چکیده: نشاء سبزیجات اولین قدم در تولید سبزیجات هستند و کیفیت نشاء برای عملکرد و کیفیت سبزیجات پس از کاشت بسیار مهم است. با بهبود مداوم تقسیم کار در صنعت سبزیجات، نشاء سبزیجات به تدریج یک زنجیره صنعتی مستقل تشکیل داده و به تولید سبزیجات خدمت کرده است. روشهای سنتی نشاء که تحت تأثیر آب و هوای بد قرار گرفتهاند، ناگزیر با چالشهای زیادی مانند رشد آهسته نهالها، رشد پادار و آفات و بیماریها روبرو هستند. برای مقابله با نشاءهای پادار، بسیاری از کشاورزان تجاری از تنظیمکنندههای رشد استفاده میکنند. با این حال، خطرات سفتی نهال، ایمنی مواد غذایی و آلودگی محیط زیست با استفاده از تنظیمکنندههای رشد وجود دارد. علاوه بر روشهای کنترل شیمیایی، اگرچه تحریک مکانیکی، کنترل دما و آب نیز میتوانند در جلوگیری از رشد پادار نهالها نقش داشته باشند، اما کمی کمتر مناسب و مؤثر هستند. تحت تأثیر اپیدمی جدید جهانی کووید-۱۹، مشکلات مدیریت تولید ناشی از کمبود نیروی کار و افزایش هزینههای نیروی کار در صنعت نشاء برجستهتر شده است.
با توسعه فناوری روشنایی، استفاده از نور مصنوعی برای پرورش نشاء سبزیجات مزایایی از جمله راندمان بالای نشاء، آفات و بیماریهای کمتر و استانداردسازی آسان را به همراه دارد. در مقایسه با منابع نوری سنتی، نسل جدید منابع نوری LED دارای ویژگیهای صرفهجویی در مصرف انرژی، راندمان بالا، عمر طولانی، حفاظت از محیط زیست و دوام، اندازه کوچک، تابش حرارتی کم و دامنه طول موج کوچک است. این منبع نوری میتواند طیف مناسبی را با توجه به نیازهای رشد و نمو نشاء در محیط کارخانههای گیاهی تدوین کند و فرآیند فیزیولوژیکی و متابولیکی نشاء را به طور دقیق کنترل کند و در عین حال به تولید بدون آلودگی، استاندارد و سریع نشاء سبزیجات کمک کند و چرخه نشاء را کوتاه کند. در جنوب چین، کشت نشاء فلفل و گوجهفرنگی (۳-۴ برگ واقعی) در گلخانههای پلاستیکی حدود ۶۰ روز و برای نشاء خیار (۳-۵ برگ واقعی) حدود ۳۵ روز طول میکشد. در شرایط کارخانههای گیاهی، کشت نشاء گوجهفرنگی تنها ۱۷ روز و برای نشاء فلفل ۲۵ روز در شرایط دوره نوری ۲۰ ساعت و PPF 200-300 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه طول میکشد. در مقایسه با روش کشت نشا مرسوم در گلخانه، استفاده از روش کشت نشا در کارخانه گیاهان LED به طور قابل توجهی چرخه رشد خیار را ۱۵ تا ۳۰ روز کوتاه کرد و تعداد گلهای ماده و میوه در هر بوته به ترتیب ۳۳.۸٪ و ۳۷.۳٪ افزایش یافت و بیشترین عملکرد ۷۱.۴۴٪ افزایش یافت.
از نظر راندمان مصرف انرژی، راندمان مصرف انرژی کارخانههای گیاهی بیشتر از گلخانههای نوع ونلو در عرض جغرافیایی یکسان است. به عنوان مثال، در یک کارخانه گیاهی سوئدی، برای تولید ۱ کیلوگرم ماده خشک کاهو به ۱۴۱۱ مگاژول انرژی نیاز است، در حالی که در یک گلخانه به ۱۶۹۹ مگاژول انرژی نیاز است. با این حال، اگر برق مورد نیاز به ازای هر کیلوگرم ماده خشک کاهو محاسبه شود، کارخانه گیاهی برای تولید ۱ کیلوگرم وزن خشک کاهو به ۲۴۷ کیلووات ساعت نیاز دارد و گلخانههای سوئد، هلند و امارات متحده عربی به ترتیب به ۱۸۲ کیلووات ساعت، ۷۰ کیلووات ساعت و ۱۱۱ کیلووات ساعت انرژی نیاز دارند.
