Tehnologija hortikulturne poljoprivredne tehnike staklenikaObjavljeno u 17:30, 14. listopada 2022. u Pekingu

Sa stalnim porastom globalne populacije, potražnja ljudi za hranom raste iz dana u dan, a postavljaju se sve veći zahtjevi za hranjivost i sigurnost hrane.Uzgoj usjeva visokog prinosa i visoke kvalitete važno je sredstvo za rješavanje problema s hranom.Međutim, tradicionalnom metodom uzgoja potrebno je mnogo vremena za uzgoj izvrsnih sorti, što ograničava napredak oplemenjivanja.Za godišnje samooplodne usjeve može proći 10-15 godina od početnog križanja roditelja do proizvodnje nove sorte.Stoga, kako bi se ubrzao napredak uzgoja usjeva, hitno je poboljšati učinkovitost uzgoja i skratiti vrijeme stvaranja.

Brzi uzgoj znači maksimalizirati stopu rasta biljaka, ubrzati cvjetanje i plodove i skratiti ciklus uzgoja kontroliranjem okolišnih uvjeta u potpuno zatvorenoj prostoriji za uzgoj kontroliranog okoliša.Plant factory je poljoprivredni sustav koji može postići visokoučinkovitu proizvodnju usjeva kroz visokopreciznu kontrolu okoliša u objektima, a idealno je okruženje za brzi uzgoj.Uvjeti okruženja za sadnju kao što su svjetlo, temperatura, vlažnost i koncentracija CO2 u tvornici se relativno mogu kontrolirati i na njih ne utječe ili manje utječe vanjska klima.Pod kontroliranim uvjetima okoline, najbolji intenzitet svjetlosti, vrijeme osvjetljenja i temperatura mogu ubrzati različite fiziološke procese biljaka, posebno fotosintezu i cvjetanje, čime se skraćuje vrijeme generiranja rasta usjeva.Korištenje tehnologije tvornice biljaka za kontrolu rasta i razvoja usjeva, berba plodova unaprijed, sve dok nekoliko sjemenki sa sposobnošću klijanja može zadovoljiti potrebe uzgoja.

Fotoperiod, glavni čimbenik okoliša koji utječe na ciklus rasta usjeva

Svjetlosni ciklus odnosi se na izmjenu laganog i tamnog razdoblja u danu.Svjetlosni ciklus važan je faktor koji utječe na rast, razvoj, cvjetanje i plod usjeva.Osjetivši promjenu svjetlosnog ciklusa, usjevi se mogu promijeniti od vegetativnog rasta u reproduktivni rast i potpunu cvjetanje i plod.Različite sorte usjeva i genotipovi imaju različite fiziološke odgovore na promjene fotoperioda.Dugo sunčane biljke, kada vrijeme sijanja sunca prijeđe kritičnu duljinu sijanja sunca, vrijeme cvatnje se obično ubrzava produljenjem fotoperioda, kao što su zob, pšenica i ječam.Neutralne biljke, bez obzira na fotoperiod, procvjetat će, poput riže, kukuruza i krastavca.Biljke kratkog dana, kao što su pamuk, soja i proso, trebaju fotoperiod niže od kritične duljine sunca da procvjetaju.U uvjetima umjetnog okoliša 8h svjetlosti i 30 ℃ visoke temperature, vrijeme cvjetanja amaranta je više od 40 dana ranije nego u terenskom okruženju.Pod liječenjem 16/8 h svjetlosnog ciklusa (svjetlo/tamno), svih sedam ječmenih genotipova rano je procvjetalo: Franklin (36 dana), Gairdner (35 dana), Gimmett (33 dana), zapovjednik (30 dana), flota (29 Dani), baudin (26 dana) i Lockyer (25 dana).

