Rośliny konopi indyjskich są zależne od środowiska, jeśli chodzi o materiały i energię. Te kluczowe czynniki, zwane czynnikami ograniczającymi, napędzają fotosyntezę, a tym samym wzrost roślin. Czynnikami ograniczającymi są światło, dwutlenek węgla, składniki odżywcze, woda i temperatura.
Jednak istnieje również inny krytyczny czynnik ograniczający – tlen.
Tlen jest niezbędny do oddychania tlenowego wszystkim żywym tkankom rośliny. Oznacza to wszystko, od dołu korzeni po szczyty pędów. Jeśli tlen stanie się ograniczony, tempo oddychania rośliny spadnie, a jej zdolność do wykonywania normalnych czynności spadnie. Chociaż teoretycznie tlen może być czynnikiem ograniczającym łodygi, liście i kwiaty, jest to prawie niemożliwe. Miejsce, w którym występuje stres tlenowy, znajduje się w strefie korzeniowej rośliny i pojawia się, gdy pobór tlenu przez korzenie rośliny przewyższa ilość zastępowanego tam tlenu.
Rośliny mają trzy źródła tlenu:
• Tlen uwalniany podczas fotosyntezy, ale utrzymywany w strukturze rośliny,
• Tlen w atmosferze (powietrze zawiera około 21% tlenu),
• Tlen rozpuszczony w wodzie, który korzenie pobierają.
Rośliny konopi indyjskich są roślinami lądowymi, co oznacza, że ich korzenie eksplorują glebę lub podłoże, w którym się znajdują. Podziemne korzenie nie widzą światła dziennego i dlatego nie mają dostępu do tlenu atmosferycznego.
Atmosfera
W atmosferze jest dużo tlenu, który stanowi około 21%. Źródłem tlenu dla korzeni jest dyfuzja do strefy korzeniowej.
Tlen dyfunduje przez wodę 10 000 razy wolniej niż przez powietrze. Korzenie rosnące na ubitej glebie lub zdegradowanym podłożu o małej porowatości powietrza mogą szybko utracić dostęp do tlenu. Podłoże lub gleba, w której rosną konopie indyjskie, muszą mieć wystarczającą porowatość powietrza, aby tlen mógł dyfundować przez małe przestrzenie powietrzne pomiędzy cząsteczkami gleby. Jeśli korzenie rośliny aktywnie oddychają, stres tlenowy może wystąpić w ciągu 20–30 minut.
Podstawowym sposobem, w jaki korzenie marihuany uzyskują tlen, jest dyfuzja przez pory powietrza w glebie lub podłożu uprawnym lub przez wodę nasyconą rozpuszczonym tlenem. Gdy gleba jest podlewana od góry, odprowadzana woda tworzy podciśnienie. W ten sposób zasysane jest świeże powietrze do gruntu.
Woda
Korzenie marihuany mogą również absorbować tlen rozpuszczony w wodzie lub roztworze odżywczym. Dopóki woda jest nasycona tlenem, za każdym razem, gdy rośliny są nawadniane lub fertygowane, korzenie otrzymują świeżą dostawę. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta szybkość oddychania korzeni. Chociaż stężenie tlenu w atmosferze wynosi około 21%, tlen rozpuszcza się w wodzie i osiąga maksymalne stężenie przy 8,3 ppm w temperaturze 77°F (25°C). W temperaturze 20°C stężenie rozpuszczonego tlenu w wodzie osiąga maksymalnie 9,1 ppm.