در عین حال، در کارخانههای گیاهپروری، استفاده از کامپیوترها، تجهیزات خودکار، هوش مصنوعی و سایر فناوریها میتواند شرایط محیطی مناسب برای کشت نهال را به طور دقیق کنترل کند، از محدودیتهای شرایط محیط طبیعی خلاص شود و تولید هوشمند، مکانیزه و پایدار سالانه تولید نهال را محقق سازد. در سالهای اخیر، از نهالهای کارخانههای گیاهپروری در تولید تجاری سبزیجات برگدار، سبزیجات میوهای و سایر محصولات اقتصادی در ژاپن، کره جنوبی، اروپا و ایالات متحده و سایر کشورها استفاده شده است. سرمایهگذاری اولیه بالای کارخانههای گیاهپروری، هزینههای عملیاتی بالا و مصرف انرژی زیاد سیستم هنوز هم تنگناهایی هستند که ترویج فناوری کشت نهال در کارخانههای گیاهپروری چین را محدود میکنند. بنابراین، لازم است الزامات عملکرد بالا و صرفهجویی در انرژی از نظر استراتژیهای مدیریت نور، ایجاد مدلهای رشد سبزیجات و تجهیزات اتوماسیون برای بهبود مزایای اقتصادی در نظر گرفته شود.
در این مقاله، تأثیر محیط نور LED بر رشد و نمو نشاء سبزیجات در کارخانههای تولید گیاهان در سالهای اخیر، با چشمانداز جهتگیری تحقیقات تنظیم نور نشاء سبزیجات در کارخانههای تولید گیاهان، بررسی شده است.
۱. اثرات محیط نوری بر رشد و نمو نشاء سبزیجات
نور به عنوان یکی از عوامل محیطی ضروری برای رشد و نمو گیاه، نه تنها منبع انرژی گیاهان برای انجام فتوسنتز است، بلکه یک سیگنال کلیدی مؤثر بر فتومورفوژنز گیاه نیز میباشد. گیاهان جهت، انرژی و کیفیت نور سیگنال را از طریق سیستم سیگنال نوری حس میکنند، رشد و نمو خود را تنظیم میکنند و به وجود یا عدم وجود، طول موج، شدت و مدت زمان نور پاسخ میدهند. گیرندههای نوری گیاهی که در حال حاضر شناخته شدهاند، حداقل شامل سه دسته هستند: فیتوکرومها (PHYA~PHYE) که نور قرمز و قرمز دور (FR) را حس میکنند، کریپتوکرومها (CRY1 و CRY2) که نور آبی و فرابنفش A را حس میکنند، و عناصر (Phot1 و Phot2)، گیرنده UV-B UVR8 که UV-B را حس میکند. این گیرندههای نوری در بیان ژنهای مرتبط شرکت میکنند و آنها را تنظیم میکنند و سپس فعالیتهای حیاتی مانند جوانهزنی بذر گیاه، فتومورفوژنز، زمان گلدهی، سنتز و تجمع متابولیتهای ثانویه و تحمل به تنشهای زیستی و غیرزیستی را تنظیم میکنند.