U umjetnom okruženju može se skratiti razdoblje rasta pšenice korištenjem kulture embrija za dobivanje klijanaca, a zatim zračenjem od 16 sati, te se godišnje može proizvesti 8 generacija.Period rasta graška skraćen je sa 143 dana u terenskom okruženju na 67 dana u umjetnom stakleniku sa 16h svjetla.Daljnjim produljenjem fotoperioda na 20h i kombiniranjem s 21 ° C/16 ° C (dan/noć), razdoblje rasta graška može se skratiti na 68 dana, a stopa postavljanja sjemena je 97,8%.Pod stanjem kontroliranog okoliša, nakon 20 sati liječenja fotoperioda, potrebno je 32 dana od sjetve do cvjetanja, a cijelo razdoblje rasta je 62-71 dana, što je kraće od onog u terenskim uvjetima za više od 30 dana.Pod stanjem umjetnog staklenika s 22h fotoperioda, vrijeme cvjetanja pšenice, ječma, silovanja i slanutak u prosjeku je skraćeno za 22, 64, 73 i 33 dana.U kombinaciji s ranom berbom sjemena, stopa klijanja sjemenki rane berbe može u prosjeku doseći 92%, 98%, 89% i 94%, što može u potpunosti zadovoljiti potrebe uzgoja.Najbrže sorte mogu kontinuirano proizvoditi 6 generacija (pšenice) i 7 generacija (pšenica).Pod stanjem 22-satnog fotoperioda, vrijeme cvjetanja zobi smanjeno je za 11 dana, a 21 dan nakon cvatnje, moglo se zajamčiti najmanje 5 održivih sjemenki, a pet generacija bi se moglo kontinuirano razmnožavati svake godine.U umjetnom stakleniku s 22-satnim osvjetljenjem, razdoblje rasta leće skraćeno je na 115 dana, a oni se mogu reproducirati za 3-4 generacije godišnje.Pod stanjem 24-satnog kontinuiranog osvjetljenja u umjetnom stakleniku, ciklus rasta kikirikija smanjuje se sa 145 dana na 89 dana, a može se razmnožavati za 4 generacije u jednoj godini.

Kvaliteta svjetlosti

Svjetlo igra vitalnu ulogu u rastu i razvoju biljaka.Svjetlost može kontrolirati cvjetanje utječući na mnoge fotoreceptore.Omjer crvene svjetlosti (R) prema plavoj svjetlosti (B) vrlo je važan za cvjetanje usjeva.Valna duljina crvenog svjetla od 600 ~ 700Nm sadrži vrh apsorpcije klorofila od 660 nm, što može učinkovito promicati fotosintezu.Valna duljina plave svjetlosti od 400 ~ 500Nm utjecati će na biljni fototropizam, stomatalni otvor i rast sadnica.Kod pšenice omjer crvene svjetlosti i plave svjetlosti iznosi oko 1, što najranije može izazvati cvjetanje.Pod kvalitetom svjetlosti od R: B = 4: 1, razdoblje rasta srednjih i kasnih sazrijevanja sorti soje skraćeno je sa 120 dana do 63 dana, a visina biljke i prehrambena biomasa su smanjeni, ali prinos sjemena nije utjecao , što bi moglo zadovoljiti najmanje jedno sjeme po biljci, a prosječna stopa klijanja nezrelog sjemena bila je 81,7%.Pod stanjem 10h dodatka osvjetljenja i plave svjetlosti, biljke soje postale su kratke i snažne, procvjetale su 23 dana nakon sjetve, sazrijevale u roku od 77 dana i mogle se reproducirati za 5 generacija u jednoj godini.

Omjer crvene svjetlosti i daleko crvene svjetlosti (FR) također utječe na cvjetanje biljaka.Fotosenzibilni pigmenti postoje u dva oblika: daleko apsorpcija crvene svjetlosti (PFR) i apsorpcija crvene svjetlosti (PR).U niskom omjeru R: FR, fotoosjetljivi pigmenti pretvaraju se iz PFR-a u PR, što dovodi do cvjetanja biljaka dugog dana.Korištenje LED svjetla za regulaciju odgovarajućeg R: FR (0,66 ~ 1,07) može povećati visinu biljke, promicati cvjetanje biljaka dugog dana (poput jutarnje slave i Snapdragona) i inhibirati cvjetanje biljaka (poput Marigolda ).Kad je R: FR veći od 3.1, vrijeme cvjetanja leće odgađa.Smanjenje R: FR na 1.9 može dobiti najbolji cvjetni učinak, a može procvjetati 31. dan nakon sjetve.Učinak crvene svjetlosti na inhibiciju cvjetanja posreduje fotoosjetljivi pigment PR.Studije su istaknule da će, kada je R: FR veći od 3,5, vrijeme cvjetanja pet leguminoznih biljaka (grašak, slanutak, široki grah, leća i lupin) odgoditi.U nekim genotipovima amaranta i riže, daleko crvena svjetlost koristi se za napredovanje cvatnje za 10 dana, odnosno 20 dana.

