فناوری مهندسی کشاورزی باغبانی گلخانه ایمنتشر شده در 17: 30 در 14 اکتبر 2022 در پکن

با افزایش مداوم جمعیت جهانی ، تقاضای مردم برای غذا روز به روز در حال افزایش است و نیازهای بیشتری برای تغذیه و ایمنی مواد غذایی مطرح می شود. کشت محصولات زراعی با بازده و با کیفیت بالا وسیله ای مهم برای حل مشکلات غذایی است. با این حال ، روش تولید سنتی برای کشت انواع عالی ، که پیشرفت پرورش را محدود می کند ، مدت زمان زیادی طول می کشد. برای محصولات سالانه خود گرده افشانی ، ممکن است 10 ~ 15 سال از عبور والدین اولیه تا تولید تنوع جدید طول بکشد. بنابراین ، برای سرعت بخشیدن به پیشرفت تولید محصولات زراعی ، بهبود راندمان پرورش و کوتاه کردن زمان تولید ضروری است.

پرورش سریع به معنای به حداکثر رساندن سرعت رشد گیاهان ، تسریع گلدهی و ثمربخش و کوتاه کردن چرخه پرورش با کنترل شرایط محیطی در یک اتاق رشد محیط کاملاً بسته است. کارخانه کارخانه یک سیستم کشاورزی است که می تواند از طریق کنترل محیطی با دقت بالا در امکانات ، تولید محصولات زراعی بالا را بدست آورد و یک محیط ایده آل برای پرورش سریع است. شرایط محیط کاشت مانند نور ، دما ، رطوبت و غلظت CO2 در کارخانه نسبتاً قابل کنترل است و تحت تأثیر آب و هوای خارجی قرار نمی گیرند. در شرایط محیطی کنترل شده ، بهترین شدت نور ، زمان نور و دما می تواند فرآیندهای مختلف فیزیولوژیکی گیاهان ، به ویژه فتوسنتز و گلدهی را تسریع کند ، بنابراین زمان تولید رشد محصول را کوتاه می کند. استفاده از فناوری کارخانه کارخانه برای کنترل رشد و توسعه محصولات زراعی ، برداشت میوه ها از قبل ، تا زمانی که چند دانه با توانایی جوانه زنی می تواند نیازهای پرورش را برآورده کند.

Photoperiod ، عامل اصلی محیطی مؤثر بر چرخه رشد محصول

چرخه نور به متناوب دوره نور و دوره تاریک در یک روز اشاره دارد. چرخه نور عامل مهمی است که بر رشد ، توسعه ، گلدهی و باروری محصولات زراعی تأثیر می گذارد. با سنجش تغییر چرخه نور ، محصولات زراعی می توانند از رشد رویشی به رشد تولید مثل و گلدهی کامل و ثمربخش تغییر کنند. انواع مختلف محصول و ژنوتیپ پاسخ های فیزیولوژیکی متفاوتی به تغییرات فوتوپریود دارند. گیاهان خورشیدی طولانی ، هنگامی که زمان آفتاب از طول آفتاب بحرانی فراتر رود ، معمولاً با طولانی شدن نورپرداز مانند جو دوسر ، گندم و جو ، زمان گلدهی شتاب می یابد. گیاهان خنثی ، صرف نظر از فتوپریود ، مانند برنج ، ذرت و خیار شکوفا می شوند. گیاهان کوتاه مدت ، مانند پنبه ، سویا و ارزن ، برای شکوفا شدن به نورپردازی پایین تر از طول آفتاب بحرانی نیاز دارند. در شرایط محیط مصنوعی 8H نور و دمای بالا 30 ℃ ، زمان گلدهی آمارانت بیش از 40 روز زودتر از آن در محیط میدان است. تحت درمان چرخه نور 16/8 ساعت (نور/تاریکی) ، همه هفت ژنوتیپ جو در اوایل شکوفا شدند: فرانکلین (36 روز) ، گایردنر (35 روز) ، جیمت (33 روز) ، فرمانده (30 روز) ، ناوگان (29 روزها) ، بودین (26 روز) و لاکر (25 روز).