۲. تأثیر محیط نور LED بر استقرار فتومورفولوژیکی نهالهای سبزیجات
۲.۱ اثرات کیفیتهای مختلف نور بر فتومورفوژنز (رشد نوری) نهالهای سبزیجات
نواحی قرمز و آبی طیف، راندمان کوانتومی بالایی برای فتوسنتز برگ گیاه دارند. با این حال، قرار گرفتن طولانی مدت برگهای خیار در معرض نور قرمز خالص، به فتوسیستم آسیب میرساند و منجر به پدیده "سندرم نور قرمز" مانند کاهش پاسخ روزنهها، کاهش ظرفیت فتوسنتزی و راندمان استفاده از نیتروژن و کاهش رشد میشود. در شرایط شدت نور کم (100±5 میکرومول بر (متر مربع در ثانیه))، نور قرمز خالص میتواند به کلروپلاستهای برگهای جوان و بالغ خیار آسیب برساند، اما کلروپلاستهای آسیب دیده پس از تغییر از نور قرمز خالص به نور قرمز و آبی (R:B= 7:3) بازیابی شدند. برعکس، هنگامی که گیاهان خیار از محیط نور قرمز-آبی به محیط نور قرمز خالص تغییر حالت دادند، راندمان فتوسنتز به طور قابل توجهی کاهش نیافت که نشاندهنده سازگاری با محیط نور قرمز است. از طریق تجزیه و تحلیل میکروسکوپ الکترونی ساختار برگ نهالهای خیار مبتلا به «سندرم نور قرمز»، آزمایشکنندگان دریافتند که تعداد کلروپلاستها، اندازه گرانولهای نشاسته و ضخامت گرانولها در برگها تحت نور قرمز خالص به طور قابل توجهی کمتر از برگهای تحت تیمار نور سفید بود. مداخله نور آبی، فراساختار و ویژگیهای فتوسنتزی کلروپلاستهای خیار را بهبود میبخشد و تجمع بیش از حد مواد مغذی را از بین میبرد. در مقایسه با نور سفید و نور قرمز و آبی، نور قرمز خالص باعث افزایش طول هیپوکوتیل و گسترش لپههای نهال گوجهفرنگی، افزایش قابل توجه ارتفاع گیاه و سطح برگ، اما کاهش قابل توجه ظرفیت فتوسنتز، کاهش محتوای روبیسکو و راندمان فتوشیمیایی و افزایش قابل توجه اتلاف گرما شد. میتوان مشاهده کرد که انواع مختلف گیاهان به کیفیت نور یکسان پاسخ متفاوتی میدهند، اما در مقایسه با نور تک رنگ، گیاهان در محیط نور مختلط از راندمان فتوسنتز بالاتر و رشد قویتری برخوردارند.
محققان تحقیقات زیادی در مورد بهینهسازی ترکیب کیفیت نور نهالهای سبزیجات انجام دادهاند. تحت شدت نور یکسان، با افزایش نسبت نور قرمز، ارتفاع گیاه و وزن تازه نهالهای گوجهفرنگی و خیار به طور قابل توجهی بهبود یافت و تیمار با نسبت قرمز به آبی ۳:۱ بهترین تأثیر را داشت؛ برعکس، نسبت بالای نور آبی رشد نهالهای گوجهفرنگی و خیار را که کوتاه و جمعوجور بودند، مهار کرد، اما محتوای ماده خشک و کلروفیل را در شاخههای نهال افزایش داد. الگوهای مشابهی در سایر محصولات مانند فلفل و هندوانه مشاهده میشود. علاوه بر این، در مقایسه با نور سفید، نور قرمز و آبی (R:B=3:1) نه تنها ضخامت برگ، محتوای کلروفیل، کارایی فتوسنتز و کارایی انتقال الکترون نهالهای گوجهفرنگی را به طور قابل توجهی بهبود بخشید، بلکه سطح بیان آنزیمهای مربوط به چرخه کالوین، رشد محتوای گیاهی و تجمع کربوهیدرات نیز به طور قابل توجهی بهبود یافت. با مقایسه دو نسبت نور قرمز و آبی (R:B=2:1، 4:1)، نسبت بالاتر نور آبی برای القای تشکیل گلهای ماده در نهالهای خیار مفیدتر بود و زمان گلدهی گلهای ماده را تسریع کرد. اگرچه نسبتهای مختلف نور قرمز و آبی تأثیر معنیداری بر عملکرد وزن تر نهالهای کلم پیچ، آرگولا و خردل نداشت، اما نسبت بالای نور آبی (30٪ نور آبی) به طور قابل توجهی طول هیپوکوتیل و سطح لپه نهالهای کلم پیچ و خردل را کاهش داد، در حالی که رنگ لپهها عمیقتر شد. بنابراین، در تولید نهال، افزایش مناسب نسبت نور آبی میتواند فاصله گرهها و سطح برگ نهالهای سبزیجات را به طور قابل توجهی کوتاه کند، گسترش جانبی نهالها را افزایش دهد و شاخص مقاومت نهال را بهبود بخشد، که برای پرورش نهالهای قوی مفید است. در شرایطی که شدت نور بدون تغییر باقی بماند، افزایش نور سبز در نور قرمز و آبی به طور قابل توجهی وزن تر، سطح