Teknologjia e Inxhinierisë Bujqësore të Hortikulturës serëBotuar në 17: 30 më 14 tetor 2022 në Pekin

Me rritjen e vazhdueshme të popullsisë globale, kërkesa e njerëzve për ushqim po rritet dita ditës, dhe kërkesat më të larta paraqiten për ushqimin e ushqimit dhe sigurinë. Kultivimi i të lashtave me prodhim të lartë dhe me cilësi të lartë është një mjet i rëndësishëm për të zgjidhur problemet e ushqimit. Sidoqoftë, metoda tradicionale e mbarështimit kërkon një kohë të gjatë për të kultivuar varietete të shkëlqyera, gjë që kufizon përparimin e mbarështimit. Për të lashtat vjetore vetë-polenuese, mund të duhen 10 ~ 15 vjet nga kalimi fillestar i prindërve në prodhimin e një larmie të re. Prandaj, për të shpejtuar përparimin e mbarështimit të të korrave, është urgjente të përmirësohet efikasiteti i mbarështimit dhe shkurtimin e kohës së gjenerimit.

Mbarështimi i shpejtë do të thotë të maksimizoni shkallën e rritjes së bimëve, të përshpejtoni lulëzimin dhe frutat, dhe të shkurtoni ciklin e mbarështimit duke kontrolluar kushtet e mjedisit në një dhomë të mbyllur plotësisht të mbyllur të mjedisit. Fabrika e bimëve është një sistem bujqësor që mund të arrijë prodhimin e të korrave me efikasitet të lartë përmes kontrollit mjedisor me precizion të lartë në lehtësira, dhe është një mjedis ideal për mbarështim të shpejtë. Kushtet e mjedisit të mbjelljes si drita, temperatura, lagështia dhe përqendrimi i CO2 në fabrikë janë relativisht të kontrollueshme, dhe nuk preken ose më pak preken nga klima e jashtme. Në kushte të kontrolluara mjedisore, intensiteti më i mirë i dritës, koha dhe temperatura e dritës mund të përshpejtojnë procese të ndryshme fiziologjike të bimëve, veçanërisht fotosintezës dhe lulëzimit, duke shkurtuar kështu kohën e gjenerimit të rritjes së të korrave. Duke përdorur teknologjinë e fabrikës së bimëve për të kontrolluar rritjen dhe zhvillimin e të korrave, korrja e frutave paraprakisht, për sa kohë që disa fara me aftësi mbirjeje mund të plotësojnë nevojat e mbarështimit.

Photoperiod, faktori kryesor mjedisor që ndikon në ciklin e rritjes së të korrave

Cikli i dritës i referohet alternimit të periudhës së dritës dhe periudhës së errët në ditë. Cikli i dritës është një faktor i rëndësishëm që ndikon në rritjen, zhvillimin, lulëzimin dhe frytjen e të lashtave. Duke ndjerë ndryshimin e ciklit të dritës, të lashtat mund të ndryshojnë nga rritja vegjetative në rritjen riprodhuese dhe lulëzimin e plotë dhe frutat. Varietete të ndryshme të të korrave dhe gjenotipet kanë përgjigje të ndryshme fiziologjike ndaj ndryshimeve të fotoperiodit. Bimët me diell të gjatë, pasi koha e diellit të tejkalojë gjatësinë kritike të diellit, koha e lulëzimit zakonisht përshpejtohet nga zgjatja e fotoperiodit, siç janë tërshëra, gruri dhe elbi. Bimët neutrale, pavarësisht nga fotoperiodi, do të lulëzojnë, të tilla si orizi, misri dhe kastraveci. Bimët e ditës së shkurtër, të tilla si pambuku, soja dhe mileti, kanë nevojë për fotoperiod më të ulët se gjatësia kritike e diellit për të lulëzuar. Në kushtet e mjedisit artificial me dritë 8h dhe temperaturë të lartë 30 ,, koha e lulëzimit të amarantit është më shumë se 40 ditë më parë se ajo në mjedisin në terren. Nën trajtimin e ciklit të dritës 16/8 orë (të lehta/të errëta), të shtatë gjenotipet e elbit lulëzuan herët: Franklin (36 ditë), Gairdner (35 ditë), Gimmett (33 ditë), Komandant (30 ditë), flotë (29 ditë), Baudin (26 ditë) dhe Lockyer (25 ditë).

