Gróðurhús garðyrkju landbúnaðarverkfræðitækniBirt klukkan 17: 30 þann 14. október 2022 í Peking

Með stöðugri aukningu á heimsvísu eykst eftirspurn fólks eftir mat dag frá degi og hærri kröfur eru settar fram vegna næringar og öryggis í matvælum. Að rækta hávaxta og hágæða ræktun er mikilvæg leið til að leysa matvandamál. Hins vegar tekur hefðbundin ræktunaraðferð langan tíma að rækta framúrskarandi afbrigði, sem takmarkar framvindu ræktunar. Fyrir árlega sjálf-frævandi ræktun getur það tekið 10 ~ 15 ár frá fyrstu foreldri yfir í framleiðslu á nýrri fjölbreytni. Þess vegna, til að flýta fyrir framvindu ræktunar ræktunar, er brýnt að bæta ræktunarvirkni og stytta kynslóðartíma.

Hröð ræktun þýðir að hámarka vaxtarhraða plantna, flýta fyrir flóru og ávaxtar og stytta ræktunarlotuna með því að stjórna umhverfisaðstæðum í fullkomlega lokuðu umhverfisvöxtasal. Plöntuverksmiðja er landbúnaðarkerfi sem getur náð hágæða uppskeruframleiðslu með mikilli nákvæmni umhverfiseftirliti í aðstöðu og það er kjörið umhverfi fyrir skjótan ræktun. Gróðursetningarumhverfi, svo sem ljós, hitastig, rakastig og CO2 styrkur í verksmiðjunni, eru tiltölulega stjórnanlegir og hafa ekki áhrif á ytri loftslagið. Við stjórnað umhverfisaðstæður geta besti ljósstyrkur, ljóstími og hitastig flýtt fyrir ýmsum lífeðlisfræðilegum ferlum plantna, sérstaklega ljóstillífunar og blómgun og styttist þannig kynslóðartíma uppskeru. Með því að nota plöntuverksmiðjutækni til að stjórna uppskeru og þroska, getur uppskera ávexti fyrirfram, svo framarlega sem nokkur fræ með spírunargetu geta mætt ræktunarþörfunum.

Ljósmyndun, helsti umhverfisþátturinn sem hefur áhrif á vaxtarhring uppskeru

Ljós hringrás vísar til skiptis ljósstímabils og dimms tímabils á dag. Ljós hringrás er mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á vöxt, þroska, blómgun og ávaxtarækt. Með því að skynja breytingu á ljóshringrás getur ræktun breyst frá gróðri vexti í æxlunarvöxt og fullkomna blómgun og ávaxt. Mismunandi ræktunarafbrigði og arfgerðir hafa mismunandi lífeðlisfræðileg viðbrögð við breytingum á ljósritun. Lang-sólarplöntur, þegar sólskinstíminn fer yfir mikilvæga sólskinslengd, er blómstrandi tíminn venjulega flýttur með lengingu ljósritunar, svo sem höfrum, hveiti og byggi. Hlutlausar plöntur, óháð ljósritun, munu blómstra, svo sem hrísgrjón, maís og agúrka. Stutt dagsplöntur, svo sem bómull, sojabaunir og hirsi, þurfa ljósritun lægri en mikilvæga sólskinslengd til að blómstra. Við gervi umhverfisaðstæður 8H ljós og 30 ℃ háhita er blómstrandi tími Amaranth meira en 40 dögum fyrr en í sviði umhverfi. Undir meðferð 16/8 klst. Ljóshringrás (ljós/dökk), blómstraði allar sjö arfgerðir byggðar snemma: Franklin (36 dagar), Gairdner (35 dagar), Gimmett (33 dagar), yfirmaður (30 dagar), floti (29 Dagar), Baudin (26 dagar) og Lockyer (25 dagar).

