораздо более выгодным с коммерческой точки зрения, но при этом давало высокие урожаи.
| Ссылка | Виды растений | Оптимальный K:Ca |
| 4 | Роза | 1,5:1 |
| 5 | Помидор | 3:1 |
| 6 | Помидор | 1,7:1 |
| 7 | Майоран | 0,5:1 |
| 8 | Клубника | 1,4:1 |
| 9 | Огурец | 1:1 |
| 10 | Латук | 3,5:1 |
Из приведенных выше результатов видно, что для повышения урожайности обычно требуются довольно высокие соотношения K:Ca. Для большинства изученных цветковых растений, выращиваемых в коммерческих целях, кажется, что соотношение 1,5-2,0:1 максимизирует урожайность, не создавая существенных проблем с точки зрения поглощения кальция. Как упоминалось выше, более высокое содержание K:Ca часто повышает урожайность, но с наличием некоторых проблем с транспортом Ca. Заметным исключением может быть огурец, для которого цитируемая мной публикация достигла максимальной урожайности при соотношении 1:1. Тем не менее, хорошие результаты все же были достигнуты для 1,5:1.
Еще один важный момент, касающийся отношения, заключается в том, что оно не зависит от абсолютной концентрации. Как мы видели в предыдущем разделе, характер конкуренции между К и Са может существенно меняться в зависимости от абсолютных концентраций ионов, поэтому приведенные выше соотношения необходимо рассматривать в контексте их абсолютной концентрации. Вышеупомянутые соотношения обычно даны для растворов с относительно высоким ЕС (1,5-3 мСм/см).
Заключение
Соотношение K:Ca является ключевым свойством гидропонных питательных растворов. Хотя оптимальное соотношение для данного вида растений не может быть известно априори, разумно предположить, что оптимальное соотношение будет между 1:1 и 1:2 для большинства крупноплодных культур и цветковых растений, широко выращиваемых в беспочвенной культуре. Это особенно актуально, если гидропонный раствор не имеет низкой ЕС. Оптимальное значение ниже 1:1 маловероятно для большинства растений, хотя существуют исключения для некоторых семейств растений с особым метаболизмом кальция.
Чтобы получить наибольшую выгоду, было бы целесообразно провести испытания, чтобы оптимизировать соотношение K:Ca для вашей конкретной культуры, изменяя соотношение K:Ca между 1:1, 1,5:1 и 2:1. Вы, вероятно, увидите важные различия, когда будете проводить эти испытания, которые будут полезны для определения конфигурации с максимальной производительностью для вашей установки. Чтобы выполнить эти изменения, обычно проще всего изменить соотношение калия и нитрата кальция, используемого в питательном растворе.
Вы пробовали разные соотношения K:Ca? Что вы выращиваете и что сработало для вас? Поделитесь с нами в комментариях ниже!