در زیر محیط مصنوعی ، دوره رشد گندم را می توان با استفاده از فرهنگ جنین برای به دست آوردن نهال ها کوتاه کرد و سپس به مدت 16 ساعت تابش کرد و 8 نسل هر ساله قابل تولید است. دوره رشد نخود فرنگی از 143 روز در محیط میدانی به 67 روز در گلخانه مصنوعی با نور 16 ساعت کوتاه شد. با طولانی تر شدن فوتوپریود به 20h و ترکیب آن با 21 درجه سانتیگراد در دمای 16 درجه سانتیگراد (روز/شب) ، دوره رشد نخود فرنگی را می توان به 68 روز کوتاه کرد و میزان تنظیم بذر 97.8 ٪ است. تحت شرایط محیط کنترل شده ، پس از 20 ساعت درمان فوتوپریود ، 32 روز از کاشت تا گلدهی طول می کشد ، و کل دوره رشد 62-71 روز است که بیش از 30 روز از شرایط مزرعه کوتاه تر است. تحت شرایط گلخانه مصنوعی با 22H Photoperiod ، زمان گلدهی گندم ، جو ، تجاوز و نخود فرنگی به طور متوسط ​​22 ، 64 ، 73 و 33 روز کوتاه می شود. همراه با برداشت اولیه بذرها ، میزان جوانه زنی بذرهای برداشت اولیه می تواند به ترتیب به ترتیب به 92 ٪ ، 98 ٪ ، 89 ٪ و 94 ٪ برسد که به طور کامل می تواند نیازهای پرورش را برآورده کند. سریعترین گونه ها می توانند به طور مداوم 6 نسل (گندم) و 7 نسل (گندم) تولید کنند. در شرایط نوری 22 ساعته ، زمان گلدهی جو دوسر 11 روز کاهش می یابد و 21 روز پس از گلدهی ، حداقل 5 دانه زنده می تواند تضمین شود و پنج نسل هر سال به طور مداوم پخش می شوند. در گلخانه مصنوعی با روشنایی 22 ساعته ، دوره رشد عدس به 115 روز کوتاه می شود و آنها می توانند برای 3-4 نسل در سال تولید مثل کنند. تحت شرط نورپردازی مداوم 24 ساعته در گلخانه های مصنوعی ، چرخه رشد بادام زمینی از 145 روز به 89 روز کاهش می یابد و می تواند برای 4 نسل در یک سال پخش شود.

کیفیت نور

نور نقش مهمی در رشد و رشد گیاهان دارد. نور می تواند گلدهی را با تأثیرگذاری بر بسیاری از گیرنده های نور کنترل کند. نسبت چراغ قرمز (R) به نور آبی (B) برای گلدهی محصول بسیار مهم است. طول موج چراغ قرمز از 700 ~ 700 نانومتر حاوی اوج جذب کلروفیل 660 نانومتر است که می تواند به طور موثری فتوسنتز را ترویج کند. طول موج نور آبی از 500 نانومتر 400 ~ 400 نانومتر بر فوتوتروپیسم گیاه ، باز شدن روزنه و رشد نهال تأثیر می گذارد. در گندم ، نسبت نور قرمز به نور آبی در حدود 1 است که می تواند در اولین مورد باعث گلدهی شود. تحت کیفیت نور R: B = 4: 1 ، دوره رشد انواع سویا میانه و اواخر سویا از 120 روز به 63 روز کوتاه شد و ارتفاع گیاه و زیست توده تغذیه ای کاهش یافت ، اما عملکرد بذر تحت تأثیر قرار نگرفت. ، که می تواند حداقل یک دانه در هر گیاه را برآورده کند و میانگین جوانه زنی دانه های نابالغ 81.7 ٪ بود. تحت شرایط 10H روشنایی و مکمل نور آبی ، گیاهان سویا 23 روز پس از کاشت ، شکوفا شدند و در طی 77 روز بلوغ شدند و می توانند برای 5 نسل در یک سال تولید مثل شوند.

نسبت چراغ قرمز به نور قرمز بسیار قرمز (FR) نیز بر گل گیاهان تأثیر می گذارد. رنگدانه های حساس به دو شکل وجود دارد: جذب نور قرمز بسیار قرمز (PFR) و جذب نور قرمز (PR). با نسبت R: FR ، رنگدانه های حساس به نور از PFR به PR تبدیل می شوند ، که منجر به شکوفایی گیاهان طولانی می شود. استفاده از چراغ های LED برای تنظیم مناسب R: FR (1.07 ~ 66) می تواند ارتفاع گیاه را افزایش دهد ، شکوفه گیاهان طولانی روز (مانند شکوه صبح و اسنپدراگون) را ترویج کند و از گلدان گیاهان کوتاه مدت (مانند Marigold جلوگیری کند. ). هنگامی که R: FR از 3.1 بیشتر است ، زمان گلدار عدس به تأخیر می افتد. کاهش R: FR به 1.9 می تواند بهترین اثر گلدهی را بدست آورد و می تواند در 31 روز پس از کاشت شکوفا شود. تأثیر چراغ قرمز بر مهار گلدهی توسط رنگدانه های حساس نورپردازی واسطه می شود. مطالعات خاطرنشان كردند كه وقتی R: FR از 3.5 بالاتر است ، زمان گل پنج گیاه حبوبات (نخود ، نخود ، لوبیا پهن ، عدس و لوپین) به تأخیر می افتد. در برخی از ژنوتیپ های Amaranth و برنج ، از نور دور قرمز به ترتیب 10 روز و 20 روز برای پیشرفت گل استفاده می شود.

