Tehnologija hortikulturnog poljoprivrednog inženjeringa staklenikaObjavljeno u 17:30 14. oktobra 2022. u Pekingu

Uz kontinuirano povećanje globalne populacije, potražnja ljudi za hranom raste iz dana u dan, a postavljaju se sve veći zahtjevi za ishranom i sigurnošću hrane.Uzgoj visokoprinosnih i visokokvalitetnih usjeva je važno sredstvo za rješavanje problema s hranom.Međutim, tradicionalnom načinu uzgoja potrebno je mnogo vremena za uzgoj odličnih sorti, što ograničava napredak oplemenjivanja.Za jednogodišnje samooplodne usjeve može proći 10-15 godina od početnog ukrštanja roditelja do proizvodnje nove sorte.Stoga, kako bi se ubrzao napredak oplemenjivanja usjeva, hitno je potrebno poboljšati efikasnost oplemenjivanja i skratiti vrijeme generiranja.

Brzi uzgoj znači maksimizirati stopu rasta biljaka, ubrzati cvjetanje i plodonošenje i skratiti ciklus uzgoja kontroliranjem okolišnih uvjeta u potpuno zatvorenoj prostoriji za uzgoj u kontroliranom okruženju.Fabrika biljaka je poljoprivredni sistem koji može postići visokoefikasnu biljnu proizvodnju kroz visoko preciznu kontrolu životne sredine u objektima, i predstavlja idealno okruženje za brzi uzgoj.Uslovi okruženja za sadnju kao što su svetlost, temperatura, vlažnost i koncentracija CO2 u fabrici su relativno kontrolisani i na njih ne ili manje utiče spoljašnja klima.U kontrolisanim uslovima sredine, najbolji intenzitet svetlosti, vreme osvetljenja i temperatura mogu ubrzati različite fiziološke procese biljaka, posebno fotosintezu i cvetanje, čime se skraćuje vreme generisanja rasta useva.Korištenje tvorničke tehnologije za kontrolu rasta i razvoja usjeva, berba plodova unaprijed, sve dok nekoliko sjemenki sa sposobnošću klijanja može zadovoljiti potrebe uzgoja.

Fotoperiod, glavni faktor životne sredine koji utiče na ciklus rasta useva

Svjetlosni ciklus se odnosi na izmjenu svijetlog i tamnog perioda u danu.Svjetlosni ciklus je važan faktor koji utiče na rast, razvoj, cvjetanje i plodonošenje usjeva.Osjetivši promjenu svjetlosnog ciklusa, usjevi mogu preći iz vegetativnog rasta u reproduktivni rast i potpuno cvjetanje i plodonošenje.Različite sorte usjeva i genotipovi imaju različite fiziološke odgovore na promjene fotoperioda.Biljke sa dugim sunčevim zracima, kada vrijeme sijanja sunca prijeđe kritičnu dužinu sunčeve svjetlosti, vrijeme cvatnje se obično ubrzava produženjem fotoperioda, kao što su zob, pšenica i ječam.Neutralne biljke, bez obzira na fotoperiod, će cvjetati, kao što su pirinač, kukuruz i krastavac.U uslovima veštačkog okruženja od 8h svetlosti i visoke temperature od 30℃, vreme cvetanja amaranta je više od 40 dana ranije nego u poljskom okruženju.Pod tretmanom ciklusa svetlosti od 16/8 h (svetlo/tamno), svih sedam genotipova ječma je rano procvetalo: Franklin (36 dana), Gairdner (35 dana), Gimmett (33 dana), Commander (30 dana), Fleet (29 dana dana), Baudin (26 dana) i Lockyer (25 dana).

U veštačkoj sredini, period rasta pšenice može se skratiti korišćenjem embrion kulture za dobijanje sadnica, a zatim zračenjem 16 sati, a godišnje se može proizvesti 8 generacija.Daljnjim produžavanjem fotoperioda na 20h i kombinovanjem sa 21°C/16°C (dan/noć), period rasta graška se može skratiti na 68 dana, a stopa zametanja semena je 97,8%.U uslovima kontrolisane sredine, nakon fotoperiodnog tretmana od 20 sati, od setve do cvetanja prođe 32 dana, a ceo period rasta je 62-71 dan, što je kraće od onog u poljskim uslovima za više od 30 dana.U uslovima veštačkog staklenika sa fotoperiodom od 22h, vreme cvetanja pšenice, ječma, repice i slanutka skraćuje se u proseku za 22, 64, 73 i 33 dana, respektivno.U kombinaciji sa ranom žetvom sjemena, klijavost sjemena rane žetve može dostići 92%, 98%, 89% i 94% u prosjeku, što u potpunosti može zadovoljiti potrebe oplemenjivanja.Pod uslovima fotoperioda od 22 sata, vrijeme cvatnje zobi je smanjeno za 11 dana, a 21 dan nakon cvjetanja moglo bi se garantovati najmanje 5 održivih sjemenki, a pet generacija kontinuirano razmnožavati svake godine.U vještačkom stakleniku sa 22-satnim osvjetljenjem, period rasta sočiva se skraćuje na 115 dana, a može se razmnožavati 3-4 generacije godišnje.Pod uslovima neprekidnog 24-časovnog osvetljenja u veštačkom stakleniku, ciklus rasta kikirikija se smanjuje sa 145 dana na 89 dana, a može se razmnožavati 4 generacije u jednoj godini.

