Grenzen in der Pflanzenwissenschaft

Einführung

Der Anbau fester Substrate ist in der gartenbaulichen Pflanzenproduktion auf der ganzen Welt üblich, insbesondere für fruchtiges Gemüse wie Tomaten und Gurken. Es wurde geschätzt, dass ungefähr 95% des Gewächshausgemüses unter Verwendung fester Substrate in Europa, den Vereinigten Staaten und Kanada hergestellt werden (Grunert et al., 2016)., Traditionell sind Steinwolle (RC) und Torf zwei Hauptmaterialien, die für den Anbau fester Substrate verwendet werden (Bunt, 1988; Sonneveld, 1993; Raviv und Lieth, 2008). RC besteht hauptsächlich aus Diabase und Kalkstein durch Schmelzen bei hoher Temperatur (∼1600°C). Dieses Material eignet sich aufgrund seiner stabilen Struktur, seiner hohen Wasseraufnahmekapazität und seiner moderaten Porosität allgemein für Erntegurte (Sonneveld, 1993; Raviv und Lieth, 2008). Da RC jedoch ein anorganisches Material ist, das schwer abzubauen ist, wird der RC-Abfall häufig auf Lager oder deponiert, was zu einem potenziellen Umweltrisiko führt (Cheng et al.,, 2011).

Neben RC wird Torf aufgrund seiner wünschenswerten physikalisch-chemischen und biologischen Eigenschaften für das Pflanzenwachstum auch in großem Umfang als Kultivierungssubstrat im Gartenbau eingesetzt (Schmilewski, 2008; Krucker et al., 2010). Es wurde geschätzt, dass weltweit jährlich etwa 40 Millionen m3 Torf für die Gartenbauproduktion verwendet werden (Kuisma et al., 2014). Im Gegensatz zu RC ist Torf ein organisches Material, das leicht recycelt und wiederverwendet werden kann (Gruda, 2012; Raviv, 2013)., In den letzten Jahren haben jedoch ökologische und ökologische Bedenken die Forderung nach einer Reduzierung des Torfverbrauchs aufgeworfen, da seine Ernte gefährdete Feuchtgebietsökosysteme weltweit zerstört (Steiner und Harttung, 2014).

Da sowohl RC als auch Torf ihre eigenen Grenzen haben, wird Coconut Coir (CC), ein umweltfreundliches Material mit stabilen physikalisch-chemischen und biologischen Eigenschaften, zunehmend als Kultivierungssubstrat in der Gartenbauproduktion verwendet (Barrett et al., 2016)., CC ist der Kokosnussabfall, der aus Staub und kurzen Fasern besteht, und ungefähr 12 Millionen Töne werden jährlich in der Welt produziert (Nichols, 2013). Aufgrund seiner guten Wasserretention und Belüftungseigenschaften hat sich CC allmählich zur potenziell besten Alternative für RC und Torf im Substratanbau entwickelt. Daher ist es notwendig und wichtig, die Effizienz von CC zu bewerten, wenn es in der Pflanzenproduktion weit verbreitet ist.

Im Substratanbau wurden Pflanzen in einem kleinen Volumen an Wachstumsmedien gepflanzt, was zu begrenzten Nährstoffen und Wasser für die Wurzelaufnahme führte., Daher ist das Mineralnährstoffmanagement ein Schlüsselfaktor für den Ertrag und die Nährstoffqualität von Gemüsekulturen während des Substratanbaus (Kader, 2008; Fallovo et al., 2009). Im Allgemeinen hängen die Retention, Bewegung und Verfügbarkeit mineralischer Nährstoffe in der Wurzelzone mit mehreren Eigenschaften eines Substrats zusammen, wie Partikelgröße, Wasser-und Nährstoffhaltevermögen, Kationenaustauschkapazität und Nährstoffgehalt (Ao et al., 2008; Urrestarazu et al., 2008; Carmona et al., 2012; Asaduzzaman et al., 2013)., Um dem Nährstoffbedarf von Kulturpflanzen gerecht zu werden, sollte daher die Anpassung des mineralischen Nährstoffgehalts in der zugeführten Nährlösung basierend auf den Substrateigenschaften berücksichtigt werden. CC -, Torf -, und RC haben oft unterschiedliche physikalisch-Chemische Eigenschaften. Zum Beispiel hat CC im Vergleich zu Torf einen höheren P -, K -, Na-und Cl-Gehalt und eine geringere Porosität und Wasserhaltekapazität im Vergleich zu RC (Abad et al., 2002; Mazuela, 2005). Diese Unterschiede können das Nährstoffmanagement während des Anbaus beeinflussen., Daher ist es notwendig und wichtig, den verfügbaren Nährstoffgehalt in Wurzelzonenlösung verschiedener Substrate zu bewerten.