Nën mjedisin artificial, periudha e rritjes së grurit mund të shkurtohet duke përdorur kulturën e embrionit për të marrë fidanë, dhe më pas rrezatimi për 16 orë, dhe 8 breza mund të prodhohen çdo vit. Periudha e rritjes së bizeles u shkurtua nga 143 ditë në mjedisin në terren në 67 ditë në serën artificiale me dritë 16h. Duke zgjatur më tej fotoperiodin në 20 orë dhe duke e kombinuar atë me 21 ° C/16 ° C (ditë/natë), periudha e rritjes së bizeles mund të shkurtohet në 68 ditë, dhe shkalla e vendosjes së farës është 97.8%. Nën gjendjen e mjedisit të kontrolluar, pas 20 orësh trajtim fotoperiodi, duhen 32 ditë nga mbjellja në lulëzim, dhe e gjithë periudha e rritjes është 62-71 ditë, që është më e shkurtër se ajo në kushte fushore për më shumë se 30 ditë. Nën gjendjen e serrës artificiale me fotoperiod 22h, koha e lulëzimit të grurit, elbit, përdhunimit dhe qiqrave është shkurtuar me 22, 64, 73 dhe 33 ditë mesatarisht, përkatësisht. Kombinuar me korrjen e hershme të farave, normat e mbirjes së farave të korrjes së hershme mund të arrijnë 92%, 98%, 89% dhe 94% mesatarisht, përkatësisht, të cilat mund të plotësojnë plotësisht nevojat e mbarështimit. Varieteteve më të shpejta mund të prodhojnë vazhdimisht 6 gjenerata (grurë) dhe 7 gjenerata (grurë). Nën gjendjen e fotoperiodit 22-orësh, koha e lulëzimit të tërshërës u zvogëlua për 11 ditë, dhe 21 ditë pas lulëzimit, të paktën 5 fara të zbatueshme mund të garantohen, dhe pesë gjenerata mund të përhapeshin vazhdimisht çdo vit. Në serën artificiale me ndriçim 22-orësh, periudha e rritjes së thjerrëzave është shkurtuar në 115 ditë, dhe ato mund të riprodhojnë për 3-4 breza në vit. Nën gjendjen e ndriçimit të vazhdueshëm 24-orësh në serën artificiale, cikli i rritjes së kikirikut zvogëlohet nga 145 ditë në 89 ditë, dhe mund të përhapet për 4 breza në një vit.

Cilësi e lehtë

Drita luan një rol jetësor në rritjen dhe zhvillimin e bimëve. Drita mund të kontrollojë lulëzimin duke prekur shumë fotoreceptorë. Raporti i dritës së kuqe (R) me dritën blu (B) është shumë i rëndësishëm për lulëzimin e të korrave. Gjatësia e valës së dritës së kuqe prej 600 ~ 700NM përmban kulmin e thithjes së klorofilit prej 660Nm, i cili mund të promovojë në mënyrë efektive fotosintezën. Gjatësia e valës së dritës blu prej 400 ~ 500nm do të ndikojë në fotottropizmin e bimëve, hapjen stomatale dhe rritjen e fidanëve. Në grurë, raporti i dritës së kuqe me dritën blu është rreth 1, gjë që mund të shkaktojë lulëzimin sa më shpejt. Nën cilësinë e dritës së R: B = 4: 1, periudha e rritjes së varieteteve të sojës së mesme dhe të vonë u shkurtua nga 120 ditë në 63 ditë, dhe lartësia e bimës dhe biomasa ushqyese u zvogëluan, por rendimenti i farës nuk u prek , e cila mund të kënaqë të paktën një farë për bimë, dhe shkalla mesatare e mbirjes së farave të papjekura ishte 81.7%. Nën gjendjen e ndriçimit 10h dhe shtesë të dritës blu, bimët e sojës u bënë të shkurtra dhe të forta, lulëzuan 23 ditë pas mbjelljes, pjekur brenda 77 ditëve dhe mund të riprodhonin për 5 breza në një vit.