Wraz ze spadkiem temperatury wody wzrasta poziom nasycenia. Powstaje pytanie: czy ma sens obniżanie temperatury strefy korzeniowej, aby zwiększyć dostępność tlenu dla korzeni? Niestety, spadek temperatury w strefie korzeniowej również drastycznie zmniejsza tempo oddychania korzeni, obniżając metabolizm i produktywność korzeni. Chociaż w chłodniejszej strefie korzeni może być dostępnych więcej tlenu, wolniejsze tempo oddychania korzeni spowalnia dostarczanie wody i składników odżywczych do korony. Idealna temperatura strefy korzeniowej i roztworu składników odżywczych powinna mieścić się w zakresie od 20°C do 22°C w przypadku upraw wodnych i do 24°C w mieszance do sadzenia, gdzie woda jest przeplatane powietrzem.
Rozpuszczony tlen, czasami w skrócie DO, jest głównym źródłem tlenu dla korzeni marihuany w uprawie aeroponicznej. Uprawa marihuany bez fizycznego podłoża wymaga częstej fertygacji roztworem składników odżywczych nasyconym tlenem.
Normalny a niski poziom tlenu
Warunki normoksyczne oznaczają, że poziom tlenu nie jest czynnikiem ograniczającym oddychanie w tkance korzenia. Korzenie aktywnie rosną i w wystarczającym stopniu pobierają składniki odżywcze i wodę. Oddychanie korzeni jest w dużym stopniu zależne od temperatury i stężenia tlenu. Jeśli stężenie tlenu spada przy stałej temperaturze korzeni, tempo oddychania również ulegnie spowolnieniu. Wraz ze spadkiem częstości oddechów zmniejsza się również ilość energii dostępnej do wykonania pracy. Jest to energia, której korzenie potrzebują do wzrostu, wchłaniania składników odżywczych i utrzymania integralności komórkowej.
Środowisko korzeniowe przechodzi z normoksycznego do niedotlenienia, gdy stężenie tlenu w strefie korzeni spada do poziomu tak niskiego, że z oddychania nie jest dostępna wystarczająca ilość energii, aby korzenie mogły prawidłowo funkcjonować. Niedotlenienie korzeni prowadzi do kilku problemów dla rośliny. Szybkość wchłaniania składników odżywczych spada, a wzrost korzeni maleje i obumiera. Korzenie roślin dają sygnał liściom, aby zamknęły aparaty szparkowe. Absorpcja wody przez korzenie zmniejsza się, a następnie zatrzymuje. Zmniejsza to zdolność rośliny do fotosyntezy, ponieważ aparaty szparkowe są zamknięte i nie pozwalają już CO2 na przedostawanie się do liści. Połączone skutki niedotlenienia strefy korzeniowej wahają się od mniejszych plonów do awarii roślin.
W miarę jak stężenie tlenu w niedotlenionym środowisku korzeni stale spada, strefa korzeniowa ostatecznie staje się beztlenowa, to znaczy praktycznie pozbawiona tlenu. Oddychanie korzeni zatrzymuje się całkowicie i zwykle powoduje obumieranie korzeni. Nie tylko zmniejsza to powierzchnię wchłaniania składników odżywczych i wody, ale obumierające korzenie zapewniają punkty wejścia dla patogenów drobnoustrojowych, takich jak Phytophthora cinnamomi.
Środowisko wzbogacone w tlen ma duży wpływ na wigor roślin, od 50 do 60% większy wzrost w przypadku sadzonek i 30% większy w przypadku roślin ukorzenionych. Wzrost i rozwój korzeni przebiega najlepiej na podłożach nasyconych tlenem, dlatego tak ważne jest zapewnienie wysokiego poziomu tlenu podczas pobierania sadzonek do rozmnażania wegetatywnego. Zapoczątkowanie korzeni z tkanki pędu wymaga odpowiedniego poziomu tlenu.
Zwiększenie tlenu w strefie korzeniowej
Podejścia pasywne wykorzystują sposób, w jaki korzenie marihuany uzyskują tlen. Tlen naturalnie dyfunduje przez przestrzenie powietrzne porowatego podłoża/gleby. Stosowanie podłoża uprawowego z cząstkami wystarczająco dużymi, aby po wyschnięciu gleby pozostawić przestrzeń dla powietrza, jest niezbędne, aby umożliwić bierny ruch powietrza zawierającego tlen przez strefę korzeniową.
