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

Með stöðugri fjölgun jarðarbúa eykst eftirspurn fólks eftir mat dag frá degi og meiri kröfur eru settar fram um næringu og öryggi matvæla.Ræktun hágæða og hágæða ræktunar er mikilvæg leið til að leysa matvælavandamál.Hins vegar tekur hin hefðbundna ræktunaraðferð langan tíma að rækta framúrskarandi yrki, sem takmarkar framgang ræktunar.Fyrir árlega sjálffrjóvandi ræktun getur liðið 10~15 ár frá því að foreldri fór fyrst yfir þar til nýtt yrki er framleitt.Þess vegna er brýnt að bæta ræktunarhagkvæmni og stytta kynslóðatímann til að flýta fyrir framgangi ræktunarræktunar.

Hröð ræktun þýðir að hámarka vaxtarhraða plantna, flýta fyrir flóru og ávöxtum og stytta ræktunarferilinn með því að stjórna umhverfisaðstæðum í fullkomlega lokuðu vaxtarherbergi með stýrðu umhverfi.Plöntuverksmiðja er landbúnaðarkerfi sem getur náð afkastamikilli ræktun með mikilli nákvæmni umhverfisstjórnun í aðstöðu og það er kjörið umhverfi fyrir hraða ræktun.Gróðursetningarumhverfisaðstæður eins og birta, hitastig, raki og styrkur CO2 í verksmiðjunni eru tiltölulega stjórnanlegar og verða ekki eða minna fyrir áhrifum af ytra loftslagi.Við stýrðar umhverfisaðstæður getur besti ljósstyrkur, ljóstími og hitastig flýtt fyrir ýmsum lífeðlisfræðilegum ferlum plantna, sérstaklega ljóstillífun og blómgun, og þannig stytt myndunartíma ræktunar vaxtar.Notkun plöntuverksmiðjutækni til að stjórna vexti og þróun uppskeru, uppskera ávexti fyrirfram, svo framarlega sem nokkur fræ með spírun geta mætt ræktunarþörfinni.

Ljósmyndatímabil, helsti umhverfisþátturinn sem hefur áhrif á vaxtarferil ræktunar

Ljósahringur vísar til skiptingar ljóss og myrkurs á einum degi.Ljósahringur er mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á vöxt, þroska, blómgun og ávöxt ræktunar.Með því að skynja breytingu á ljóshringrás getur ræktun breyst úr gróðurvexti yfir í æxlunarvöxt og fullkomið blómgun og ávöxt.Mismunandi ræktunarafbrigði og arfgerðir hafa mismunandi lífeðlisfræðileg viðbrögð við breytingum á ljóstímabili.Langsólskinsplöntur, þegar sólskinstíminn fer yfir mikilvæga sólskinslengd, flýtir blómgunartímanum venjulega með því að lengja ljóstímabilið, svo sem hafrar, hveiti og bygg.Hlutlausar plöntur, óháð ljóstímabili, munu blómstra, eins og hrísgrjón, maís og agúrka.Skammdagsplöntur, eins og bómull, sojabaunir og hirsi, þurfa ljóstímabil sem er lægra en mikilvæg sólskinslengd til að blómstra.Undir gerviumhverfisskilyrðum 8 klst ljóss og 30 ℃ háan hita er blómstrandi tími amaranth meira en 40 dögum fyrr en í akurumhverfinu.Við meðferð á 16/8 klst ljósum hring (ljós/dökk) blómstruðu allar sjö arfgerðir byggsins snemma: Franklin (36 dagar), Gairdner (35 dagar), Gimmett (33 dagar), yfirmaður (30 dagar), Fleet (29 dagar). dagar), Baudin (26 dagar) og Lockyer (25 dagar).

