نسبت پتاسیم و کلسیم در هیدروپونیک
مقدمه
برای داشتن یک محصول هیدروپونیک سالم، باید تمام مواد مغذی مورد نیاز گیاهان را تامین کنید. یکی از مهم ترین متغیرهایی که میزان جذب مناسب مواد مغذی را تعیین می کند، نسبت پتاسیم به کلسیم در محلول غذایی است. این دو عنصر با یکدیگر رقابت می‌کنند و بسته به محیط و گونه‌های گیاهی که پرورش می‌دهید، پروفایل‌های جذب متفاوتی دارند. به همین دلیل، مهم است که به این نسبت و چگونگی تغییر آن با گذشت زمان در محلول غذایی خود توجه کنید. در این پست قصد داریم تحقیقات انجام شده در مورد این نسبت و تاثیر تغییر آن بر رشد، کیفیت و عملکرد گونه های مختلف گیاهی را بررسی کنیم.
دو یون با خواص بسیار متفاوت
پتاسیم و کلسیم بسیار متفاوت هستند. یون های پتاسیم فقط یک بار مثبت دارند و با هیچ آنیون معمولی نمک نامحلول تشکیل نمی دهند. از طرفی یون های کلسیم دو بار مثبت دارند و با آرایه زیادی از آنیون ها مواد نامحلول را تشکیل می دهند. این باعث ایجاد چندین تفاوت در نحوه حمل و نقل و استفاده گیاهان از این دو ماده غذایی می شود.
در حالی که پتاسیم به راحتی و در غلظت های بالا از داخل سلول ها منتقل می شود، کلسیم باید در فضای بین سلول ها منتقل شود و غلظت درون سلولی آن باید بسیار دقیق تنظیم شود. همچنین کلسیم را فقط می‌توان به بالای گیاه – از ریشه به شاخه‌ها – منتقل کرد، در حالی که پتاسیم را می‌توان به دلخواه به بالا و پایین منتقل کرد.
انتقال کلسیم – که در اطراف سلول ها اتفاق می افتد – به شدت به تعرق وابسته است، که باعث می شود آب در این فضا جریان یابد. انتقال پتاسیم چندان با تعرق مرتبط نیست، زیرا می تواند مستقیماً در داخل سلول ها در مقادیر زیاد حرکت کند، به این معنی که می تواند به طور فعال از طریق گیاه به روشی موثر منتقل شود.
توجه داشته باشید که موارد فوق یک ساده سازی بیش از حد گسترده در حمل و نقل پتاسیم و کلسیم است. اگر دوست دارید در مورد این موضوع بیشتر بدانید، پیشنهاد می کنم این بررسی ها را بخوانید (1،2).
رقابت بین K و Ca
پتاسیم و کلسیم هر دو دارای بار مثبت هستند، بنابراین تا حدی با هم رقابت می کنند. رقابت هم به این دلیل است که آنها برای آنیون ها – که برای حمل و نقل باید با آنها جفت شوند – و هم برای استفاده از پتانسیل الکتروشیمیایی که از آن برای انتقال از طریق غشاها استفاده می کنند، رقابت می کنند. با این حال، آنها مکانیسم های حمل و نقل یکسانی ندارند، بنابراین رقابت محدود است.
جدول فوق این نکته را نشان می دهد. این مطالعه (3) نسبت‌های مختلف K:Ca در رشد کاهو و تأثیر این نسبت‌ها بر عملکرد، سوختگی نوک و غلظت مواد مغذی در بافت را بررسی کرد. مشاهده می‌کنید که در غلظت‌های کل پایین (mS/cm EC 0.4) وقتی مقدار Ca نسبت به K زیاد باشد، K در بافت بسیار کم است، در حالی که در مقادیر EC بالاتر (1.6 mS/cm EC)، غلظت K باقی می‌ماند. اساساً تحت تأثیر قرار نگرفته است، حتی اگر غلظت کلسیم 3.5 برابر غلظت K باشد. در حالی که کلسیم به طور موثر با K زمانی که غلظت مطلق هر دو کم است رقابت می کند، این رقابت کلسیم با افزایش غلظت پتاسیم و کلسیم بسیار ضعیف می شود. در غلظت های بسیار بالا (3.6 mS/cm EC)، پتاسیم به شدت شروع به رقابت با کلسیم می کند، به خصوص زمانی که نسبت K:Ca بالا (3.5x) باشد.
