חממה טכנולוגיית הנדסת חקלאות גננותפורסם בשעה 17: 30 ב- 14 באוקטובר 2022 בבייג'ינג

עם העלייה המתמשכת של האוכלוסייה העולמית, הביקוש של אנשים למזון הולך וגדל מיום ליום, ודרישות גבוהות יותר מוצגות לתזונה ובטיחות מזון. טיפוח גידולים בעלי תשואה גבוהה ואיכותית הוא אמצעי חשוב לפתרון בעיות מזון. עם זאת, שיטת הרבייה המסורתית לוקח זמן רב לטפח זנים מצוינים, המגבילים את התקדמות הרבייה. לגידולים שנתיים באבקת עצמית, זה עשוי לקחת 10 ~ 15 שנה מהמעבר ההורה הראשוני לייצור זן חדש. לכן, על מנת להאיץ את התקדמות גידול היבול, דחוף לשפר את יעילות הרבייה ולקצר את זמן הייצור.

רבייה מהירה אמצעי למקסום קצב הגידול של הצמחים, להאיץ את הפריחה והפירות, ולקצר את מחזור הרבייה על ידי שליטה בתנאים הסביבתיים בחדר גידול בסביבה מבוקרת לחלוטין. מפעל צמחים הוא מערכת חקלאית שיכולה להשיג ייצור יבול יעיל גבוה באמצעות שליטה סביבתית בעלת דיוק גבוה במתקנים, והיא סביבה אידיאלית לגידול מהיר. תנאי סביבת השתילה כמו אור, טמפרטורה, לחות וריכוז CO2 במפעל ניתנים לשליטה יחסית, ואינם מושפעים או פחות מהאקלים החיצוני. בתנאים סביבתיים מבוקרים, עוצמת האור הטובה ביותר, זמן האור והטמפרטורה יכולים להאיץ תהליכים פיזיולוגיים שונים של צמחים, במיוחד פוטוסינתזה ופריחה, ובכך לקצר את זמן הייצור של צמיחת היבול. שימוש בטכנולוגיית מפעל צמחים כדי לשלוט על צמיחת יבול ופיתוח, קציר פירות מראש, כל עוד כמה זרעים עם יכולת נביטה יכולים לענות על צרכי הרבייה.

PhotoPeriod, הגורם הסביבתי העיקרי המשפיע על מחזור צמיחת היבול

מחזור האור מתייחס לסירוגין של תקופת האור ותקופת האפל ביום. מחזור האור הוא גורם חשוב המשפיע על הצמיחה, ההתפתחות, הפריחה והפירות של יבולים. על ידי חישה של שינוי מחזור האור, יבולים יכולים להשתנות מצמיחה צמחית לגידול רבייה ופריחה ופרי מוחלטת. לזני יבול וגנוטיפים שונים יש תגובות פיזיולוגיות שונות לשינויים בצילום. צמחי סילוק ארוך, ברגע שזמן השמש עולה על אורך השמש הקריטי, זמן הפריחה מואץ בדרך כלל על ידי התארכות הצילום, כמו שיבולת שועל, חיטה ושעורה. צמחים ניטרליים, ללא קשר לצילום, יפרחו, כמו אורז, תירס ומלפפון. צמחים של יום קצר, כמו כותנה, סויה ודוחן, זקוקים לצילום נמוך יותר מאורך השמש הקריטי לפריחה. בתנאי הסביבה המלאכותית של אור 8 שעות וטמפרטורה גבוהה של 30 ℃, זמן הפריחה של אמארנט הוא יותר מ- 40 יום קודם לכן מזה בסביבת השדה. בטיפול במחזור אור של 16/8 שעות (אור/אפל), כל שבעת הגנוטיפים של שעורה פרחו מוקדם: פרנקלין (36 יום), גיירדנר (35 יום), גימט (33 יום), מפקד (30 יום), צי (29 ימים), באודין (26 יום) ולוקייר (25 יום).