Tomate ist eine der wirtschaftlich wichtigsten Gemüsekulturen der Welt. Während der Gewächshausproduktion wird Tomate hauptsächlich unter Verwendung von Äpfeln und Torf als Anbausubstrate hergestellt. Obwohl CC zunehmend als Alternative zu RC und Torf in der Gewächshaustomatenproduktion verwendet wurde, liegen nur wenige Informationen über den Unterschied zwischen diesen Substraten in der Retention, Bewegung und Verfügbarkeit mineralischer Nährstoffe in der Wurzelzone vor., Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen von RC, Torf und CC auf die Nährstoffretention und-bewegung in der Wurzelzone, den Nährstoffhaushalt, das Pflanzenwachstum und die Qualität von Tomatenfrüchten zu untersuchen und den Hauptfaktor zu untersuchen, der die Anpassung von Mineralnährstoffen in der zugeführten Nährlösung beeinflusst.

Materialien und Methoden

Versuchsgelände und Pflanzen von Pflanzen

Das Experiment wurde in einem klimatisierten Gewächshaus am Beijing Vegetable Research Center der Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences in Peking vom 11., Die durchschnittliche Lichtintensität lag zwischen 18,3 und 136,8 µmol m-2 s-1 und die Durchschnittstemperatur zwischen 14,0 und 23,0°C.

Tomate (Lycopersicon esculentum Mill. Lucius F1) Samen wurden am 1. September 2014 ausgesät und am 22.September 2014 in Substratwürfel (10 cm × 10 cm) transplantiert. Achtzehn Tage nach dem Einpflanzen auf den Substratwürfel wurden Tomatenpflanzen in Substratplatten (100 cm × 20 cm × 7,5 cm) mit 30 cm Pflanzenabstand verpflanzt. Die Pflanzdichte betrug 2,4 – m-2.,

Versuchsaufbau

Als Kultivierungssubstrate wurden folgende Substrate einschließlich RC, CC und der Mischung aus Torf und Vermiculit (v / v, 2:1) (PVC) verwendet. RC und CC wurden von Grodan Group und Jiffy Group in Netherland gekauft. Beide, Torf und Vermiculit gekauft wurden, von Peking Lide Landwirtschaftlichen En&T-Entwicklung Unternehmen in China. Ausgewählte Eigenschaften verschiedener Substrate wurden in Tabelle 1 gezeigt., Das Experiment war ein vollständig randomisiertes Blockdesign mit drei Replikaten und jedes Replikat enthielt eine Kultivierungsrinne (1000 cm × 32 cm × 10 cm). Für jede Anbaurinne wurden 10 Substratplatten installiert.

Nutrient Solution Management

Die Nährlösung wurde durch einen Tropf (durchschnittliche Durchflussrate von 1,5 L h-1) Bewässerungssystem mit einem Löffel pro Pflanze aufgetragen., Die Entwässerungsrate wurde bei jedem Bewässerungsereignis innerhalb von 20-50% gehalten. Die Bewässerungsfrequenz und das Volumen waren für alle Anbaurinnen gleich. Während der ersten 8 Wochen wurde die Nährlösung zweimal täglich (9:00 und 13:00 Uhr) für jeweils 20 min zugeführt, das Bewässerungsvolumen betrug 1 l pro Pflanze. Während des nächsten Zeitraums von 25 Wochen wurde die Nährlösung viermal pro Tag zugeführt(9:00, 11:00, 13:00, und 15: 00) für jeweils 20 Minuten betrug das Bewässerungsvolumen 2 l pro Pflanze. Alle 2 Monate wurde der Nährlösungstank gewaschen und die Nährlösung im Tank weggeworfen.,