برگ و ارتفاع گیاه نهالهای فلفل دلمهای را بهبود بخشید. در مقایسه با لامپ فلورسنت سفید سنتی، تحت شرایط نوری قرمز-سبز-آبی (R3:G2:B5)، Y[II]، qP و ETR نهالهای گوجهفرنگی «Okagi No. 1» به طور قابل توجهی بهبود یافتند. افزودن نور UV (100 میکرومول بر (متر مربع • ثانیه) نور آبی + 7٪ UV-A) به نور آبی خالص، سرعت طویل شدن ساقه آرگولا و خردل را به طور قابل توجهی کاهش داد، در حالی که افزودن نور فرابنفش (FR) برعکس بود. این همچنین نشان میدهد که علاوه بر نور قرمز و آبی، سایر کیفیتهای نور نیز نقش مهمی در فرآیند رشد و نمو گیاه دارند. اگرچه نه نور فرابنفش و نه نور فرابنفش منبع انرژی فتوسنتز نیستند، اما هر دو در فتومورفوژنز گیاه نقش دارند. نور فرابنفش با شدت بالا برای DNA و پروتئینهای گیاه و غیره مضر است. با این حال، نور فرابنفش پاسخهای استرس سلولی را فعال میکند و باعث ایجاد تغییراتی در رشد، مورفولوژی و نمو گیاه برای سازگاری با تغییرات محیطی میشود. مطالعات نشان دادهاند که R/FR پایینتر، واکنشهای اجتناب از سایه را در گیاهان القا میکند و منجر به تغییرات مورفولوژیکی در گیاهان، مانند طویل شدن ساقه، نازک شدن برگ و کاهش عملکرد ماده خشک میشود. ساقه باریک، ویژگی رشدی خوبی برای پرورش نهالهای قوی نیست. برای نهالهای عمومی سبزیجات برگدار و میوهای، نهالهای محکم، فشرده و الاستیک در حین حمل و نقل و کاشت مستعد مشکلات نیستند.
UV-A میتواند گیاهان نشاء خیار را کوتاهتر و فشردهتر کند و عملکرد پس از نشاء تفاوت معنیداری با شاهد ندارد؛ در حالی که UV-B اثر بازدارندگی بیشتری دارد و اثر کاهش عملکرد پس از نشاء قابل توجه نیست. مطالعات قبلی نشان دادهاند که UV-A رشد گیاه را مهار میکند و گیاهان را کوتوله میکند. اما شواهد رو به رشدی وجود دارد که نشان میدهد وجود UV-A، به جای سرکوب زیست توده محصول، در واقع آن را تقویت میکند. در مقایسه با نور پایه قرمز و سفید (R:W=2:3، PPFD برابر با 250 میکرومول بر (m2·s) است)، شدت تکمیلی در نور قرمز و سفید 10 وات بر متر مربع (حدود 10 میکرومول بر (m2·s)) است. UV-A کلم پیچ به طور قابل توجهی زیست توده، طول میانگره، قطر ساقه و عرض سایبان گیاه را در نشاءهای کلم پیچ افزایش داد، اما هنگامی که شدت UV از 10 وات بر متر مربع فراتر رفت، اثر تقویت ضعیف شد. مکمل روزانه ۲ ساعت UV-A (0.45 J/(m2•s)) میتواند به طور قابل توجهی ارتفاع گیاه، سطح لپه و وزن تر نهالهای گوجهفرنگی 'Oxheart' را افزایش دهد، در حالی که میزان H2O2 نهالهای گوجهفرنگی را کاهش میدهد. مشاهده میشود که محصولات مختلف به نور UV واکنشهای متفاوتی نشان میدهند، که ممکن است مربوط به حساسیت محصولات به نور UV باشد.
برای کشت نهالهای پیوندی، طول ساقه باید به طور مناسب افزایش یابد تا پیوند پایه تسهیل شود. شدتهای مختلف نور فرابنفش اثرات متفاوتی بر رشد نهالهای گوجهفرنگی، فلفل، خیار، کدو و هندوانه داشت. افزودن نور فرابنفش به میزان ۱۸.۹ میکرومول بر متر مربع در ثانیه در نور سفید سرد، طول هیپوکوتیل و قطر ساقه نهالهای گوجهفرنگی و فلفل را به طور قابل توجهی افزایش داد؛ نور فرابنفش به میزان ۳۴.۱ میکرومول بر متر مربع در ثانیه بهترین تأثیر را در افزایش طول هیپوکوتیل و قطر ساقه نهالهای خیار، کدو و هندوانه داشت؛ نور فرابنفش با شدت بالا (۵۳.۴ میکرومول بر متر مربع در ثانیه) بهترین تأثیر را بر این پنج سبزی داشت. طول هیپوکوتیل و قطر ساقه نهالها دیگر به طور قابل توجهی افزایش نیافت و شروع به نشان دادن روند نزولی کرد. وزن تازه نهالهای فلفل به طور قابل توجهی کاهش یافت، که نشان میدهد مقادیر اشباع FR پنج نهال سبزیجات همگی کمتر از 53.4 میکرومول بر (متر مربع • ثانیه) بود و مقدار FR به طور قابل توجهی کمتر از FR بود. تأثیرات بر رشد نهالهای سبزیجات مختلف نیز متفاوت است.