במסגרת הסביבה המלאכותית ניתן לקצר את תקופת הצמיחה של החיטה על ידי שימוש בתרבות העובר כדי להשיג שתילים, ואז להקרין למשך 16 שעות, וניתן לייצר 8 דורות מדי שנה. תקופת הצמיחה של האפונה קוצרה מ -143 יום בסביבת שדה ל 67 יום בחממה מלאכותית עם אור של 16 שעות. על ידי הארכת עוד יותר את הצילום ל 20 שעות ושילובו עם 21 מעלות צלזיוס/16 מעלות צלזיוס (יום/לילה), ניתן לקצר את תקופת הגידול של האפונה ל 68 יום, ושיעור קביעת הזרע הוא 97.8%. בתנאי הסביבה המבוקרת, לאחר 20 שעות טיפול בצילום, לוקח 32 יום מזריעה לפריחה, וכל תקופת הגידול היא 62-71 יום, שהיא קצרה מזו בתנאי שדה ביותר מ- 30 יום. בתנאי החממה המלאכותית עם צילומי צילום 22 שעות, זמן הפריחה של חיטה, שעורה, אונס וחומוס מתקצר על ידי 22, 64, 73 ו -33 יום בממוצע, בהתאמה. בשילוב עם קציר זרעים מוקדם, שיעורי הנביטה של ​​זרעי הקציר המוקדמים יכולים להגיע ל 92%, 98%, 89% ו -94% בממוצע, בהתאמה, שיכולים לענות על צרכי הרבייה באופן מלא. הזנים המהירים ביותר יכולים לייצר ברציפות 6 דורות (חיטה) ו -7 דורות (חיטה). בתנאי של צילומי צילום של 22 שעות, הופחת זמן הפריחה של שיבולת שועל ב -11 יום, ו 21 יום לאחר הפריחה, ניתן היה להבטיח לפחות 5 זרעים ברת קיימא, וחמישה דורות יכולים להיות מופצים ברציפות מדי שנה. בחממה המלאכותית עם תאורה של 22 שעות, תקופת הצמיחה של העדשים מתקצרת ל 115 יום, והם יכולים להתרבות במשך 3-4 דורות בשנה. בתנאי תאורה רציפה 24 שעות ביממה בחממה מלאכותית, מחזור הצמיחה של בוטנים מצטמצם מ 145 יום ל 89 יום, וניתן להפיץ אותו במשך 4 דורות בשנה אחת.

איכות אור

האור ממלא תפקיד חיוני בצמיחה והתפתחות של צמחים. אור יכול לשלוט בפריחה על ידי השפעה על קולטני פוטו רבים. היחס בין אור אדום (R) לאור כחול (B) חשוב מאוד לפריחת יבול. אורך הגל של האור האדום של 600 ~ 700nm מכיל את שיא הקליטה של ​​הכלורופיל של 660 ננומטר, שיכול לקדם ביעילות פוטוסינתזה. אורך הגל האור הכחול של 400 ~ 500 ננומטר ישפיע על פוטוטרופיזם צמחי, פתיחה בטרון וגידול שתילים. בחיטה, היחס בין אור אדום לאור כחול הוא בערך 1, מה שיכול לגרום לפריחה לכל המוקדם. תחת איכות האור של r: b = 4: 1, תקופת הצמיחה של זני סויה אמצעיים ומאוחרים מאוחרים התקצרה מ 120 יום ל 63 יום, וגובה הצמח והביומסה התזונתית הופחתו, אך תפוקת הזרעים לא הושפעה , שיכול לספק לפחות זרע אחד לצמח, ושיעור הנביטה הממוצע של זרעים לא בשלים היה 81.7%. בתנאי תאורה של 10 שעות ותוסף אור כחול, צמחי סויה הפכו קצרים וחזקים, פרחים 23 יום לאחר הזריעה, התבגרו תוך 77 יום ויכולים להתרבות במשך 5 דורות בשנה אחת.

היחס בין אור אדום לאור אדום רחוק (FR) משפיע גם על פריחת הצמחים. פיגמנטים רגישים לצילום קיימים בשתי צורות: ספיגת אור אדום רחוק (PFR) וספיגת אור אדום (PR). ביחס R: FR נמוך, פיגמנטים רגישים לאור מומרים מ- PFR ל- PR, מה שמוביל לפריחת צמחים ארוכי יום. שימוש בפנסי LED כדי לווסת את ה- R: FR המתאים (0.66 ~ 1.07) יכול להגדיל את גובה הצמח, לקדם את פריחת הצמחים של היום הארוך (כמו תהילת בוקר וסנאפדרגון), ולעכב את פריחת הצמחים הקצרים (כמו ציפורני חתול) ). כאשר R: FR גדול מ- 3.1, זמן הפריחה של העדשים מתעכב. הפחתת R: FR ל 1.9 יכול לקבל את האפקט הפריחה הטוב ביותר, והוא יכול לפרוח ביום ה -31 לאחר הזריעה. ההשפעה של אור אדום על עיכוב הפריחה מתווכת על ידי PR פיגמנט רגיש לאור. מחקרים ציינו שכאשר R: FR גבוה מ- 3.5, זמן הפריחה של חמישה צמחים קטניים (אפונה, חומוס, שעועית רחבה, עדשים ולופין) יתעכב. בכמה גנוטיפים של אמארנט ואורז, אור אדום רחוק משמש לקידום הפריחה בעשרה ימים ו 20 יום בהתאמה.