Wurzelzonenlösung und Drainageanalyse

Ab 4 Wochen nach der Transplantation wurden alle 2 oder 3 Wochen Wurzelzonenlösung und Drainage entnommen. Wurzelzonenlösung (100 ml) wurde mit einem zwischen den Kulturen installierten Wurzellösungsextraktor gesammelt, während Drainage (100 ml) aus dem Drainagetank gesammelt wurde. Die Proben wurden bis zur weiteren Analyse bei 2°C gelagert. EC und pH wurden mit einem Multimeter (Multi 3420 SET C., WTW, Germany) gemessen. NO3-wurde von einem Continuous Flowing Analyzer (AA3, Seal, Germany) getestet., K+, Ca2+, Mg2+ und H2PO4-wurden mittels induktiv gekoppelter Plasmaspektrometrie (ICPE-9000, Shimazu, Janpan) untersucht. SO42-wurde durch induktiv gekoppelte Plasmaspektrometrie (ICP-MS 7900, Agilent Technologies, USA) getestet.

Pflanzennährstoffanalyse

Auf Wochen 3, 6, 10, 16, 25, und 33 nach dem Umpflanzen wurden Stängel, Blätter und Früchte probiert, mit destilliertem Wasser gewaschen und dann in einem belüfteten Ofen bei 75°C auf konstantes Gewicht getrocknet. Nährstoffgehalt in Blättern und Früchten Proben wurden analysiert., Der Inhalt von K, Ca, Mg und P wurden im Labor getestet nach Aufschluss mit H2SO4-HNO3-HClO4 (H2SO4:HNO3:HClO4 = 1 ml:5 ml:1 ml) durch induktiv gekoppelte plasma-Spektrometrie (ikse-9000, Shimazu, Japan; ICP-MS 7900, Agilent Technologies, USA). Der N-Gehalt wurde nach der Verdauung mit H2SO4-H2O2 durch Continuous Flowing Analyzer (AA3, Seal, Germany) untersucht. Der S-Gehalt wurde nach der Verdauung mit HNO3 durch induktiv gekoppelte Plasmaspektrometrie (ICP-MS 7900, Agilent Technologies, USA) untersucht (Zhou et al., 2000).,

Malondialdehyd, antioxidative Enzyme und Photosynthese in Blättern

Am Tag 207 nach der Transplantation wurden der Malondialdehyd (MDA), die Superoxiddismutase (SOD), die Katalase (CAT) und die Peroxidase (POD) in Blättern als die in Gao (2006) beschriebenen Methoden gemessen. Darüber hinaus wurden die Photosyntheserate (Pn), die stomatale Leitfähigkeit (Gs), die interzelluläre CO2-Konzentration (Ci) und die Verdampfungsrate (E) eines voll entwickelten Blattes unter Verwendung eines tragbaren LI-6400-Photosynthesesystems (LI-COR Inc., Lincoln, NE, Vereinigte Staaten).,

Fruchtertrag und-qualität

Während der Fruchtreifezeit wurden für jede Anbaurinne Früchte aus 24 Kulturen geerntet, um das individuelle Fruchtgewicht, die Fruchtzahl und den Frischertrag zu messen. Das individuelle Fruchtgewicht wurde mittels elektronischer Waage gemessen. Am Ende der Anbausaison wurde der frische Ertrag jeder Ernte als Gesamtertrag (Y) summiert. Die Gesamtzahl der Früchte und die Anzahl der Früchte, die von Blossom-End Rot (BER) betroffen waren, wurden zu jeder Erntezeit bestimmt. Das schwarze Gewebe am Ende der Frucht ist die Inzidenz von BER. Darüber hinaus 1.,5 kg reife Früchte wurden aus jeder Anbaurinne entnommen, um lösliche Feststoffe zu messen, Zucker, organische Säuren und Vitamin C zu reduzieren (Li, 2010).

