Aplicarea tehnologiei de vizualizare a câmpului de curgere în analiza influenței fluxului soluției nutritive asupra creșterii salatei hidroponice

Fluxul soluției nutritive este important pentru creșterea și morfologia rădăcinilor la salată în hidroponie, necesitând o reglare precisă pentru a optimiza randamentul și calitatea.

Cu toate acestea, mecanismele implicate rămân insuficient înțelese.

Am examinat influența diferitelor viteze ale fluxului soluției nutritive asupra creșterii salatei, morfologiei rădăcinilor și absorbției de azot.

Am evaluat performanța salatei în cinci stadii de creștere, măsurând greutatea uscată și proaspătă a părților aeriene și a rădăcinilor, morfologia rădăcinilor și absorbția de azot.

Pentru a vizualiza câmpul de flux, a fost folosită velocimetria prin imagini de particule (Particle Image Velocimetry – PIV), oferind o înțelegere mai profundă a modului în care modelele fluxului afectează mediul rădăcinilor.

În stadiul incipient de creștere, salata aflată în condiții de lipsă a fluxului a prezentat o biomasa superioară atât la nivelul părților aeriene, cât și al rădăcinilor.

Totuși, pe măsură ce creșterea avansa, un flux moderat a depășit constant celelalte condiții, demonstrând greutăți proaspete și uscate semnificativ mai mari.

Un flux ridicat a suprimat inițial creșterea, evidențiind efectele negative ale unor viteze de flux excesiv de mari.

Lipsa fluxului a stimulat dezvoltarea rădăcinilor la început, în timp ce fluxul moderat a îmbunătățit creșterea rădăcinilor mai târziu în ciclul de viață.

Analiza absorbției de azot a arătat că fluxul moderat a atins cea mai mare eficiență, în timp ce fluxul ridicat a crescut fluxul de absorbție a azotului în stadiile ulterioare.

Vizualizarea PIV a relevat că fluxul moderat a generat vectori de flux uniformi și o viteză moderată, sporind contactul ionilor nutritivi cu rădăcinile și eficiența absorbției.

În contrast, fluxul ridicat a determinat vectori de flux haotici, vorticitate ridicată și potențială deteriorare a rădăcinilor, reducând eficiența absorbției.

În condiții de lipsă a fluxului, transportul ionilor nutritivi depindea exclusiv de difuzie, limitând disponibilitatea nutrienților în timpul creșterii rapide și a maturizării.

În concluzie, un flux moderat s-a dovedit a fi optim pentru promovarea creșterii salatei și dezvoltării rădăcinilor..