Технология за селскостопанска инженерия на оранжерияПубликувано в 17: 30 на 14 октомври 2022 г. в Пекин

С непрекъснатото нарастване на световното население търсенето на храна от хората се увеличава с всеки изминал ден и се поставят по-високи изисквания за хранителната стойност и безопасността на храните.Отглеждането на високодоходни и висококачествени култури е важно средство за решаване на хранителни проблеми.Въпреки това, традиционният метод за развъждане отнема много време, за да се култивират отлични сортове, което ограничава напредъка на развъждането.За годишните култури за самоопрашване може да отнеме 10 ~ 15 години от първоначалното преминаване на родители до производството на нов сорт.Следователно, за да се ускори напредъка на развъждането на културите, е спешно да се подобри ефективността на развъждането и да се съкрати времето за генериране.

Бързото размножаване означава максимално увеличаване на скоростта на растеж на растенията, ускоряване на цъфтежа и плододаването и скъсяване на развъдния цикъл чрез контрол на условията на околната среда в напълно затворено помещение за растеж на околната среда.Фабриката за растения е селскостопанска система, която може да постигне високоефективно производство на култури чрез високо прецизен контрол на околната среда в съоръженията и е идеална среда за бързо размножаване.Условията на средата за засаждане като светлина, температура, влажност и концентрация на CO2 във фабриката са относително контролируеми и не се влияят или се влияят по-малко от външния климат.При контролирани условия на околната среда най-добрият интензитет на светлината, времето на осветяване и температурата могат да ускорят различни физиологични процеси на растенията, особено фотосинтезата и цъфтежа, като по този начин съкращават времето за генериране на растеж на културите.Използване на технология за растителна фабрика за контрол на растежа и развитието на културите, прибиране на плодове предварително, стига няколко семена с способност за покълване да отговорят на нуждите за развъждане.

Фотопериод, основният екологичен фактор, влияещ върху цикъла на растеж на културите

Светлинният цикъл се отнася до редуването на светъл период и тъмен период в един ден.Светлинният цикъл е важен фактор, който влияе върху растежа, развитието, цъфтежа и плододаването на културите.Чрез усещане на промяната на светлинния цикъл, културите могат да преминат от вегетативен растеж към репродуктивен растеж и пълен цъфтеж и плододаване.Различните сортове култури и генотипове имат различни физиологични реакции към промените в фотопериода.Растения с продължително слънчево греене, след като времето на слънчево греене надвиши критичната дължина на слънчево греене, времето на цъфтеж обикновено се ускорява чрез удължаване на фотопериода, като овес, пшеница и ечемик.Неутралните растения, независимо от фотопериода, ще цъфтят, като ориз, царевица и краставици.Растенията с къс ден, като памук, соя и просо, се нуждаят от фотопериод, по-нисък от критичната продължителност на слънчевото греене, за да цъфтят.При условия на изкуствена среда от 8 часа светлина и 30 ℃ висока температура, времето на цъфтеж на амаранта е повече от 40 дни по-рано от това в полевата среда.При третиране на 16/8 часа светлинен цикъл (светло/тъмно), всичките седем генотипа ечемик цъфтят рано: Франклин (36 дни), Гейрднер (35 дни), Гимет (33 дни), Командир (30 дни), Флит (29 дни), Baudin (26 дни) и Lockyer (25 дни).