Nährstoffbilanz

Nährstoffbilanz wurde in verschiedenen Substratkulturen berechnet. Bei der Herstellung der frischen Nährlösung wurden Nährstoffeinträge erfasst. Nährlösung wurde beim Reinigen des Nährlösungstanks abgetastet. Am Ende des Versuchs wurde das Substrat abgetastet. Der Nährstoffgehalt wurde als Methoden analysiert, die in „Diskussion.,“Der nicht akkreditierte Nährstoff wurde wie folgt berechnet:

Nicht akkreditierter Nährstoff = Nährstoffeintrag-Nährstoffaufnahme durch Pflanzen-N Rückstände im Substrat.

Statistische Analyse

Die Daten wurden einer Varianzanalyse (ANOVA) unter Verwendung der SPSS 20.0-Software (SPSS Statistical Package, Chicago, IL, USA) unterzogen. Die statistische Signifikanz der Ergebnisse wurde durch den LSD-Test auf 0,05-Ebene analysiert.,

Ergebnisse

EC und pH in Wurzelzonenlösung und Drainage

Sowohl die EC in Wurzelzonenlösung als auch die Drainage aller Substrate nahmen in den ersten 21 Wochen nach der Transplantation allmählich zu und wurden dann in den nächsten 9 Wochen auf relativ stabilen Niveaus gehalten (Abbildung 1). Im Allgemeinen war EC in der Drainage in PVC niedriger als in RC und CC.

Im Gegensatz zu EC nahm der pH-Wert sowohl in der Wurzelzonenlösung als auch in der Drainage von RC und CC in den ersten 14 Wochen nach der Transplantation allmählich ab und blieb dann in den nächsten 19 Wochen relativ stabil., Unter PVC nahm der pH-Wert in den ersten 23 Wochen nach der Transplantation langsam ab. Während der Wachstumsperiode war die pH-Schwankung sowohl in der Wurzelzonenlösung als auch in der Drainage in PVC niedriger als in RC und CC. Im Allgemeinen zeigte PVC in beiden Wurzelzonenlösungen zu den meisten Probenahmezeiten einen höheren pH-Wert, in der Drainage jedoch einen niedrigeren pH-Wert von Wochen 6 bis 16 nach der Transplantation.,

Ionen dynamisch in Wurzelzonenlösung und Drainage

Die Konzentrationen von K+ sowohl in Wurzelzonenlösung als auch in Drainage aller Substrate nahmen während der Wachstumsperiode allmählich zu und waren in PVC im Allgemeinen niedriger als in RC und CC (Abbildung 2A). Darüber hinaus zeigte CC die höchste K+-Konzentration sowohl in der Wurzelzonenlösung als auch in der Drainage zu den meisten Probenahmezeiten., Die Konzentrationen von Ca2+ und Mg2+ sowohl in der Wurzelzonenlösung als auch in der Drainage nahmen in den ersten 23 Wochen nach der Transplantation allmählich zu und wurden dann in den nächsten 10 Wochen auf relativ stabilen Niveaus gehalten (Abbildung 2A). Im Allgemeinen zeigte das PVC eine höhere Ca2+ – Konzentration in Wurzelzonenlösung auf Wochen 4, 6, 8, 18, 21, und 23 nach der Transplantation, zeigte jedoch eine niedrigere Mg2+ – Konzentration in der Drainage von Wochen 8 bis 31 nach der Transplantation im Vergleich zu RC und CC.

