Teknologjia inxhinierike bujqësore e kopshtarisë serrëPublikuar 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 kërkesa më të larta shtrohen për ushqimin dhe sigurinë e ushqimit.Kultivimi i kulturave me rendiment të lartë dhe me cilësi të lartë është një mjet i rëndësishëm për të zgjidhur problemet ushqimore.Megjithatë, metoda tradicionale e mbarështimit kërkon shumë kohë për të kultivuar varietete të shkëlqyera, gjë që kufizon përparimin e mbarështimit.Për kulturat vjetore vetëpjalmuese, mund të duhen 10 ~ 15 vjet nga kryqëzimi fillestar mëmë deri në prodhimin e një varieteti të ri.Prandaj, për të përshpejtuar përparimin e mbarështimit të të korrave, është urgjente të përmirësohet efikasiteti i mbarështimit dhe të shkurtohet koha e gjenerimit.

Mbarështimi i shpejtë do të thotë të maksimizosh shkallën e rritjes së bimëve, të përshpejtosh lulëzimin dhe frutat, dhe të shkurtosh ciklin e mbarështimit duke kontrolluar kushtet mjedisore në një dhomë rritjeje të mjedisit të kontrolluar plotësisht.Fabrika e bimëve është një sistem bujqësor që mund të arrijë prodhim bimor me efikasitet të lartë përmes kontrollit mjedisor me saktësi të lartë në objekte 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 ndikohen ose më pak nga klima e jashtme.Në kushte mjedisore të kontrolluara, intensiteti më i mirë i dritës, koha e dritës dhe temperatura mund të përshpejtojnë procese të ndryshme fiziologjike të bimëve, veçanërisht fotosintezën dhe lulëzimin, duke shkurtuar kështu kohën e gjenerimit të rritjes së të korrave.Përdorimi i teknologjisë së fabrikës së bimëve për të kontrolluar rritjen dhe zhvillimin e të korrave, korrja e frutave paraprakisht, për sa kohë që disa fara me aftësi mbirëse mund të plotësojnë nevojat e mbarështimit.

Fotoperioda, faktori kryesor mjedisor që ndikon në ciklin e rritjes së bimëve

Cikli i dritës i referohet alternimit të periudhës së dritës dhe periudhës së errët në një ditë.Cikli i dritës është një faktor i rëndësishëm që ndikon në rritjen, zhvillimin, lulëzimin dhe frytëzimin e kulturave.Duke ndjerë ndryshimin e ciklit të dritës, të korrat mund të ndryshojnë nga rritja vegjetative në rritjen riprodhuese dhe lulëzimin dhe frutat e plota.Varietetet dhe gjenotipet e ndryshme të kulturave kanë përgjigje të ndryshme fiziologjike ndaj ndryshimeve të fotoperiodës.Bimët me diell të gjatë, kur koha e diellit tejkalon gjatësinë kritike të diellit, koha e lulëzimit zakonisht përshpejtohet nga zgjatja e periudhës së fotove, si tërshëra, gruri dhe elbi.Bimët neutrale, pavarësisht fotoperiodës, do të lulëzojnë, si orizi, misri dhe kastraveci.Bimët me ditë të shkurtra, të tilla si pambuku, soja dhe meli, kanë nevojë për fotoperiudhë 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 herët se ajo në mjedisin fushor.Nën trajtimin e ciklit të dritës 16/8 orë (dritë/errësirë), të shtatë gjenotipet e elbit lulëzuan herët: Franklin (36 ditë), Gairdner (35 ditë), Gimmett (33 ditë), Commander (30 ditë), Flota (29). ditë), Baudin (26 ditë) dhe Lockyer (25 ditë).