Undir gerviumhverfinu er hægt að stytta vaxtartíma hveitis með því að nota fósturvísarækt til að fá plöntur og síðan geisla í 16 klukkustundir og hægt er að framleiða 8 kynslóðir á hverju ári.Vaxtartími ertunnar var styttur úr 143 dögum í akurumhverfi í 67 daga í gervigróðurhúsi með 16 klst. ljósi.Með því að lengja ljóstímabilið enn frekar í 20 klst og sameina það við 21°C/16°C (dag/nótt) er hægt að stytta vaxtartíma ertunnar í 68 daga og hraðinn að setja fræið er 97,8%.Við stjórnað umhverfi, eftir 20 klukkustunda meðferð með ljósatímabili, tekur það 32 daga frá sáningu til blómgunar og allt vaxtartímabilið er 62-71 dagur, sem er styttra en við aðstæður á akri um meira en 30 daga.Við gervi gróðurhús með 22 klst ljóstímabili styttist blómgunartími hveiti, byggs, repju og kjúklingabauna um 22, 64, 73 og 33 daga að meðaltali, í sömu röð.Ásamt snemma uppskeru fræja getur spírunarhlutfall fræja snemma uppskeru náð 92%, 98%, 89% og 94% að meðaltali, í sömu röð, sem getur fullnægt þörfum ræktunar.Hraðustu afbrigðin geta samfellt framleitt 6 kynslóðir (hveiti) og 7 kynslóðir (hveiti).Með skilyrðinu um 22 klukkustunda ljósatímabil styttist blómgunartími hafra um 11 daga og 21 dögum eftir blómgun var hægt að tryggja að minnsta kosti 5 lífvænleg fræ og fimm kynslóðir gætu verið stöðugt fjölgun á hverju ári.Í gervi gróðurhúsinu með 22 klst lýsingu styttist vaxtartími linsubauna í 115 daga og þær geta fjölgað sér í 3-4 kynslóðir á ári.Við skilyrði um 24 klukkustunda samfellda lýsingu í gervi gróðurhúsi minnkar vaxtarhringur hnetunnar úr 145 dögum í 89 daga og hægt er að fjölga henni í 4 kynslóðir á einu ári.

Létt gæði

Ljós gegnir mikilvægu hlutverki í vexti og þroska plantna.Ljós getur stjórnað flóru með því að hafa áhrif á marga ljósnema.Hlutfall rauðs ljóss (R) og blátts ljóss (B) er mjög mikilvægt fyrir blómstrandi ræktunar.Rauða ljósbylgjulengdin 600 ~ 700nm inniheldur frásogstopp blaðgrænu 660nm, sem getur í raun stuðlað að ljóstillífun.Bláa ljósbylgjulengdin 400 ~ 500nm mun hafa áhrif á ljósmyndun plantna, munnopnun og vöxt ungplöntunnar.Hjá hveiti er hlutfall rauðs ljóss og blátts ljóss um 1, sem getur í fyrsta lagi valdið flóru.Við ljósgæði R:B=4:1 styttist vaxtartími mið- og seinþroska sojabauna úr 120 dögum í 63 daga og plöntuhæð og næringarlífmassi minnkaði, en fræuppskeran hafði ekki áhrif. , sem gæti fullnægt að minnsta kosti einu fræi á plöntu, og meðalspírunarhlutfall óþroskaðra fræja var 81,7%.Við skilyrði um 10 klst lýsingu og bætiefni með bláu ljósi urðu sojabaunaplöntur stuttar og sterkar, blómstruðu 23 dögum eftir sáningu, þroskast innan 77 daga og gátu fjölgað sér í 5 kynslóðir á einu ári.

Hlutfall rauðs ljóss og fjarrauðs ljóss (FR) hefur einnig áhrif á flóru plantna.Ljósnæm litarefni eru til í tvenns konar myndum: frásog rautt ljóss (Pfr) og frásogs rauðs ljóss (Pr).Við lágt R:FR hlutfall breytast ljósnæm litarefni úr Pfr í Pr, sem leiðir til blómgunar langdags plantna.Notkun LED ljósa til að stjórna viðeigandi R:FR(0,66~1,07) getur aukið plöntuhæð, stuðlað að flóru langtímaplantna (eins og morgundýrðar og snapdragon) og hindrað flóru skammdagsplantna (eins og marigold) ).Þegar R:FR er meira en 3,1 seinkar blómgunartíma linsubauna.Með því að lækka R:FR niður í 1,9 er hægt að fá bestu blómgunaráhrif og það getur blómstrað á 31. degi eftir sáningu.Áhrif rauðs ljóss á blómgunarhömlun er miðlað af ljósnæmu litarefni Pr.Rannsóknir hafa bent á að þegar R:FR er hærra en 3,5 seinkar blómgunartíma fimm belgjurta (bauna, kjúklingabauna, breiðbauna, linsubauna og lúpínu).Í sumum arfgerðum af amaranth og hrísgrjónum er langt rautt ljós notað til að auka blómgun um 10 daga og 20 daga í sömu röð.