Undir gerviumhverfi er hægt að stytta vaxtartímabil hveiti með því að nota fósturvísamenningu til að fá plöntur og síðan er hægt að framleiða geislun í 16 klukkustundir og hægt er að framleiða 8 kynslóðir á hverju ári. Vöxtur tímabils var stytt úr 143 dögum í vettvangsumhverfi í 67 daga í gervi gróðurhúsi með 16 klst. Með því að lengja ljósritunina í 20 klst og sameina það með 21 ° C/16 ° C (dag/nótt) er hægt að stytta vaxtartímabil PEA í 68 daga og fræstillingarhraðinn er 97,8%. Undir ástandi stjórnaðs umhverfis, eftir 20 klukkustunda meðferð með ljósritun, tekur það 32 daga frá sáningu til blómstrandi, og allt vaxtartímabilið er 62-71 dagar, sem er styttri en við vettvangsaðstæður um meira en 30 daga. Undir ástandi gervi gróðurhúss með 22 klst. Ásamt snemma uppskeru fræja getur spírunartíðni snemma uppskerufræja orðið 92%, 98%, 89% og 94% að meðaltali, í sömu röð, sem getur komið að fullu upp þörfum ræktunar. Hraðustu afbrigðin geta stöðugt framleitt 6 kynslóðir (hveiti) og 7 kynslóðir (hveiti). Undir skilyrðinu 22 klukkustunda ljósritun var blómstrandi tíma hafrar minnkaður um 11 daga og 21 dögum eftir blómgun var hægt að tryggja að minnsta kosti 5 lífvænlegan fræ og hægt var að dreifa fimm kynslóðum stöðugt á hverju ári. Í gervi gróðurhúsinu með 22 klukkustunda lýsingu er vaxtartímabil linsubaunanna stytt í 115 daga og þeir geta endurskapað í 3-4 kynslóðir á ári. Við ástand sólarhrings stöðugrar lýsingar í gervi gróðurhúsi minnkar vaxtarhringrás hnetu úr 145 dögum í 89 daga og hægt er að fjölga henni í 4 kynslóðir á einu ári.

Ljós gæði

Ljós gegnir mikilvægu hlutverki í vexti og þróun plantna. Ljós getur stjórnað flóru með því að hafa áhrif á marga ljósmynda viðtaka. Hlutfall rauðu ljóssins (R) og blátt ljós (B) er mjög mikilvægt fyrir blómgun uppskeru. Rauða ljós bylgjulengd 600 ~ 700nm inniheldur frásogstopp blaðgrænu 660nm, sem getur í raun stuðlað að ljóstillífun. Bláa bylgjulengdin 400 ~ 500nm mun hafa áhrif á ljósritun plantna, opnun í meltingarvegi og vaxtarplöntum. Í hveiti er hlutfall rautt ljóss og blátt ljós um það bil 1, sem getur framkallað blómgun í fyrsta lagi. Undir ljósgæðum R: b = 4: 1 var vaxtartímabil mið- og seint þroskaðs sojabaunafbrigða stytt úr 120 dögum í 63 daga og plöntuhæðin og lífmassa næringarinnar minnkaði, en fræafraksturinn var ekki fyrir áhrifum , sem gæti fullnægt að minnsta kosti einu fræi á hverja plöntu, og meðalspírunarhraði óþroskaðra fræja var 81,7%. Undir ástandi 10 klst. Lýsing og blá ljós viðbót urðu sojabaunaplöntur stuttar og sterkar, blómstraðar 23 dögum eftir sáningu, þroskaðar innan 77 daga og gátu fjölgað í 5 kynslóðir á einu ári.

Hlutfall rautt ljóss og langt rautt ljós (FR) hefur einnig áhrif á blómgun plantna. Ljósnæm litarefni eru til í tveimur gerðum: langt rautt ljós frásog (PFR) og frásog rautt ljós (PR). Við lágt R: F-hlutfall er ljósnæmum litarefnum breytt úr PFR í PR, sem leiðir til flóru langs dags plantna. Notkun LED ljóss til að stjórna viðeigandi R: FR (0,66 ~ 1.07) getur aukið plöntuhæð, stuðlað að blómgun langs dags plantna (svo sem morgun dýrð og Snapdragon) og hindra blómgun stuttra daga plantna (svo sem Marigoldold ). Þegar R: FR er meira en 3,1 seinkar blómstrandi linsubaunir. Að draga úr R: FR til 1,9 getur fengið bestu blómstrandi áhrif og það getur blómstrað á 31. degi eftir sáningu. Áhrif rautt ljóss á blómstrandi hömlun eru miðluð af ljósnæmu litarefni PR. Rannsóknir hafa bent á að þegar r: fr er hærri en 3,5, verður blómstrandi tíminn af fimm belgjurt plöntur (ert, kjúklinga, breið baun, linsubaun og lupine) seinkað. Í sumum arfgerðum af Amaranth og hrísgrjónum er langt rautt ljós notað til að koma blómgun á 10 daga og 20 daga í sömu röð.