Në mjedisin artificial, periudha e rritjes së grurit mund të shkurtohet duke përdorur kulturën e embrionit për të marrë fidanë, dhe më pas duke rrezatuar për 16 orë dhe mund të prodhohen 8 breza çdo vit.Periudha e rritjes së bizeles u shkurtua nga 143 ditë në mjedis fushor në 67 ditë në serë artificiale me dritë 16 orë.Duke e zgjatur më tej fotoperiudën deri në 20 orë dhe duke e kombinuar me 21°C/16°C (ditë/natë), periudha e rritjes së bizeles mund të shkurtohet në 68 ditë dhe shkalla e ngjitjes së farës është 97,8%.Në kushtet e mjedisit të kontrolluar, pas 20 orësh trajtimi me fotoperiodë, nga mbjellja deri në lulëzim zgjat 32 ditë 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.Në kushtet e serrës artificiale me fotoperiodë 22 orë, koha e lulëzimit të grurit, elbit, përdhunimit dhe qiqrave shkurtohet mesatarisht me 22, 64, 73 dhe 33 ditë përkatësisht.E kombinuar me vjeljen e hershme të farave, shkalla e mbirjes së farave të vjeljes së hershme mund të arrijë përkatësisht 92%, 98%, 89% dhe 94% mesatarisht, gjë që mund të plotësojë plotësisht nevojat e mbarështimit.Varietetet më të shpejta mund të prodhojnë vazhdimisht 6 breza (grurë) dhe 7 breza (grurë).Në kushtet e fotoperiodës 22-orëshe, koha e lulëzimit të tërshërës u zvogëlua me 11 ditë dhe 21 ditë pas lulëzimit, mund të garantoheshin të paktën 5 fara të qëndrueshme dhe pesë breza mund të shumoheshin vazhdimisht çdo vit.Në serrën artificiale me ndriçim 22-orësh, periudha e rritjes së thjerrëzave shkurtohet në 115 ditë dhe ato mund të shumohen për 3-4 breza në vit.Në kushtet e ndriçimit të vazhdueshëm 24-orësh në serë artificiale, cikli i rritjes së kikirikut reduktohet nga 145 ditë në 89 ditë dhe mund të shumohet për 4 breza në një vit.

Cilësi e dritës

Drita luan një rol jetik në rritjen dhe zhvillimin e bimëve.Drita mund të kontrollojë lulëzimin duke ndikuar në 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 ~ 700 nm përmban kulmin e absorbimit të klorofilit prej 660 nm, i cili mund të nxisë në mënyrë efektive fotosintezën.Gjatësia e valës së dritës blu prej 400~500 nm do të ndikojë në fototropizmin e bimëve, hapjen e stomateve 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 R:B=4:1, periudha e rritjes së varieteteve të sojës me maturim të mesëm 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 ndikua. , e cila mund të kënaqte të paktën një farë për bimë, dhe shkalla mesatare e mbirjes së farave të papjekura ishte 81.7%.Në kushtet e ndriçimit 10 orësh dhe shtesës së dritës blu, bimët e sojës u bënë të shkurtra dhe të forta, lulëzuan 23 ditë pas mbjelljes, maturuan brenda 77 ditëve dhe mund të riprodhoheshin për 5 breza në një vit.

Raporti i dritës së kuqe me dritën e kuqe të largët (FR) gjithashtu ndikon në lulëzimin e bimëve.Pigmentet fotosensitive ekzistojnë në dy forma: thithja e dritës së kuqe të largët (Pfr) dhe thithja e dritës së kuqe (Pr).Në një raport të ulët R:FR, pigmentet fotosensitive konvertohen nga Pfr në Pr, gjë që çon në lulëzimin e bimëve me ditë të gjata.Përdorimi i dritave LED për të rregulluar R:FR(0.66~1.07) e duhur mund të rrisë lartësinë e bimës, të nxisë lulëzimin e bimëve të gjata (të tilla si lavdia e mëngjesit dhe snapdragon) dhe të pengojë lulëzimin e bimëve me ditë të shkurtra (si kumak ).Kur R:FR është më i madh se 3.1, koha e lulëzimit të thjerrëzave vonohet.Reduktimi i R:FR në 1,9 mund të ketë 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 pigmenti fotosensiv Pr.Studimet kanë vënë në dukje se kur R:FR është më e lartë se 3.5, koha e lulëzimit të pesë bimëve bishtajore (bizele, qiqra, fasule, thjerrëza dhe lupin) do të vonohet.Në disa gjenotipe të amarantit dhe orizit, drita e kuqe e largët përdoret për të avancuar lulëzimin përkatësisht me 10 ditë dhe 20 ditë.