דשן שותף₂

CO₂הוא מקור הפחמן העיקרי לפוטוסינתזה. שיתוף ריכוז גבוה₂בדרך כלל יכול לקדם את הצמיחה וההתרבות של שנתיים C3, ואילו שיתוף ריכוז נמוך₂עשוי להפחית את תפוקת הצמיחה וההתרבות בגלל הגבלת הפחמן. לדוגמה, היעילות הפוטוסינתטית של צמחי C3, כמו אורז וחיטה, עולה עם עליית ה- CO₂ברמה, וכתוצאה מכך עליית הביומסה ופריחה מוקדמת. על מנת לממש את ההשפעה החיובית של CO₂עליית הריכוז, יתכן שיהיה צורך לייעל את המים ואת אספקת החומרים המזינים. לפיכך, בתנאי השקעה בלתי מוגבלת, הידרופוניקה יכולה לשחרר באופן מלא את פוטנציאל הצמיחה של הצמחים. שיתוף נמוך₂הריכוז עיכב את תקופת הפריחה של Arabidopsis Thaliana, בעוד Co High Co₂הריכוז האיצה את זמן הפריחה של האורז, קיצר את תקופת הגידול של האורז לשלושה חודשים והפיץ 4 דורות בשנה. על ידי השלמת CO₂ל 785.7 מיקרומול/מול בתיבת הגידול המלאכותית, מחזור הרבייה של זן הסויה 'Enrei' התקצר ל 70 יום, והוא יכול היה להוליד 5 דורות בשנה אחת. כאשר המשותף₂הריכוז עלה ל -550 מיקרומול/מול, פריחתו של קג'אנוס קג'אן התעכבה במשך 8 ~ 9 ימים, והגדרת הפירות וזמן ההבשלה התעכבו גם הם במשך 9 ימים. Cajanus Cajan צבר סוכר בלתי מסיס ב- High Co₂ריכוז, שעשוי להשפיע על העברת האות של צמחים ועיכוב פריחה. בנוסף, בחדר הצמיחה עם מוגבר CO₂, מספרם ואיכותם של פרחי סויה גדלים, התורמים להכלאה, וקצב ההכלאה שלו גבוה בהרבה מזה של פולי סויה שגדלו בשדה.

סיכויים עתידיים

החקלאות המודרנית יכולה להאיץ את תהליך גידול היבול באמצעות גידול אלטרנטיבי וגידול מתקנים. עם זאת, ישנם כמה חסרונות בשיטות אלה, כמו דרישות גיאוגרפיות קפדניות, ניהול עבודה יקר ותנאים טבעיים לא יציבים, שאינם יכולים להבטיח קציר זרעים מוצלח. גידול המתקנים מושפע מתנאי האקלים, והזמן לתוספת הדור מוגבל. עם זאת, גידול סמן מולקולרי רק מאיצה את הבחירה והקביעה של תכונות יעד לגידול. נכון לעכשיו, טכנולוגיית רבייה מהירה הוחלה על Gramineae, Leguminosae, Cruciferae וגידולים אחרים. עם זאת, גידול דור מהיר של מפעל הצמחים נפטר לחלוטין מההשפעה של תנאי האקלים, ויכול לווסת את סביבת הצמיחה בהתאם לצרכים של צמיחת צמחים והתפתחות. שילוב של טכנולוגיית גידול מהירה של מפעל צמחים עם גידול מסורתי, גידול סמן מולקולרי ושיטות גידול אחרות ביעילות, בתנאי של גידול מהיר, ניתן להפחית את הזמן הנדרש להשגת קווים הומוזיגוטיים לאחר הכלאה, ובמקביל, ניתן להיות הדורות המוקדמים יכולים להיות המוקדמים. נבחר לקצר את הזמן הנדרש להשגת תכונות אידיאליות ודורות גידול.

מגבלת המפתח של טכנולוגיית גידול מהירה של הצומח במפעלים היא שהתנאים הסביבתיים הנדרשים לצמיחה והתפתחות של יבולים שונים הם שונים למדי, ולוקח הרבה זמן להשיג את התנאים הסביבתיים לגידול מהיר של גידולי יעד. יחד עם זאת, בגלל העלות הגבוהה של בנייה ותפעול מפעל מפעל, קשה לבצע ניסוי גידול תוספים בקנה מידה גדול, מה שמוביל לעתים קרובות לתשואת זרעים מוגבלת, מה שעשוי להגביל את הערכת אופי שדה המשך. עם השיפור והשיפור ההדרגתי של ציוד וטכנולוגיית מפעל המפעל, עלות הבנייה והפעולה של מפעל המפעל מופחתת בהדרגה. ניתן לייעל עוד יותר את טכנולוגיית הרבייה המהירה ולקצר את מחזור הרבייה על ידי שילוב יעיל של טכנולוגיית הרבייה המהירה של מפעל הצמח עם טכניקות גידול אחרות.

סוֹף

ציטט מידע

ליו קיישה, ליו הושנג. התקדמות מחקרית של טכנולוגיית גידול מהירה של מפעל הצמח [J]. טכנולוגיית הנדסה חקלאית, 2022,42 (22): 46-49.