Áburður CO₂

CO₂er aðal kolefnisuppspretta ljóstillífunar. Hástyrkur co₂getur venjulega stuðlað₂Getur dregið úr vexti og æxlun vegna kolefnistakmarkunar. Til dæmis eykst ljóstillífun C3 plöntur, svo sem hrísgrjón og hveiti, með aukningu CO₂stig, sem leiðir til aukningar á lífmassa og snemma blómgun. Til þess að átta sig á jákvæðum áhrifum CO₂Styrkur eykst, það getur verið nauðsynlegt að hámarka vatnið og næringarefni. Þess vegna, við ástand ótakmarkaðra fjárfestinga, geta vatnsaflsfræði losað vaxtarmöguleika plantna að fullu. Lágt co₂Styrkur seinkaði blómstrandi tíma Arabidopsis thaliana, en High Co₂Styrkur hraðaði blómstrandi tíma hrísgrjóna, stytti vaxtartímabil hrísgrjóna í 3 mánuði og fjölgaði 4 kynslóðum á ári. Með því að bæta við co₂Til 785,7μmól/mól í gervi vaxtarboxinu var ræktunarferli sojabaunafjölbreytni 'enrei' stytt í 70 daga og það gæti ræktað 5 kynslóðir á einu ári. Þegar co₂Styrkur jókst í 550μmól/mól, blómgun Cajanus Cajan seinkaði í 8 ~ 9 daga og ávaxtasetning og þroskatími var einnig seinkað í 9 daga. Cajanus Cajan safnaði óleysanlegum sykri við háa CO₂Styrkur, sem getur haft áhrif á merkisflutning plantna og seinkar blómgun. Að auki, í vaxtarsalnum með auknu CO₂, fjölgar og gæðum sojabaunblóma eykst, sem er til þess fallin að blendingur, og blendingarhraði þess er mun hærri en sojabaunir ræktaðar á þessu sviði.

Framtíðarhorfur

Nútíma landbúnaður getur flýtt fyrir ræktun ræktunar með annarri ræktun og aðstöðu til ræktunar. Hins vegar eru nokkrir gallar í þessum aðferðum, svo sem ströngum landfræðilegum kröfum, dýrum vinnuaflsstjórnun og óstöðugum náttúrulegum aðstæðum, sem geta ekki tryggt árangursríka fræuppskeru. Loftslagsaðstæður eru undir áhrifum af loftslagsskilyrðum og tími til viðbótar kynslóðar er takmarkaður. Samt sem áður flýtir sameindamerkisrækt aðeins við val og ákvörðun ræktunarmarkmiða. Sem stendur hefur skjótt ræktunartækni verið beitt á GRAMINEAE, LEGUMINOSAE, CRUCIFERAE og aðra ræktun. Hins vegar losnar hröð kynslóð ræktunar verksmiðju algjörlega við áhrif loftslagsaðstæðna og getur stjórnað vaxtarumhverfi eftir þörfum vaxtar og þroska plantna. Sameina hröð ræktunartækni plöntuverksmiðju við hefðbundna ræktun, sameindarmerki ræktunar og aðrar ræktunaraðferðir á áhrifaríkan hátt, við ástand skjótrar ræktunar, er hægt að draga úr þeim tíma sem þarf til að fá arfhreinar línur eftir blendinga og á sama tíma geta fyrstu kynslóðirnar verið valinn til að stytta þann tíma sem þarf til að fá kjör einkenna og ræktunar kynslóða.

Lykil takmörkun á skjótum ræktunartækni plantna í verksmiðjum er að umhverfisaðstæður sem þarf til vaxtar og þróunar mismunandi ræktunar eru mjög mismunandi og það tekur langan tíma að fá umhverfisaðstæður fyrir skjótan ræktun markræktar. Á sama tíma, vegna mikils kostnaðar við smíði plantna og rekstur, er erfitt að framkvæma tilraunir með stórum stíl, sem oft leiðir til takmarkaðs fræafraksturs, sem getur takmarkað mat á eftirfylgni. Með smám saman endurbótum og endurbótum á plöntuverksmiðjubúnaði og tækni er smíði og rekstrarkostnaður verksmiðju smám saman minnkaður. Það er mögulegt að hámarka hraðri ræktunartækni enn frekar og stytta ræktunarlotuna með því að sameina Plant Factory skjótan ræktunartækni við aðra ræktunartækni.

Enda

Vitnað í upplýsingar

Liu Kaizhe, Liu Houcheng. Rannsóknir framfarir Plant Factory Rapid Ræktunartækni [J]. Landbúnaðarverkfræði tækni, 2022,42 (22): 46-49.