Pleh CO₂

CO₂është burimi kryesor i karbonit i fotosintezës.Përqendrimi i lartë i CO₂zakonisht mund të nxisë rritjen dhe riprodhimin e C3 njëvjeçare, ndërsa përqendrimi i ulët i CO₂mund të zvogëlojë rritjen dhe rendimentin e riprodhimit për shkak të kufizimit të karbonit.Për shembull, efikasiteti fotosintetik i bimëve C3, si orizi dhe gruri, rritet me rritjen e CO₂niveli, duke rezultuar në rritjen e biomasës dhe lulëzimin e hershëm.Për të realizuar ndikimin pozitiv të CO₂rritja e përqendrimit, mund të jetë e nevojshme të optimizohet furnizimi me ujë dhe lëndë ushqyese.Prandaj, në kushtet e një investimi të pakufizuar, hidroponia mund të çlirojë plotësisht potencialin e rritjes së bimëve.CO i ulët₂përqendrimi vonoi kohën e lulëzimit të Arabidopsis thaliana, ndërsa CO i lartë₂përqendrimi përshpejtoi kohën e lulëzimit të orizit, shkurtoi periudhën e rritjes së orizit në 3 muaj dhe shumoi 4 breza në vit.Duke plotësuar CO₂në 785,7 μmol/mol në kutinë e rritjes artificiale, cikli i mbarështimit të varietetit të sojës 'Enrei' u shkurtua në 70 ditë dhe mund të shumonte 5 breza në një vit.Kur CO₂përqendrimi u rrit në 550 μmol/mol, lulëzimi i Cajanus cajan u vonua për 8-9 ditë, si dhe vendosja e frutave dhe koha e pjekjes u vonuan gjithashtu për 9 ditë.Cajanus cajan grumbulloi sheqer të patretshëm në CO2 të lartë₂përqendrimi, i cili mund të ndikojë në transmetimin e sinjalit të bimëve dhe të vonojë lulëzimin.Përveç kësaj, në dhomën e rritjes me rritje të CO₂, numri dhe cilësia e luleve të sojës rritet, gjë që është e favorshme për hibridizimin dhe shkalla e hibridizimit të saj është shumë më e lartë se ajo e sojës që rritet në fushë.

Perspektivat e ardhshme

Bujqësia moderne mund të përshpejtojë procesin e mbarështimit të të korrave me anë të mbarështimit alternativ dhe mbarështimit të objekteve.Megjithatë, ka disa mangësi në këto metoda, të tilla si kërkesat e rrepta gjeografike, menaxhimi i shtrenjtë i punës dhe kushtet natyrore të paqëndrueshme, të cilat nuk mund të garantojnë korrje të suksesshme të farës.Mbarështimi i objekteve ndikohet nga kushtet klimatike dhe koha për shtimin e gjenerimit është e kufizuar.Megjithatë, shumimi i shënuesve molekularë vetëm sa përshpejton përzgjedhjen dhe përcaktimin e tipareve të synuara mbarështuese.Aktualisht, teknologjia e mbarështimit të shpejtë është aplikuar për Gramineae, Leguminosae, Cruciferae dhe kultura të tjera.Megjithatë, mbarështimi i shpejtë i gjenerimit të bimëve në fabrikë shpëton plotësisht nga ndikimi i kushteve klimatike dhe mund të rregullojë mjedisin e rritjes sipas nevojave të rritjes dhe zhvillimit të bimëve.Duke kombinuar në mënyrë efektive teknologjinë e mbarështimit të shpejtë të fabrikës së bimëve me mbarështimin tradicional, mbarështimin e markerëve molekularë dhe metodat e tjera të mbarështimit, në kushtet e mbarështimit të shpejtë, koha e nevojshme për të marrë linja homozigote pas hibridizimit mund të reduktohet dhe në të njëjtën kohë, gjeneratat e hershme mund të zvogëlohen. të zgjedhura për të shkurtuar kohën e nevojshme për të marrë tipare ideale dhe gjenerata të mbarështimit.

Kufizimi kryesor i teknologjisë së mbarështimit të shpejtë të bimëve në fabrika është se kushtet mjedisore të kërkuara për rritjen dhe zhvillimin e kulturave të ndryshme janë mjaft të ndryshme, dhe duhet një kohë e gjatë për të siguruar kushtet mjedisore për mbarështimin e shpejtë të kulturave të synuara.Në të njëjtën kohë, për shkak të kostos së lartë të ndërtimit dhe funksionimit të fabrikave të bimëve, është e vështirë të kryhet eksperimenti i mbarështimit të aditivëve në shkallë të gjerë, i cili shpesh çon në rendiment të kufizuar të farës, gjë që mund të kufizojë vlerësimin vijues të karakterit të fushës.Me përmirësimin dhe përmirësimin gradual të pajisjeve dhe teknologjisë së fabrikës, kostoja e ndërtimit dhe funksionimit të fabrikës së uzinës zvogëlohet gradualisht.Është e mundur të optimizohet më tej teknologjia e mbarështimit të shpejtë dhe të shkurtohet cikli i mbarështimit duke kombinuar në mënyrë efektive teknologjinë e mbarështimit të shpejtë të fabrikës së bimëve me teknikat e tjera të mbarështimit.

FUND

Informacion i cituar

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