۲.۲ اثرات انتگرال نور روز مختلف بر فتومورفوژنز نهالهای سبزیجات
انتگرال نور روز (DLI) نشان دهنده کل مقدار فوتونهای فتوسنتزی دریافت شده توسط سطح گیاه در یک روز است که به شدت نور و زمان نور مربوط میشود. فرمول محاسبه DLI (mol/m2/day) = شدت نور [μmol/(m2•s)] × زمان نور روزانه (h) × 3600 × 10-6 است. در محیطی با شدت نور کم، گیاهان با طویل شدن طول ساقه و میانگره، افزایش ارتفاع گیاه، طول دمبرگ و سطح برگ و کاهش ضخامت برگ و میزان فتوسنتز خالص به محیط کم نور پاسخ میدهند. با افزایش شدت نور، به جز خردل، طول هیپوکوتیل و طویل شدن ساقه نهالهای آرگولا، کلم و کلم پیچ تحت کیفیت نور یکسان به طور قابل توجهی کاهش یافت. میتوان مشاهده کرد که تأثیر نور بر رشد و ریختزایی گیاه به شدت نور و گونه گیاهی مربوط میشود. با افزایش DLI (8.64 تا 28.8 مول بر متر مربع در روز)، نوع گیاه نهالهای خیار کوتاه، قوی و فشرده شد و وزن مخصوص برگ و محتوای کلروفیل به تدریج کاهش یافت. 6 تا 16 روز پس از کاشت نهالهای خیار، برگها و ریشهها خشک شدند. وزن به تدریج افزایش یافت و سرعت رشد به تدریج افزایش یافت، اما 16 تا 21 روز پس از کاشت، سرعت رشد برگها و ریشههای نهالهای خیار به طور قابل توجهی کاهش یافت. DLI افزایش یافته، سرعت فتوسنتز خالص نهالهای خیار را افزایش داد، اما پس از یک مقدار مشخص، سرعت فتوسنتز خالص شروع به کاهش کرد. بنابراین، انتخاب DLI مناسب و اتخاذ استراتژیهای نوری تکمیلی مختلف در مراحل مختلف رشد نهالها میتواند مصرف برق را کاهش دهد. محتوای قند محلول و آنزیم SOD در نهالهای خیار و گوجهفرنگی با افزایش شدت DLI افزایش یافت. وقتی شدت DLI از ۷.۴۷ مول بر متر مربع در روز به ۱۱.۲۶ مول بر متر مربع در روز افزایش یافت، محتوای قند محلول و آنزیم SOD در نهالهای خیار به ترتیب ۸۱.۰۳٪ و ۵۵.۵٪ افزایش یافت. تحت شرایط DLI یکسان، با افزایش شدت نور و کوتاه شدن زمان نور، فعالیت PSII نهالهای گوجهفرنگی و خیار مهار شد و انتخاب یک استراتژی نوری تکمیلی با شدت نور کم و مدت زمان طولانی، برای پرورش شاخص نهال بالا و راندمان فتوشیمیایی نهالهای خیار و گوجهفرنگی مفیدتر بود.
در تولید نهالهای پیوندی، محیط کمنور ممکن است منجر به کاهش کیفیت نهالهای پیوندی و افزایش زمان بهبودی شود. شدت نور مناسب نه تنها میتواند توانایی اتصال محل بهبودی پیوندی را افزایش داده و شاخص نهالهای قوی را بهبود بخشد، بلکه میتواند موقعیت گره گلهای ماده را کاهش داده و تعداد گلهای ماده را افزایش دهد. در کارخانههای گیاهپروری، DLI 2.5-7.5 مول بر متر مربع در روز برای تأمین نیازهای بهبودی نهالهای پیوندی گوجهفرنگی کافی بود. فشردگی و ضخامت برگ نهالهای پیوندی گوجهفرنگی با افزایش شدت DLI به طور قابل توجهی افزایش یافت. این نشان میدهد که نهالهای پیوندی برای بهبودی به شدت نور بالایی نیاز ندارند. بنابراین، با در نظر گرفتن مصرف برق و محیط کاشت، انتخاب شدت نور مناسب به بهبود مزایای اقتصادی کمک خواهد کرد.