Właściwe zarządzanie harmonogramem nawadniania ma kluczowe znaczenie w optymalizacji dostępności tlenu dla korzeni. Uprawa roślin na drobnoziarnistej lub zbitej glebie lub na podłożu o niskiej porowatości pozostawia niewiele miejsca na oddychanie dla korzeni.
Powodem, dla którego marihuana cierpi na podmokłej glebie, jest większe prawdopodobieństwo niedotlenienia, ponieważ pory gleby są wypełnione wodą.
Innym sposobem pasywnego wprowadzenia tlenu do korzeni jest podlewanie wodą nasyconą tlenem. Podmokła gleba nie jest szkodliwa dla roślin, o ile w strefie korzeniowej jest dużo tlenu. Rośliny można nawadniać w sposób ciągły, o ile pożywka jest nasycona tlenem. Taka jest teoria uprawy w produkcji aeroponicznej. Korzenie są stale zalewane roztworem odżywczym, który jest zawsze wystawiony na działanie powietrza. Wysoka ekspozycja na tlen powoduje, że na korzenie spada stale nasycona woda.
Zwiększenie stężenia tlenu w wodzie nie jest trudne. W atmosferze jest tak dużo tlenu, że wystarczy aktywnie przepuszczać powietrze przez wodę w zbiorniku za pomocą pompy akwariowej przymocowanej do kamienia napowietrzającego.
Do natleniania wody w zbiorniku można także zastosować pompę lub kaskadę. Pompa tworzy aerozol lub strumień, który rozpryskuje się z powrotem do wody i miesza się z powietrzem. Zwiększa to nasycenie DO. Im większa jest powierzchnia interakcji powietrze-woda, tym szybciej woda zostaje nasycona tlenem.
Zwiększanie stężenia rozpuszczonego tlenu (DO) w roztworach do fertygacji można przeprowadzić kilkoma metodami.
Najprostszy to system Venturiego. Powietrze jest zasysane do przepływającej cieczy, więc po wywierceniu otworu w rurze i podłączeniu rurki woda jest automatycznie napowietrzana w trakcie jej przepływu. System nawadniania Mazzei Airjection ułatwia wprowadzenie powietrza zawierającego tlen do roztworu wodno-składnikowego. Wystarczy podłączyć go do linii nawadniającej, a automatycznie zasysa powietrze do płynącej wody. Nie wymaga zasilania i nie posiada ruchomych części. Przepuszczanie powietrza przez roztwory podstawowe i zbiorniki na wodę to jeden z najlepszych sposobów wprowadzenia tlenu do układu, ponieważ jest niedrogi i łatwy w utrzymaniu. Niektóre pompy powietrzne mogą zwiększać temperaturę pożywki, co należy monitorować.
Jak stwierdzić, kiedy strefa korzeniowa potrzebuje więcej tlenu?
W przypadku braku tlenu korzenie obumierają. Jeśli podejrzewasz niedotlenienie, użyj miernika wilgotności gleby. Jeśli roślinę można wyjąć z pojemnika, można sprawdzić korzenie. Zdrowe korzenie są zazwyczaj białe i puszyste, a w pobliżu ich rosnących końcówek znajdują się włośniki. W niektórych systemach hodowli wodnych nie występują włośniki. Śluzowate, brązowe korzenie są niezdrowymi korzeniami, jednak pewne zabarwienie gleby, podłoża do sadzenia lub składników odżywczych i dodatków może być normalne.
Bakterie beztlenowe rozwijają się, gdy w strefie korzeniowej jest mało tlenu. Mikroorganizmy te wytwarzają związki pachnące amoniakiem. Zapach stęchlizny lub gryzący zwykle wskazuje na utrzymujący się niski poziom tlenu w strefie korzeniowej.