Áburður CO₂

CO₂er helsta kolefnisuppspretta ljóstillífunar.Hár styrkur CO₂getur venjulega stuðlað að vexti og æxlun C3 einæringa á meðan CO2 í lágum styrk₂getur dregið úr vaxtar- og æxlunarafurðum vegna kolefnistakmarkana.Til dæmis eykst ljóstillífun C3 plantna, eins og hrísgrjóna og hveiti, með aukningu CO₂stigi, sem leiðir til aukningar lífmassa og snemma blómgunar.Til þess að átta sig á jákvæðum áhrifum CO₂styrkur aukist, getur verið nauðsynlegt að hámarka vatns- og næringarefnaframboð.Þess vegna, við skilyrði um ótakmarkaða fjárfestingu, getur vatnsræktun að fullu losað vaxtarmöguleika plantna.Lágt CO₂styrkur seinkaði blómgunartíma Arabidopsis thaliana, en hár CO₂styrkur flýtti fyrir blómgunartíma hrísgrjóna, stytti vaxtartíma hrísgrjóna í 3 mánuði og fjölgaði 4 kynslóðum á ári.Með því að bæta við CO₂í 785,7μmól/mól í gervivaxtarboxinu, var ræktunarferill sojaafbrigðisins 'Enrei' stytt í 70 daga, og það gæti ræktað 5 kynslóðir á einu ári.Þegar CO₂styrkur jókst í 550μmól/mól, flóru Cajanus cajan seinkaði um 8~9 daga, og setning ávaxta og þroskatíma var einnig seinkað um 9 daga.Cajanus cajan safnaði óleysanlegum sykri við hátt CO₂styrkur, sem getur haft áhrif á boðflutning plantna og tafið flóru.Að auki, í vaxtarherberginu með auknu CO₂, fjöldi og gæði sojabaunablóma eykst, sem er til þess fallið að blanda saman, og blendingarhraði þess er mun hærra en sojabauna sem ræktaðar eru á akri.

Framtíðarhorfur

Nútíma landbúnaður getur hraðað ferli ræktunar ræktunar með annarri ræktun og aðstöðurækt.Hins vegar eru nokkrir annmarkar á þessum aðferðum, svo sem strangar landfræðilegar kröfur, dýr vinnuafl og óstöðugar náttúrulegar aðstæður, sem geta ekki tryggt árangursríka fræuppskeru.Aðbúnaðarræktun er undir áhrifum loftslagsskilyrða og tíminn til kynslóðabóta er takmarkaður.Hins vegar flýtir ræktun sameindamerkja aðeins vali og ákvörðun ræktunarmarkseiginleika.Sem stendur hefur hröð ræktunartækni verið beitt á Gramineae, Leguminosae, Cruciferae og aðra ræktun.Hins vegar, hröð kynslóð ræktun plantna verksmiðju losnar algjörlega við áhrif loftslagsskilyrða og getur stjórnað vaxtarumhverfinu í samræmi við þarfir vaxtar og þroska plantna.Með því að sameina hraðræktunartækni plöntuverksmiðju með hefðbundinni ræktun, sameindamerkjaræktun og öðrum ræktunaraðferðum á áhrifaríkan hátt, við skilyrði hraðrar ræktunar, er hægt að draga úr þeim tíma sem þarf til að fá arfhreinar línur eftir blendinguna og á sama tíma geta fyrstu kynslóðirnar verið valin til að stytta þann tíma sem þarf til að fá ákjósanlega eiginleika og ræktunarkynslóðir.

Lykiltakmörkun hraðræktunartækni plantna í verksmiðjum er að umhverfisaðstæður sem þarf til vaxtar og þróunar mismunandi ræktunar eru mjög mismunandi og það tekur langan tíma að ná umhverfisskilyrðum fyrir hraða ræktun markræktunar.Á sama tíma, vegna mikils kostnaðar við byggingu og rekstur verksmiðjuverksmiðju, er erfitt að framkvæma stórfellda aukefnisræktunartilraun, sem oft leiðir til takmarkaðrar fræuppskeru, sem getur takmarkað eftirfylgnimat á eðlisgerð.Með smám saman endurbótum og endurbótum á búnaði og tækni verksmiðjuverksmiðju minnkar byggingar- og rekstrarkostnaður verksmiðjuverksmiðjunnar smám saman.Það er hægt að hagræða enn frekar hraðræktunartækninni og stytta ræktunarferilinn með því að sameina hraðræktunartækni plöntuverksmiðjunnar á áhrifaríkan hátt við aðra ræktunartækni.

END

Tilvitnuð upplýsingar

Liu Kaizhe, Liu Houcheng.Rannsóknarframfarir hraðræktunartækni plöntuverksmiðju [J].Landbúnaðarverkfræðitækni, 2022,42(22):46-49.