Raporti i dritës së kuqe me dritën e kuqe të largët (FR) ndikon gjithashtu në lulëzimin e bimëve. Pigmente fotosensitive ekzistojnë në dy forma: thithja e dritës së kuqe larg (PFR) dhe thithja e dritës së kuqe (PR). Në një raport të ulët R: FR, pigmentet fotosensitive shndërrohen nga PFR në PR, gjë që çon në lulëzimin e bimëve të ditës së gjatë. Përdorimi i dritave LED për të rregulluar R: FR: FR (0.66 ~ 1.07) mund të rrisë lartësinë e bimëve, të promovojë lulëzimin e bimëve të ditës së gjatë (siç janë lavdia e mëngjesit dhe Snapdragon), dhe të pengojnë lulëzimin e bimëve të ditës së shkurtër (siç është marigold ). Kur R: FR është më e madhe se 3.1, koha e lulëzimit të thjerrëzave vonohet. Reduktimi i R: FR në 1.9 mund të marrë efektin më të mirë të lulëzimit, dhe mund të lulëzojë në ditën e 31 -të pas mbjelljes. Efekti i dritës së kuqe në frenimin e lulëzimit ndërmjetësohet nga PR Pigment Pigment. Studimet kanë theksuar se kur R: FR është më e lartë se 3.5, koha e lulëzimit të pesë bimëve bishtajore (bizele, qiqra, fasule e gjerë, thjerrëza dhe lupine) do të vonohet. Në disa gjenotipe të amarantit dhe orizit, drita shumë e kuqe përdoret për të përparuar lulëzimin përkatësisht me 10 ditë dhe 20 ditë.

CO₂

CO₂është burimi kryesor i karbonit i fotosintezës. Bashkëpunim i lartë i përqendrimit₂Zakonisht mund të promovojë rritjen dhe riprodhimin e vjetorit C3, ndërsa CO i përqendrimit të ulët₂mund të zvogëlojë rendimentin e rritjes dhe riprodhimit për shkak të kufizimit të karbonit. Për shembull, efikasiteti fotosintetik i bimëve C3, siç është orizi dhe gruri, rritet me rritjen e CO₂niveli, duke rezultuar në rritjen e biomasës dhe lulëzimit të hershëm. Në mënyrë që të realizohet ndikimi pozitiv i CO₂Rritja e përqendrimit, mund të jetë e nevojshme të optimizohet furnizimi i ujit dhe lëndëve ushqyese. Prandaj, nën gjendjen e investimeve të pakufizuara, hidroponika mund të lëshojë plotësisht potencialin e rritjes së bimëve. Bashkë₂Përqendrimi vonoi kohën e lulëzimit të Arabidopsis thaliana, ndërsa bashkëpunimi i lartë₂Përqendrimi përshpejtoi kohën e lulëzimit të orizit, shkurtoi periudhën e rritjes së orizit në 3 muaj dhe përhapi 4 breza në vit. Duke plotësuar bashkë₂Në 785.7 μmol/mol Në kutinë e rritjes artificiale, cikli i shumimit të shumëllojshmërisë së sojës 'Enrei' u shkurtua në 70 ditë, dhe mund të krijonte 5 breza në një vit. Kur bashkëpunimi₂Përqendrimi u rrit në 550 μmol/mol, lulëzimi i Cajanus Cajan u vonua për 8 ~ 9 ditë, dhe përcaktimi i frutave dhe koha e pjekjes u vonuan gjithashtu për 9 ditë. Cajanus Cajan grumbulloi sheqer të patretshëm në bashkë₂përqendrimi, i cili mund të ndikojë në transmetimin e sinjalit të bimëve dhe të vonojë lulëzimin. Përveç kësaj, në dhomën e rritjes me CO të rritur₂, numri dhe cilësia e luleve të sojës rriten, e cila është e favorshme për hibridizimin, dhe shkalla e tij e hibridizimit është shumë më e lartë se ajo e sojës të rritur në këtë fushë.