۳. اثرات محیط نور LED بر مقاومت به تنش در نهالهای سبزیجات
گیاهان سیگنالهای نوری خارجی را از طریق گیرندههای نوری دریافت میکنند که باعث سنتز و تجمع مولکولهای سیگنال در گیاه میشود و در نتیجه رشد و عملکرد اندامهای گیاهی را تغییر میدهد و در نهایت مقاومت گیاه را در برابر استرس بهبود میبخشد. کیفیتهای مختلف نور تأثیر خاصی بر بهبود تحمل به سرما و تحمل به شوری نهالها دارد. به عنوان مثال، هنگامی که نهالهای گوجهفرنگی به مدت 4 ساعت در شب با نور مکمل تغذیه شدند، در مقایسه با تیمار بدون نور مکمل، نور سفید، نور قرمز، نور آبی و نور قرمز و آبی توانست نفوذپذیری الکترولیت و محتوای MDA نهالهای گوجهفرنگی را کاهش داده و تحمل به سرما را بهبود بخشد. فعالیتهای SOD، POD و CAT در نهالهای گوجهفرنگی تحت تیمار نسبت قرمز-آبی 8:2 به طور قابل توجهی بالاتر از سایر تیمارها بود و ظرفیت آنتیاکسیدانی و تحمل به سرمای بالاتری داشتند.
تأثیر UV-B بر رشد ریشه سویا عمدتاً بهبود مقاومت گیاه در برابر تنش با افزایش محتوای NO و ROS ریشه، از جمله مولکولهای سیگنالینگ هورمونی مانند ABA، SA و JA، و مهار توسعه ریشه با کاهش محتوای IAA، CTK و GA است. گیرنده نوری UV-B، UVR8، نه تنها در تنظیم ریختزایی نوری نقش دارد، بلکه نقش کلیدی در تنش UV-B نیز ایفا میکند. در نهالهای گوجهفرنگی، UVR8 واسطه سنتز و تجمع آنتوسیانینها است و نهالهای گوجهفرنگی وحشی سازگار با UV توانایی خود را برای مقابله با تنش UV-B با شدت بالا بهبود میبخشند. با این حال، سازگاری UV-B با تنش خشکی ناشی از Arabidopsis به مسیر UVR8 بستگی ندارد، که نشان میدهد UV-B به عنوان یک پاسخ متقاطع ناشی از سیگنال از مکانیسمهای دفاعی گیاه عمل میکند، به طوری که انواع هورمونها به طور مشترک در مقاومت در برابر تنش خشکی دخیل هستند و توانایی جمعآوری ROS را افزایش میدهند.
هم طویل شدن هیپوکوتیل یا ساقه گیاه ناشی از کمبود آب (FR) و هم سازگاری گیاهان با تنش سرما توسط هورمونهای گیاهی تنظیم میشوند. بنابراین، "اثر اجتناب از سایه" ناشی از کمبود آب با سازگاری گیاهان با سرما مرتبط است. آزمایشکنندگان، نهالهای جو را ۱۸ روز پس از جوانهزنی به مدت ۱۰ روز در دمای ۱۵ درجه سانتیگراد، و سپس به مدت ۷ روز در دمای ۵ درجه سانتیگراد و با افزودن کمبود آب، تغذیه کردند و دریافتند که در مقایسه با تیمار نور سفید، کمبود آب مقاومت به سرمای نهالهای جو را افزایش میدهد. این فرآیند با افزایش محتوای ABA و IAA در نهالهای جو همراه است. انتقال بعدی نهالهای جو پیش تیمار شده با کمبود آب در دمای ۱۵ درجه سانتیگراد به دمای ۵ درجه سانتیگراد و ادامه تغذیه کمبود آب به مدت ۷ روز منجر به نتایج مشابه دو تیمار فوق شد، اما با کاهش پاسخ ABA. گیاهان با مقادیر مختلف R:FR، بیوسنتز فیتوهورمونها (GA، IAA، CTK و ABA) را کنترل میکنند که در تحمل به شوری گیاه نیز نقش دارند. تحت تنش شوری، محیط نوری با نسبت کم R:FR میتواند ظرفیت آنتیاکسیدانی و فتوسنتزی نهالهای گوجهفرنگی را بهبود بخشد، تولید ROS و MDA را در نهالها کاهش دهد و تحمل به شوری را بهبود بخشد. هم تنش شوری و هم مقدار کم R:FR (R:FR=0.8) بیوسنتز کلروفیل را مهار کردند، که ممکن است مربوط به تبدیل مسدود شده PBG به UroIII در مسیر سنتز کلروفیل باشد، در حالی که محیط کم R:FR میتواند به طور موثری اختلال ناشی از تنش شوری در سنتز کلروفیل را کاهش دهد. این نتایج نشاندهنده همبستگی معنیدار بین فیتوکرومها و تحمل به شوری است.