Die Konzentrationen sowohl der NO3 – als auch der SO42 – in-Wurzelzonenlösung nahmen während der Wachstumsperiode allmählich zu und wurden nicht durch Substrate beeinflusst (Abbildung 2B)., Die NO3 – und SO42 – in-Drainage wurden jedoch signifikant durch Substrate beeinflusst. Unter den Substraten zeigte RC eine höhere NO3-und SO42-Drainage von Wochen 16 bis 21 nach der Transplantation, während PVC eine niedrigere NO3 – und SO42 – Drainage von Wochen 23 bis 29 nach der Transplantation zeigte. Die Konzentrationen von H2PO4 – sowohl in der Wurzelzonenlösung als auch in der Drainage-wurden signifikant durch Substrate beeinflusst und waren offensichtlich in PVC niedriger als in RC und CC. Darüber hinaus zeigte CC das höchste H2PO4 – sowohl in der Wurzelzonenlösung als auch in der Drainage zu den meisten Probenahmezeiten.,

Verhältnisse zwischen verschiedenen Ionen in Wurzelzonenlösung

Biomasse, Nährstoffkonzentration und Aufnahme in Kulturen

Substrate beeinflussten Pflanzenbiomasse (Abbildung 3). Im Allgemeinen hatte CC die höchste Biomasse, während RC die niedrigste hatte.

Substrate beeinflussten statistisch nicht die Konzentrationen von N, K, Ca, Mg und S in Stängeln, Blättern und Früchten von Tomaten, sondern beeinflussten signifikant die P-Konzentrationen (Abbildung 4). Insgesamt zeigte PVC im Vergleich zu RC und CC niedrigere P-Konzentrationen in Stängeln, Blättern und Früchten, und CC zeigte im Vergleich zu RC höhere P-Konzentrationen in Stängeln.

Substrate beeinflussten signifikant die Akkumulation von N -, P -, K-und S-Nährstoffen in Kulturpflanzen (ergänzende Abbildung S2)., Im Allgemeinen zeigten alle Nährstoffe die höchste Akkumulation in Kulturen unter CC, aber die niedrigste Akkumulation in Kulturen unter RC.

Nährstoffbilanz verschiedener Substratkulturen

Obwohl bei verschiedenen Substratkulturen kein signifikanter Unterschied im Nährstoffeinsatz festgestellt wurde, zeigten verschiedene Substratkulturen signifikante Unterschiede in der Nährstoffaufnahme durch Kulturen und Nährstoffrückstände in Substraten, was zu offensichtlichen Unterschieden im Nährstoffhaushalt führte (Tabelle 2). Der CC-Anbau zeigte im Allgemeinen die höchste Nährstoffaufnahme durch Kulturen, insbesondere für P, K und S., Darüber hinaus zeigte der CC-Anbau auch den höchsten P-Rückstand im Substrat. Die höchsten Rückstände im Substrat anderer Nährstoffe (z. B. Ca, Mg und S) wurden jedoch im Allgemeinen in der PVC-Kultivierung gefunden. Aufgrund dieser Unterschiede zeigte CC im Allgemeinen den niedrigsten nicht akkreditierten Nährstoff (je niedriger, desto besser), insbesondere für N, P und K. Darüber hinaus wurde der niedrigste nicht akkreditierte Ca unter dem PVC-Anbau gefunden, und sowohl CC als auch PVC zeigten niedrigere nicht akkreditierte Mg und S im Vergleich zu RC.

Photosynthese, Malondialdehyd und antioxidative Enzyme in Blättern

Alle photosynthesebezogenen Parameter (Pn, Gs, Ci und E) waren unter CC und PVC signifikant höher als unter RC, und es wurde kein signifikanter Unterschied zwischen CC und PVC gefunden (ergänzende Tabelle S1). Es gab jedoch keinen signifikanten Unterschied in MDA, SOD, POD und CAT unter allen Substratkulturen.,