شرکت کود₂

CO₂منبع اصلی کربن فتوسنتز است. CO غلظت بالا₂معمولاً می تواند رشد و تولید مثل سالانه C3 را ارتقا بخشد ، در حالی که غلظت کم₂ممکن است به دلیل محدودیت کربن ، رشد و تولید مثل را کاهش دهد. به عنوان مثال ، راندمان فتوسنتزی گیاهان C3 مانند برنج و گندم با افزایش CO افزایش می یابد₂سطح ، و در نتیجه افزایش زیست توده و گلدهی زودرس. به منظور تحقق تأثیر مثبت CO₂افزایش غلظت ، ممکن است بهینه سازی آب و مواد مغذی لازم باشد. بنابراین ، تحت شرط سرمایه گذاری نامحدود ، هیدروپونیک می تواند پتانسیل رشد گیاهان را به طور کامل آزاد کند. کم₂غلظت زمان گلدهی Arabidopsis thaliana را به تاخیر انداخت ، در حالی که High CO₂غلظت زمان گلدهی برنج را تسریع کرد ، دوره رشد برنج را به 3 ماه کوتاه کرد و 4 نسل در سال پخش شد. با مکمل شرکت₂به 785.7μmol/mol در جعبه رشد مصنوعی ، چرخه پرورش انواع سویا "Enrei" به 70 روز کوتاه شد و می تواند در یک سال 5 نسل ایجاد کند. وقتی شرکت₂غلظت به 550μmol/mol افزایش یافت ، گل Cajanus cajan به مدت 8 ~ 9 روز به تأخیر افتاد و تنظیم میوه و زمان رسیدن نیز به مدت 9 روز به تأخیر افتاد. Cajanus cajan قند نامحلول را در CO بالا جمع کرد₂غلظت ، که ممکن است بر انتقال سیگنال گیاهان تأثیر بگذارد و گلدهی را به تأخیر بیندازد. علاوه بر این ، در اتاق رشد با افزایش CO₂تعداد و کیفیت گلهای سویا افزایش می یابد ، که منجر به هیبریداسیون می شود و میزان هیبریداسیون آن بسیار بیشتر از سویا است که در این زمینه رشد می کنند.

چشم اندازهای آینده

کشاورزی مدرن می تواند با استفاده از تولید جایگزین و پرورش تسهیلات ، روند پرورش محصولات زراعی را سرعت بخشد. با این حال ، برخی از کاستی ها در این روش ها وجود دارد ، مانند الزامات سختگیرانه جغرافیایی ، مدیریت گران قیمت کار و شرایط طبیعی ناپایدار ، که نمی توانند برداشت موفقیت آمیز بذر را تضمین کنند. پرورش تسهیلات تحت تأثیر شرایط آب و هوایی است و زمان افزودن نسل محدود است. با این حال ، پرورش نشانگر مولکولی تنها انتخاب و تعیین صفات هدف پرورش را تسریع می کند. در حال حاضر ، فناوری پرورش سریع در Gramineae ، Leguminosae ، Cruciferae و سایر محصولات زراعی استفاده شده است. با این حال ، تولید سریع کارخانه کارخانه گیاهان کاملاً از تأثیر شرایط آب و هوایی خلاص می شود و می تواند محیط رشد را با توجه به نیازهای رشد و توسعه گیاهان تنظیم کند. ترکیبی از فناوری سریع تولید کارخانه کارخانه با پرورش سنتی ، پرورش نشانگر مولکولی و سایر روشهای پرورش به طور مؤثر ، تحت شرایط پرورش سریع ، زمان لازم برای به دست آوردن خطوط هموزیگوت پس از هیبریداسیون می تواند کاهش یابد و در عین حال نسل های اولیه می توانند باشند برای کوتاه کردن زمان مورد نیاز برای به دست آوردن صفات ایده آل و نسل های پرورش انتخاب شده است.

محدودیت اصلی فناوری سریع پرورش گیاه در کارخانه ها این است که شرایط محیطی مورد نیاز برای رشد و توسعه محصولات مختلف کاملاً متفاوت است و برای به دست آوردن شرایط محیطی برای پرورش سریع محصولات زراعی هدف ، مدت زمان طولانی طول می کشد. در عین حال ، به دلیل هزینه بالای ساخت و ساز کارخانه کارخانه ، انجام آزمایش پرورش افزودنی در مقیاس بزرگ ، که اغلب منجر به عملکرد بذر محدود می شود ، دشوار است ، که ممکن است ارزیابی شخصیت زمینه پیگیری را محدود کند. با پیشرفت تدریجی و بهبود تجهیزات و فناوری کارخانه کارخانه ، هزینه ساخت و بهره برداری کارخانه کارخانه به تدریج کاهش می یابد. می توان با ترکیب مؤثر فناوری تولید سریع کارخانه گیاه با سایر تکنیک های پرورش ، بهینه سازی فناوری سریع پرورش و کوتاه کردن چرخه پرورش و کوتاه کردن چرخه پرورش.

پایان

اطلاعات استناد شده

لیو کایژ ، لیو هوچنگ. پیشرفت تحقیق از فناوری تولید سریع کارخانه گیاهان [J]. فناوری مهندسی کشاورزی ، 2022،42 (22): 46-49.