Gnojivo co₂

CO₂je glavni izvor ugljika fotosinteze.Visoka koncentracija co₂obično može pospješiti rast i razmnožavanje jednogodišnjih C3, dok niske koncentracije CO₂može smanjiti prinos rasta i reprodukcije zbog ograničenja ugljika.Na primjer, fotosintetska učinkovitost C3 biljaka, kao što su riža i pšenica, povećava se s povećanjem CO₂razini, što rezultira povećanjem biomase i ranim cvjetanjem.Kako bi se ostvario pozitivan utjecaj CO₂Povećanje koncentracije, možda će biti potrebno optimizirati opskrbu vodom i hranjivim tvarima.Stoga, pod uvjetom neograničene ulaganja, hidroponika može u potpunosti osloboditi potencijal rasta biljaka.Nizak co₂koncentracija odgodila je vrijeme cvjetanja Arabidopsis thaliana, dok je visoka koncentracija CO₂Koncentracija je ubrzala vrijeme cvjetanja riže, skratila razdoblje rasta riže na 3 mjeseca i širila 4 generacije godišnje.Dopunjavanjem CO₂na 785,7μmol/mol u boksu za umjetni uzgoj, uzgojni ciklus sorte soje 'Enrei' skraćen je na 70 dana, te je mogla dati 5 generacija u jednoj godini.Kad CO₂koncentracija se povećala na 550 μmol/mol, cvjetanje Cajanus cajan je odgođeno za 8~9 dana, a vrijeme zametanja i sazrijevanja ploda također je odgođeno za 9 dana.Cajanus cajan akumulirao je netopljivi šećer kod visokog co₂Koncentracija, koja može utjecati na prijenos signala biljaka i odgoditi cvjetanje.Pored toga, u sobi za rast s povećanim CO₂, povećava se broj i kvaliteta cvjetova soje, što pogoduje hibridizaciji, a njezina je brzina hibridizacije mnogo veća nego kod soje uzgojene u polju.

Buduci izgledi

Moderna poljoprivreda može ubrzati proces oplemenjivanja usjeva alternativnim uzgojem i uzgojem u objektima.Međutim, postoje neki nedostaci u ovim metodama, kao što su strogi geografski zahtjevi, skupo upravljanje radom i nestabilni prirodni uvjeti, koji ne mogu jamčiti uspješnu žetvu sjemena.Na uzgoj u objektu utječu klimatski uvjeti, a vrijeme dodavanja generacije je ograničeno.Međutim, uzgoj molekularnih markera samo ubrzava selekciju i određivanje ciljanih svojstava uzgoja.Trenutačno se tehnologija brzog uzgoja primjenjuje na Gramineae, Leguminosae, Cruciferae i druge usjeve.Međutim, uzgoj brze generacije biljaka u potpunosti se riješi utjecaja klimatskih uvjeta i može regulirati okruženje rasta u skladu s potrebama rasta i razvoja biljaka.Kombinirajući tvornicu biljke brzog uzgoja s tradicionalnim uzgojem, molekularnim uzgojem i drugim metodama uzgoja učinkovito, pod uvjetom brzog uzgoja, vrijeme potrebno za dobivanje homozigotnih linija nakon hibridizacije može se smanjiti, a istovremeno rane generacije mogu biti odabrani da skrate vrijeme potrebno za dobivanje idealnih svojstava i uzgojnih generacija.

KRAJ

Citirane informacije

Liu Kaizhe, Liu Houcheng.Istraživanje napretka tehnologije brzog uzgoja biljaka [J].Tehnologija poljoprivredne tehnike, 2022,42(22):46-49.