Ertrag, blütenende Fäulnis und Qualität der Früchte

Das individuelle Fruchtgewicht war bei CC und PVC im Allgemeinen höher als bei RC, insbesondere bei den 6.und 7. Traversen (Tabelle 3). Kein signifikanter Unterschied fand sich im Durchschnitt der einzelnen Obst-Gewicht zwischen CC und PVC. Da CC jedoch in den 5., 7. und 8. -13. Traversen einen signifikant höheren Fruchtertrag aufwies, war der gesamte Fruchtertrag unter CC signifikant höher als bei PVC. Darüber hinaus hatten sowohl CC als auch PVC im Vergleich zu RC einen signifikant höheren Gesamtfruchtertrag. Für die meisten unteren Traversen (z., 1., 2., und 4., 7.) wurde der BER nicht durch Substrate beeinflusst. Für die 3. und höhere Traversen (8–13th) war der BER jedoch unter RC und unter PVC signifikant höher. Die Auswirkungen von Substraten auf die Fruchtqualität waren im Allgemeinen nicht offensichtlich, und nur für das erste Fachwerk wurde unter CC eine signifikant höhere organische Säure im Vergleich zu RC und PVC gefunden (ergänzende Tabelle S2).

Während des Substratanbaus haben traditionell verwendete Torf und Torf aufgrund von Umwelt-und Umweltauswirkungen ihre eigenen Grenzen (Cheng et al.,, 2011; Steiner und Harttung, 2014). Obwohl CC zunehmend als Alternative zu RC und Torf verwendet wurde, ist es immer noch erforderlich, den Unterschied zwischen verschiedenen Substraten vollständig zu vergleichen und zu bewerten, bevor er in der Pflanzenproduktion weit verbreitet ist.

Mineralionen und EC in der Wurzelzone sind entscheidend für das Pflanzenwachstum. Bei allen Substraten nahmen die meisten Mineralionen mit zunehmender Wachstumszeit allmählich zu (Abbildung 2), was zu einer allmählich erhöhten EC in der Wurzelzone führte (Abbildung 1). In der Wurzelzone K+, Ca2+ und H2PO4 wurden die wichtigsten Mineralionen durch Substrate beeinflusst (Abbildung 2)., Obwohl sowohl CC als auch PVC organische Substrate sind, wurde die durchschnittliche K+-Konzentration in der Wurzelzone um CC erhöht, aber im Vergleich zum anorganischen RC um PVC verringert. Dies könnte daran liegen, dass CC K+ zur Lösung freigegeben hat (Schmilewski, 2008; Barrett et al., 2016), während Torf aufgrund seiner hohen Kationenaustauschkapazität K+ adsorbierte (Rippy und Nelson, 2007). Kalium wird in der größten Menge von Tomatenkulturen benötigt und ist ein Hauptelement bei der Bestimmung der Fruchtqualität von Tomaten (Schwarz et al., 2013)., Die relativ höhere K+ in Wurzelzonenlösung unter CC (Abbildung 2A) deutete darauf hin, dass CC ein hohes Potenzial zur Steigerung des Tomatenwachstums hatte. In der Tat waren der K-Gehalt in Substraten (Tabelle 1), die K-Akkumulation in Kulturpflanzen (ergänzende Abbildung S2) und der Fruchtertrag (Tabelle 3) unter CC signifikant höher als unter RC und PVC. Die K-Ca-und K-Mg-Antagonismen sind jedoch ein häufiges Phänomen in der Tomatenproduktion (Kabu und Toop, 1970; Pujos und Morard, 1997). Somit könnte der relativ hohe K in CC (Tabelle 1) Ca-und Mg-Mangel in Kulturen hervorrufen., In der Tat waren die K+/Ca2+-und K+/Mg2+ – Verhältnisse in Wurzelzonenlösung im Allgemeinen unter CC hoch (ergänzende Abbildung S1). Im CC-Anbau wurden jedoch sowohl K-Ca-als auch K-Mg-Antagonismen nicht beobachtet, da die Ca-und Mg-Konzentrationen in Stängeln, Blättern und Früchten nicht durch Substrate beeinflusst wurden (Abbildung 4) und weil die akkumulierte Ca und Mg in Kulturen unter CC relativ höher war als unter RC und PVC (ergänzende Abbildung S2).