موارد فوق نیز برای همه گیاهان مشترک نیست. برای برخی گیاهان، رقابت کلسیم و پتاسیم در مقایسه با نتایج نشان داده شده در بالا معکوس می شود. با این حال، برای رفتارهای غلظت مطلق کم و زیاد متفاوت است و تأثیر K یا Ca در یکی از دو مورد بسیار کمتر می شود.
نسبت K:Ca بهینه
نسبت K:Ca برای بسیاری از گیاهان پرطرفدار در هیدروپونیک مورد مطالعه قرار گرفته است. جدول زیر برخی از این نتایج را به شما نشان می دهد. شایان ذکر است، نتایجی که بازده را به حداکثر رساند، اغلب با مصالحه قابل توجهی این کار را انجام داد. به عنوان مثال، بالاترین عملکرد برای کاهو به قیمت افزایش قابل توجهی از سوختگی نوک برگ داخلی است. به همین ترتیب، بالاترین عملکرد در گوجه فرنگی، با نسبت 3:1، به قیمت مشکلات اضافی پوسیدگی انتهای شکوفه ها بود. این بدان معناست که، اگرچه این نسبت‌ها بازده را به حداکثر می‌رسانند، اما اغلب این کار را با عواقبی انجام می‌دهند که در یک مجموعه تجاری قابل قبول نیست. برای کاهو، 1.25:1 از نظر تجاری بسیار مقرون به صرفه تر است، در حالی که هنوز بازده بالایی دارد.
ردیف | گونه گیاهی | k:ca نسبت بهینه |
|---|---|---|
1 | رز | 1 : 1.5 |
2 | گوجه | 1 : 3 یا 1 : 1.7 |
3 | توت فرنگی | 1 : 1.4 |
4 | خیار | 1 : 1 |
5 | کاهو | 1 : 3.5 |
در نتایج بالا می‌توانید ببینید که نسبت K:Ca نسبتاً بالا معمولاً برای افزایش بازده مورد نیاز است. برای اکثر گیاهان گلدار رشد یافته تجاری مورد مطالعه، به نظر می رسد که نسبت 1.5-2.0:1 بدون ایجاد مشکلات اساسی از نظر جذب کلسیم، عملکرد را به حداکثر می رساند. همانطور که در بالا ذکر شد، K:Ca بالاتر اغلب بازده را بیشتر می کند، اما با وجود برخی مشکلات حمل و نقل کلسیم. یک استثنای قابل توجه ممکن است خیار باشد، که نشریه ای که من به آن اشاره کردم حداکثر بازده را با نسبت 1:1 به دست آورد. با این حال، هنوز نتایج خوبی برای 1.5:1 به دست آمد.
نکته مهم دیگر در مورد نسبت این است که مستقل از غلظت مطلق نیست. همانطور که در بخش قبل دیدیم، ماهیت رقابت بین پتاسیم و کلسیم می‌تواند بسته به غلظت مطلق یون به طور قابل ملاحظه‌ای تغییر کند، بنابراین نسبت‌های فوق باید در چارچوب غلظت مطلق آنها در نظر گرفته شوند. نسبت های فوق عموماً برای محلول های EC نسبتاً بالا (1.5-3mS/cm) داده می شود.
نتیجه
نسبت K:Ca یکی از ویژگی های کلیدی محلول های مغذی هیدروپونیک است. در حالی که نسبت بهینه برای یک گونه گیاهی معین را نمی توان از قبل مشخص کرد، منطقی است که فرض کنیم نسبت بهینه بین 1:1 و 1:2 برای اکثر محصولات بارده بزرگ و گیاهان گلدار که به طور رایج در کشت بدون خاک رشد می کنند، خواهد بود. این امر به ویژه در صورتی که محلول هیدروپونیک EC پایینی نداشته باشد، صادق است. مقدار بهینه کمتر از 1:1 برای اکثر گیاهان بعید است، اگرچه در خانواده های گیاهی خاصی که متابولیسم های کلسیم عجیب و غریب دارند استثناهایی وجود دارد.
برای به دست آوردن بیشترین مزیت، توصیه می شود آزمایشاتی را برای بهینه سازی نسبت K:Ca برای محصول خاص خود با تغییر نسبت K:Ca بین 1:1، 1.5:1 و 2:1 اجرا کنید. احتمالاً هنگام انجام این آزمایش‌ها تفاوت‌های مهمی خواهید دید، که برای تعیین پیکربندی بالاترین بازده برای راه‌اندازی شما مفید خواهد بود. برای انجام این تغییرات، تغییر نسبت پتاسیم به نیترات کلسیم مورد استفاده در محلول غذایی معمولاً ساده‌ترین کار است.