В изкуствената среда периодът на растеж на пшеницата може да бъде съкратен чрез използване на ембрионална култура за получаване на разсад и след това облъчване в продължение на 16 часа, а 8 поколения могат да се произвеждат всяка година.Периодът на растеж на граха беше съкратен от 143 дни в полеви условия до 67 дни в изкуствена оранжерия с 16 часа светлина.Чрез по -нататъшно удължаване на фотопериода до 20 часа и комбинирането му с 21 ° C/16 ° C (ден/нощ), периодът на растеж на грах може да бъде съкратен до 68 дни, а скоростта на настройка на семената е 97,8%.При условие на контролирана среда след 20 часа третиране с фотопериоди са необходими 32 дни от сеитбата до цъфтежа, а целият период на растеж е 62-71 дни, което е по-кратко от това при полеви условия с повече от 30 дни.При условие на изкуствена оранжерия с 22h фотопериод, времето на цъфтеж на пшеница, ечемик, изнасилване и нахут се съкращава съответно с 22, 64, 73 и 33 дни.В комбинация с ранна реколта от семена, степента на покълване на ранните семена от реколта може да достигне съответно 92%, 98%, 89% и 94%, което може да отговори напълно на нуждите на развъждането.Най-бързите сортове могат непрекъснато да произвеждат 6 поколения (пшеница) и 7 поколения (пшеница).При условие на 22-часов фотопериод времето за цъфтеж на овеса е намалено с 11 дни и 21 дни след цъфтежа, поне 5 жизнеспособни семена могат да бъдат гарантирани и пет поколения могат да се разпространяват непрекъснато всяка година.В изкуствената оранжерия с 22-часова осветеност, периодът на растеж на лещата се съкращава до 115 дни и те могат да се възпроизвеждат за 3-4 поколения годишно.При условие на 24-часово непрекъснато осветяване в изкуствената оранжерия, цикълът на растеж на фъстъка се намалява от 145 дни на 89 дни и може да се разпространи за 4 поколения за една година.

Качество на светлината

Светлината играе жизненоважна роля за растежа и развитието на растенията.Светлината може да контролира цъфтежа, като засяга много фоторецептори.Съотношението на червената светлина (R) към синята светлина (B) е много важно за цъфтежа на културите.Дължината на вълната на червената светлина от 600 ~ 700nm съдържа пика на абсорбция на хлорофил от 660 nm, който може ефективно да насърчава фотосинтезата.Дължината на вълната на синята светлина от 400 ~ 500nm ще повлияе на растителния фототропизъм, стомашният отвор и растежа на разсад.При пшеницата съотношението на червената светлина към синята светлина е около 1, което може да предизвика цъфтеж най-рано.При качество на светлината R:B=4:1, периодът на растеж на средно- и къснозрелите сортове соя беше съкратен от 120 дни на 63 дни, а височината на растенията и хранителната биомаса бяха намалени, но добивът на семена не беше засегнат , което може да задоволи поне едно семе на растение, а средната степен на покълване на незрели семена е 81,7%.При условие на 10-часово осветление и добавка със синя светлина, соевите растения стават ниски и силни, цъфтят 23 дни след сеитбата, узряват в рамките на 77 дни и могат да се възпроизвеждат за 5 поколения за една година.

Съотношението на червената светлина към далечната червена светлина (FR) също влияе върху цъфтежа на растенията.Фоточувствителните пигменти съществуват в две форми: абсорбция на далечна червена светлина (Pfr) и абсорбция на червена светлина (Pr).При ниско съотношение R:FR, фоточувствителните пигменти се преобразуват от Pfr в Pr, което води до цъфтежа на растенията с дълъг ден.Използването на LED светлини за регулиране на подходящия R: FR (0,66 ~ 1,07) може да увеличи височината на растението, да насърчи цъфтежа на дългите дни (като сутрешна слава и Snapdragon) и да инхибира цъфтежа на краткодневните растения (като невен ).Когато R:FR е по-голямо от 3,1, времето за цъфтеж на лещата се забавя.Намаляването на R:FR до 1,9 може да постигне най-добър ефект на цъфтеж и може да цъфти на 31-ия ден след сеитбата.Ефектът на червената светлина върху инхибирането на цъфтежа се медиира от фоточувствителния пигмент Pr.Проучванията посочват, че когато R: FR е по -висок от 3,5, времето за цъфтеж на пет бобови растения (грах, нахут, широк боб, леща и лупин) ще се забави.При някои генотипове на амарант и ориз далечната червена светлина се използва за ускоряване на цъфтежа съответно с 10 дни и 20 дни.