Die Konzentration von Ca2+ in Wurzelzonenlösung wurde im Vergleich zu RC und CC in der Frühphase (vor 10 Wochen nach der Transplantation; Abbildung 2A) um PVC erhöht., Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass austauschbares Ca2+ den höchsten Anteil (ungefähr 57.2–82.1%) der gesamten austauschbaren Torf-Basen ausmachte (Rippy und Nelson, 2007), was zur hohen Freisetzung von Ca2+ von Torf zu Wurzelzonenlösung führte. Bei allen Substraten nahm jedoch die Ca2+-Konzentration in Wurzelzonenlösung mit zunehmender Wachstumszeit allmählich zu (Abbildung 2A). Dies ist wahrscheinlich auf den allmählich verringerten pH-Wert in Wurzelzonenlösung während der Wachstumsperiode zurückzuführen (Abbildung 1)., Ein niedriger pH-Wert könnte die Auflösung von Ca2 + erleichtern, was den Ca2+-Gehalt in Wurzelzonenlösung weiter erhöhen könnte (Mao et al., 2005). Ein signifikanter Unterschied von Ca2+ in der Wurzelzonenlösung führte zu einer unterschiedlichen Ca-Akkumulation in Kulturen zwischen den Behandlungen (ergänzende Abbildung S2). Es ist bekannt, dass Ca-Mangel zu BER in Tomaten führen könnte (De Freitas et al., 2011; Uozumi et al., 2012)., Da sowohl CC als auch PVC eine relativ höhere Ca-Akkumulation in Kulturpflanzen aufwiesen (ergänzende Abbildung S2), jedoch eine geringere BER (Tabelle 3), könnten die organischen Substrate bei der Verringerung von Ca-Mangel und BER effizienter sein als anorganisches Substrat (RC).

Die Konzentration von H2PO4 – in Wurzelzonenlösung war unter PVC offensichtlich niedriger als unter RC und CC (Abbildung 2B). Ein Grund dafür ist, dass Torf H2PO4 adsorbierte-aufgrund seiner hohen Kationenaustauschkapazität (Rippy und Nelson, 2007)., Ein weiterer Grund ist wahrscheinlich, dass sich hoher Ca-Gehalt in Torf (Tabelle 1) mit H2PO4 kombinieren lässt – um den wasserlöslichen H2PO4-Gehalt zu reduzieren (Kruse et al., 2015; Cerozi und Fitzsimmons, 2016). In der Tat war das Ca2+/H2PO4 – Verhältnis in Wurzelzonenlösung unter PVC während der gesamten Wachstumsperiode offensichtlich höher als unter RC und CC (ergänzende Abbildung S1). Obwohl kein offensichtlicher Unterschied in der H2PO4-Konzentration in Wurzelzonenlösung zwischen RC und CC beobachtet wurde (Abbildung 2B), war die P-Akkumulation in Kulturen unter RC signifikant niedriger als unter CC (ergänzende Abbildung S2)., Da die Photosyntheserate (Pn), die stomatale Leitfähigkeit (Gs), die interzelluläre CO2-Konzentration (Ci) und die Verdampfungsrate (E) in Blättern im Vergleich zu CC signifikant um RC verringert wurden (ergänzende Tabelle S1), könnte die verringerte Photosynthese die P-Aufnahme durch Kulturen unter RC-Anbau begrenzen.