Perspektivat e ardhshme

Bujqësia moderne mund të shpejtojë procesin e mbarështimit të bimëve me anë të mbarështimit alternative dhe mbarështimit të objekteve. Sidoqoftë, ka disa mangësi në këto metoda, të tilla si kërkesa të rrepta gjeografike, menaxhim të shtrenjtë të punës dhe kushte natyrore të paqëndrueshme, të cilat nuk mund të garantojnë korrjen e suksesshme të farës. Mbarështimi i objektit ndikohet nga kushtet klimatike, dhe koha për shtesë të gjenerimit është e kufizuar. Sidoqoftë, rritja e shënuesve molekulare vetëm përshpejton zgjedhjen dhe përcaktimin e tipareve të synuara të mbarështimit. Aktualisht, teknologjia e shpejtë e mbarështimit është aplikuar në Gramineae, Leguminosae, Cruciferae dhe të lashtat e tjera. Sidoqoftë, mbarështimi i shpejtë i gjenerimit të fabrikës së bimëve heq qafe plotësisht ndikimin e kushteve klimatike dhe mund të rregullojë mjedisin e rritjes sipas nevojave të rritjes dhe zhvillimit të bimëve. Kombinimi i teknologjisë së shpejtë të mbarështimit të fabrikës së bimëve me mbarështimin tradicional, mbarështimin e shënuesve molekularë dhe metodat e tjera të mbarështimit në mënyrë efektive, nën gjendjen e mbarështimit të shpejtë, kohën e nevojshme për të marrë linja homozigoze pas hibridizimit mund të zvogëlohet, dhe në të njëjtën kohë, gjeneratat e hershme mund të jenë Zgjedhur për të shkurtuar kohën e nevojshme për të marrë tipare ideale dhe breza të mbarështimit.

Kufizimi kryesor i teknologjisë së shpejtë të mbarështimit të bimëve në fabrika është se kushtet mjedisore të kërkuara për rritjen dhe zhvillimin e të lashtave të ndryshme janë mjaft të ndryshme, dhe kërkon një kohë të gjatë për të marrë kushtet e mjedisit për mbarështimin e shpejtë të të lashtave të synuara. Në të njëjtën kohë, për shkak të kostos së lartë të ndërtimit dhe funksionimit të fabrikës së bimëve, është e vështirë të kryhet një eksperiment i rritjes në shkallë të gjerë, i cili shpesh çon në rendiment të kufizuar të farës, i cili mund të kufizojë vlerësimin e karakterit të fushës vijuese. Me përmirësimin gradual dhe përmirësimin e pajisjeve dhe teknologjisë së fabrikës së bimëve, ndërtimi dhe kostoja e funksionimit të fabrikës së bimëve zvogëlohet gradualisht. Shtë e mundur që të zgjedhni më tej teknologjinë e shpejtë të mbarështimit dhe të shkurtoni ciklin e mbarështimit duke kombinuar në mënyrë efektive teknologjinë e shpejtë të mbarështimit të fabrikës së bimëve me teknikat e tjera të mbarështimit.

Mbaroj

Informacioni i cituar

Liu Kaizhe, Liu Houcheng. Progresi i hulumtimit të teknologjisë së shpejtë të mbarështimit të fabrikës së bimëve [J]. Teknologjia e Inxhinierisë Bujqësore, 2022,42 (22): 46-49.