Торове co₂

CO₂е основният източник на въглерод за фотосинтезата.Висока концентрация co₂Обикновено може да насърчава растежа и възпроизвеждането на C3 едногодишни, докато ниско концентрация CO₂може да намали добива на растеж и размножаване поради ограничаване на въглерода.Например, фотосинтетичната ефективност на C3 растения, като ориз и пшеница, се увеличава с увеличаването на CO₂ниво, което води до увеличаване на биомасата и ранния цъфтеж.За да се осъзнае положителното въздействие на CO₂Увеличаване на концентрацията, може да се наложи да се оптимизира доставката на вода и хранителни вещества.Следователно, при условие на неограничена инвестиция, хидропониката може напълно да освободи потенциала на растежа на растенията.Ниска сътрудничество₂Концентрацията забави времето за цъфтеж на Arabidopsis thaliana, докато High Co₂Концентрацията ускори времето за цъфтеж на ориза, съкращава периода на растеж на ориза до 3 месеца и разпространява 4 поколения годишно.Чрез допълване на co₂до 785,7 μmol/mol в кутията за изкуствен растеж, цикълът на размножаване на сорта соя „Enrei“ беше съкратен до 70 дни и може да отглежда 5 поколения за една година.Когато сътрудничеството₂концентрацията се е повишила до 550 μmol/mol, цъфтежът на Cajanus cajan е забавен с 8~9 дни, а завързването и узряването на плодовете също са забавени с 9 дни.Cajanus cajan натрупа неразтворима захар при висок CO₂концентрация, която може да повлияе на предаването на сигнала на растенията и да забави цъфтежа.В допълнение, в стаята за растеж с повишен CO₂, броят и качеството на цветовете на соята се увеличават, което е благоприятно за хибридизация, а степента на хибридизация е много по-висока от тази на соята, отглеждана на полето.

Бъдещи перспективи

Съвременното земеделие може да ускори процеса на отглеждане на културите чрез алтернативно отглеждане и отглеждане в съоръжения.В тези методи обаче има някои недостатъци, като строги географски изисквания, скъпо управление на труда и нестабилни природни условия, които не могат да гарантират успешна реколта от семена.Отглеждането на съоръженията се влияе от климатичните условия и времето за добавяне на поколение е ограничено.Развъждането на молекулярни маркери обаче само ускорява селекцията и определянето на целевите черти за размножаване.Понастоящем технологията за бързо размножаване се прилага за Gramineae, Leguminosae, Cruciferae и други култури.Въпреки това, растителното фабрично развъждане на поколение напълно се отърва от влиянието на климатичните условия и може да регулира растежната среда според нуждите на растежа и развитието на растенията.Комбиниране на фабрична технология за бързо размножаване с традиционно размножаване, молекулно размножаване на маркери и други методи за размножаване ефективно, при условие за бързо размножаване, времето, необходимо за получаване на хомозиготни линии след хибридизация, може да бъде намалено и в същото време ранните поколения могат да бъдат могат да бъдат намалени и в същото време ранните поколения могат да бъдат намалени и в същото време ранните поколения може да бъде избрани за съкращаване на времето, необходимо за получаване на идеални черти и поколения за разплод.

Основното ограничение на технологията за бързо размножаване на растения във фабриките е, че условията на околната среда, необходими за растежа и развитието на различните култури, са доста различни и отнема много време, за да се получат условията на околната среда за бързо размножаване на целевите култури.В същото време, поради високата цена на изграждането и експлоатацията на завода, е трудно да се проведе широкомащабен експеримент за развъждане на добавки, което често води до ограничен добив на семена, което може да ограничи последващата оценка на характера на полето.С постепенното подобряване и усъвършенстване на оборудването и технологията на завода, разходите за изграждане и експлоатация на завода постепенно намаляват.Възможно е допълнително да се оптимизира технологията за бързо размножаване и да се съкрати цикъла на размножаване, като ефективно се комбинира технологията за бързо размножаване на растенията с други техники за размножаване.

КРАЙ

Цитирана информация

Liu Kaizhe, Liu Houcheng.Напредък на научните изследвания на технологията за бързо развъждане на растенията [J].Технология на селскостопанското инженерство, 2022,42(22):46-49.