Ein hoher EC-Wert kann die Nährstoffaufnahme durch Pflanzen hemmen und zu einer Ertragsreduktion führen (Rodríguez-Delfína et al., 2012). In der Tomatenproduktion ist eine hoch-EC-induzierte Hemmung der Ca-Absorption bei der Substratkultivierung sehr häufig, was häufig zu einem BER von Tomaten aufgrund eines Ca-Mangels führt (Uozumi et al.,, 2012). In dieser Studie stieg die EC in Wurzelzonenlösung während der Wachstumsperiode allmählich an (Abbildung 1), und BER stieg für alle Substrate allmählich von 3.auf 13. Traversen an (Tabelle 3), was auf den durch hohe EC induzierten Ca-Mangel hinweist (Neocleous und Savvas, 2015). Dieses Ergebnis deutete darauf hin, dass die Hemmung des Ca-Mangels immer noch eine Herausforderung für die Soilless-Tomatenproduktion darstellt. Trotzdem zeigte der PVC-Anbau im Allgemeinen den niedrigsten BER (Tabelle 3)., Dieses Phänomen könnte durch die Tatsache erklärt werden, dass (1) Torf einen hohen Ca-Gehalt enthielt (Tabelle 1) und die Ca-Absorption durch Tomatenpflanzen verbessern konnte (Zhang et al., 2015), (2) ein niedrigeres K+/Ca2+-Verhältnis in Wurzelzonenlösung unter PVC (ergänzende Abbildung S1) reduzierte den K-Ca-Antagonismus in der Wurzelzone (Neocleous und Savvas, 2015) und (3) die relativ hohe Pufferfähigkeit von Torf-Vermiculit (PVC) führte während der Wachstumsperiode zu einem relativ stabilen pH-Wert (Abbildung 1) und profitierte von der Ca-Aufnahme durch Tomatenpflanzen (Rippy, 2005)., Trotz der Vorteile von PVC wurde kein statistischer Unterschied im gesamten BER zwischen CC und PVC festgestellt (Tabelle 3). Darüber hinaus hatte CC aufgrund der höheren Nährstoffaufnahme durch die Kulturen einen signifikant höheren Gesamtfruchtertrag als PVC (Tabelle 3) (Tabelle 2 und ergänzende Abbildung S2). Die Vorteile von CC spiegelten sich auch in den niedrigeren nicht akkreditierten P und K (je niedriger, desto besser; Tabelle 2) und der höheren organischen Säure in Früchten des ersten Fachwerks im Vergleich zu PVC wider (ergänzende Tabelle S2).

Schlussfolgerung

Coconut coir war ein potenzielles Substrat, das in der Tomatenproduktion weit verbreitet sein könnte., Im Vergleich zu RC zeigte CC eine höhere K-und S-Aufnahme durch Kulturen, Photosynthese, individuelles Fruchtgewicht und Gesamtfruchtausbeute sowie einen geringeren nicht akkreditierten Nährstoff (je niedriger, desto besser). Im Vergleich zu PVC zeigte CC eine höhere P-und K-Aufnahme durch Kulturen und den gesamten Fruchtertrag, und niedrigere nicht akkreditierte P-und K-CC beeinflussten BER im Vergleich zu RC oder PVC nicht. Darüber hinaus waren die Auswirkungen von Substraten auf die Fruchtqualität im Allgemeinen nicht offensichtlich.

Autor Beiträge

JX: wesentliche Beiträge zur Gestaltung der Arbeit., Wesentliche Beiträge zur Erfassung, Analyse und Interpretation von Daten für die Arbeit. YT: Ausarbeitung der Arbeit oder kritische Überarbeitung für wichtige intellektuelle Inhalte. JW: Das Werk zu entwerfen oder für wichtige intellektuelle Inhalte kritisch zu überarbeiten. WL: Vereinbarung, für alle Aspekte der Arbeit verantwortlich zu sein, um sicherzustellen, dass Fragen im Zusammenhang mit der Genauigkeit oder Integrität eines Teils der Arbeit angemessen untersucht und gelöst werden. Endgültige Genehmigung der zu veröffentlichenden Version., QC: Vereinbarung, für alle Aspekte der Arbeit verantwortlich zu sein, um sicherzustellen, dass Fragen im Zusammenhang mit der Genauigkeit oder Integrität eines Teils der Arbeit angemessen untersucht und gelöst werden. Endgültige Genehmigung der zu veröffentlichenden Version.

Finanzierung

Schlüsselprojekte im National Science & Technology Pillar Program während des zwölften Fünfjahresplanzeitraums (2013AA103004). Obst Gemüse Innovation Team in Peking (BAIC01-2017).,

Ergänzungsmaterial

Interessenkonflikterklärung

Die Autoren erklären, dass die Forschung ohne kommerzielle oder finanzielle Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.