علاوه بر محیط نوری، عوامل محیطی دیگری نیز بر رشد و کیفیت نهالهای سبزیجات تأثیر میگذارند. به عنوان مثال، افزایش غلظت CO2، حداکثر مقدار اشباع نور Pn (Pnmax) را افزایش میدهد، نقطه جبران نور را کاهش میدهد و راندمان استفاده از نور را بهبود میبخشد. افزایش شدت نور و غلظت CO2 به بهبود محتوای رنگدانههای فتوسنتزی، راندمان مصرف آب و فعالیت آنزیمهای مربوط به چرخه کالوین کمک میکند و در نهایت به راندمان فتوسنتزی بالاتر و تجمع زیست توده نهالهای گوجه فرنگی دست مییابد. وزن خشک و فشردگی نهالهای گوجه فرنگی و فلفل با DLI همبستگی مثبت داشت و تغییر دما نیز بر رشد تحت همان تیمار DLI تأثیر گذاشت. محیط 23 تا 25 درجه سانتیگراد برای رشد نهالهای گوجه فرنگی مناسبتر بود. با توجه به دما و شرایط نوری، محققان روشی را برای پیشبینی نرخ رشد نسبی فلفل بر اساس مدل توزیع بات توسعه دادند که میتواند راهنمایی علمی برای تنظیم محیطی تولید نهال پیوندی فلفل ارائه دهد.
بنابراین، هنگام طراحی یک طرح تنظیم نور در تولید، نه تنها عوامل محیط نوری و گونههای گیاهی باید در نظر گرفته شوند، بلکه عوامل کشت و مدیریت مانند تغذیه نهال و مدیریت آب، محیط گاز، دما و مرحله رشد نهال نیز باید در نظر گرفته شوند.
۴. مشکلات و چشماندازها
اولاً، تنظیم نور نشاء سبزیجات یک فرآیند پیچیده است و تأثیرات شرایط نوری مختلف بر انواع مختلف نشاء سبزیجات در محیط کارخانه تولید گیاه باید به تفصیل مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. این بدان معناست که برای دستیابی به هدف تولید نشاء با راندمان بالا و کیفیت بالا، به کاوش مداوم برای ایجاد یک سیستم فنی بالغ نیاز است.
ثانیاً، اگرچه میزان مصرف برق منبع نور LED نسبتاً بالا است، اما مصرف برق برای روشنایی گیاه، مصرف اصلی انرژی برای کشت نهال با استفاده از نور مصنوعی است. مصرف انرژی هنگفت کارخانههای تولید گیاه هنوز هم مانعی بر سر راه توسعه کارخانههای تولید گیاه است.
در نهایت، با کاربرد گسترده نورپردازی گیاهان در کشاورزی، انتظار میرود هزینه چراغهای گیاهی LED در آینده به میزان قابل توجهی کاهش یابد. در مقابل، افزایش هزینههای نیروی کار، به ویژه در دوران پس از همهگیری، کمبود نیروی کار، روند مکانیزاسیون و اتوماسیون تولید را ارتقا خواهد داد. در آینده، مدلهای کنترل مبتنی بر هوش مصنوعی و تجهیزات تولید هوشمند به یکی از فناوریهای اصلی برای تولید نشاء سبزیجات تبدیل خواهند شد و به توسعه فناوری نشاء کارخانهای گیاهان ادامه خواهند داد.
نویسندگان: Jiehui Tan، Houcheng Liu
منبع مقاله: حساب کاربری ویچت شرکت فناوری مهندسی کشاورزی (باغبانی گلخانهای)
زمان ارسال: ۲۲ فوریه ۲۰۲۲