Kvalitet svjetlosti

Pod kvalitetom svetlosti R:B=4:1, period rasta srednje i kasnozrelih sorti soje skraćen je sa 120 dana na 63 dana, smanjena je visina biljke i nutritivna biomasa, ali nije uticao na prinos semena. , which could satisfy at least one seed per plant, and the average germination rate of immature seeds was 81.7%.Pod uslovima osvetljenja od 10 sati i dodatka plave svetlosti, biljke soje su postale kratke i jake, procvetale su 23 dana nakon setve, sazrele za 77 dana i mogle su da se razmnožavaju 5 generacija u jednoj godini.

Omjer crvenog svjetla i dalekog crvenog svjetla (FR) također utiče na cvjetanje biljaka.Fotosenzitivni pigmenti postoje u dva oblika: apsorpcija dalekog crvenog svjetla (Pfr) i apsorpcija crvene svjetlosti (Pr).Pri niskom omjeru R:FR, fotoosjetljivi pigmenti se pretvaraju iz Pfr u Pr, što dovodi do cvjetanja biljaka dugog dana.Korištenje LED svjetala za regulaciju odgovarajućeg R:FR(0,66~1,07) može povećati visinu biljke, promovirati cvjetanje biljaka dugog dana (kao što su jutarnja slava i zmaj) i inhibirati cvjetanje biljaka kratkog dana (kao što je neven ).Kada je R:FR veći od 3,1, vrijeme cvjetanja sočiva se odlaže.Smanjenje R:FR na 1,9 može dobiti najbolji efekat cvjetanja, a može procvjetati 31. dan nakon sjetve.Efekat crvenog svetla na inhibiciju cvetanja je posredovan fotosenzitivnim pigmentom Pr.Istraživanja su istakla da kada je R:FR veći od 3,5, vrijeme cvjetanja pet mahunarki (grašak, slanutak, bob, sočivo i lupina) će biti odgođeno.Kod nekih genotipova amaranta i pirinča, daleko crvena svjetlost se koristi za unapređenje cvjetanja za 10, odnosno 20 dana.

Fertilizer CO₂

CO₂je glavni izvor ugljika u fotosintezi.Visoka koncentracija CO₂obično može potaknuti rast i reprodukciju C3 jednogodišnjih biljaka, dok niska koncentracija CO₂može smanjiti prinos rasta i reprodukcije zbog ograničenja ugljika.Na primjer, fotosintetička efikasnost biljaka C3, kao što su riža i pšenica, raste s povećanjem CO.₂nivo, što rezultira povećanjem biomase i ranim cvjetanjem.Kako bi se ostvario pozitivan uticaj CO₂povećanje koncentracije, možda će biti potrebno optimizirati opskrbu vodom i hranjivim tvarima.Stoga, pod uvjetom neograničenog ulaganja, hidroponika može u potpunosti osloboditi potencijal rasta biljaka.Niska CO₂koncentracija je odgodila vrijeme cvjetanja Arabidopsis thaliana, dok je visoka koncentracija CO₂koncentracija je ubrzala vrijeme cvjetanja pirinča, skratila period rasta riže na 3 mjeseca i razmnožila 4 generacije godišnje.Dodavanjem CO₂na 785,7 μmol/mol u kutiji za veštački rast, ciklus oplemenjivanja sorte soje 'Enrei' je skraćen na 70 dana i mogla je da oplodi 5 generacija u jednoj godini.Kada CO₂koncentracija povećana na 550 μmol/mol, cvjetanje Cajanus cajan je odloženo za 8~9 dana, a zametanje plodova i vrijeme zrenja također su odgođeni za 9 dana.Cajanus cajan akumulirao je nerastvorljivi šećer pri visokim CO₂koncentracije, što može uticati na prijenos signala biljaka i odgoditi cvjetanje.Osim toga, u prostoriji za rast s povećanim CO₂, povećava se broj i kvalitet cvjetova soje, što pogoduje hibridizaciji, a stopa hibridizacije je znatno veća nego kod soje koja se uzgaja u polju.

Budući izgledi

Međutim, postoje neki nedostaci u ovim metodama, kao što su strogi geografski zahtjevi, skupo upravljanje radnom snagom i nestabilni prirodni uslovi, koji ne mogu garantovati uspješnu žetvu sjemena.Međutim, fabrički brzi oplemenjivanje biljaka u potpunosti se oslobađa uticaja klimatskih uslova, i može regulisati okruženje rasta prema potrebama rasta i razvoja biljaka.Kombinovanje fabrike biljne maketing tehnologijom sa tradicionalnim uzgojem, molekularnim uzgojem markera i drugih metoda uzgoja, pod uvjetom brzog uzgoja, vrijeme potrebno za dobijanje homozigotnih linija nakon hibridizacije mogu biti smanjene, a istovremeno mogu biti rane generacije odabrano da skrati vrijeme potrebno za dobivanje idealnih osobina i uzgojnih generacija.

Ključno ograničenje tehnologije brzog oplemenjivanja biljaka u fabrikama je to što su uslovi životne sredine potrebni za rast i razvoj različitih useva prilično različiti i potrebno je dosta vremena da se steknu uslovi sredine za brzi uzgoj ciljnih useva.Istovremeno, zbog visokih troškova izgradnje i rada fabrike, teško je izvesti veliki eksperiment aditivnog oplemenjivanja, što često dovodi do ograničenog prinosa sjemena, što može ograničiti naknadnu procjenu karaktera polja.Postepenim unapređenjem i unapređenjem opreme i tehnologije fabrike, troškovi izgradnje i rada fabrike se postepeno smanjuju.Moguće je dodatno optimizirati tehnologiju brzog oplemenjivanja i skratiti ciklus uzgoja efikasnom kombinacijom tehnologije brzog oplemenjivanja u fabrici biljaka sa drugim tehnikama oplemenjivanja.

KRAJ

Citirane informacije

Liu Kaizhe, Liu Houcheng.