Tehnologia de inginerie agricolă horticolă cu serăPublicat la 17: 30 pe 14 octombrie 2022 la Beijing

Odată cu creșterea continuă a populației globale, cererea oamenilor pentru alimente crește zi de zi, iar cerințele mai mari sunt prezentate pentru alimentația și siguranța alimentelor. Cultivarea culturilor de înaltă calitate și de înaltă calitate este un mijloc important pentru rezolvarea problemelor alimentare. Cu toate acestea, metoda tradițională de reproducere necesită mult timp pentru a cultiva soiuri excelente, ceea ce limitează progresul reproducerii. Pentru culturile anuale de auto-polenizare, poate dura 10 ~ 15 ani de la trecerea inițială a părinților până la producerea unui nou soi. Prin urmare, pentru a accelera progresul creșterii culturilor, este urgent să îmbunătățiți eficiența de reproducere și să scurtați timpul de generare.

Creșterea rapidă înseamnă a maximiza rata de creștere a plantelor, accelerarea înfloririi și fructificarea și scurtarea ciclului de reproducere prin controlul condițiilor de mediu într -o sală de creștere a mediului controlat complet închisă. Fabrica de plante este un sistem agricol care poate realiza o producție de culturi de înaltă eficiență printr-un control de mediu de înaltă precizie în instalații și este un mediu ideal pentru reproducerea rapidă. Condițiile de mediu de plantare, cum ar fi lumina, temperatura, umiditatea și concentrația de CO2 în fabrică sunt relativ controlabile și nu sunt sau mai puțin afectate de climatul extern. În condiții de mediu controlate, cea mai bună intensitate a luminii, timp și temperatură ușoară pot accelera diverse procese fiziologice ale plantelor, în special fotosinteza și înflorirea, scurtarea astfel timpul de generare a creșterii culturilor. Folosind tehnologia fabricii de plante pentru a controla creșterea și dezvoltarea culturilor, recoltarea fructelor în avans, atât timp cât câteva semințe cu capacitate de germinare pot satisface nevoile de reproducere.

Fotoperiod, principalul factor de mediu care afectează ciclul de creștere a culturilor

Ciclul luminos se referă la alternanța perioadei de lumină și a perioadei întunecate într -o zi. Ciclul luminos este un factor important care afectează creșterea, dezvoltarea, înflorirea și fructificarea culturilor. Simțind schimbarea ciclului luminos, culturile se pot schimba de la creșterea vegetativă la creșterea reproductivă și înflorire completă și fructificare. Diferite soiuri de culturi și genotipuri au răspunsuri fiziologice diferite la modificările fotoperiodului. Plantele cu sunsa lungă, odată ce timpul soarelui depășește lungimea critică a soarelui, timpul de înflorire este de obicei accelerat de prelungirea fotoperiodului, cum ar fi ovăz, grâu și orz. Plantele neutre, indiferent de fotoperiodie, vor înflori, cum ar fi orezul, porumbul și castravetele. Plantele de zi scurtă, cum ar fi bumbacul, soia și meiul, au nevoie de fotoperiodie mai mică decât lungimea critică a soarelui pentru a înflori. În condițiile de mediu artificial de 8 ore și 30 ℃ temperaturi ridicate, timpul de înflorire a amarantului este cu mai mult de 40 de zile mai devreme decât cel din mediul de câmp. Sub tratamentul ciclului luminos de 16/8 h (lumină/întuneric), toate cele șapte genotipuri de orz au înflorit devreme: Franklin (36 de zile), Gairdner (35 de zile), Gimmett (33 de zile), comandant (30 de zile), flotă (29 zile), Baudin (26 de zile) și Lockyer (25 de zile).

În cadrul mediului artificial, perioada de creștere a grâului poate fi scurtată prin utilizarea culturii embrionilor pentru a obține răsaduri, apoi iradierea timp de 16 ore, iar 8 generații pot fi produse în fiecare an. Perioada de creștere a PEA a fost scurtată de la 143 de zile în mediul de câmp la 67 de zile în seră artificială cu lumină de 16 ore. Prin prelungirea în continuare a fotoperiodului la 20 de ore și combinarea acesteia cu 21 ° C/16 ° C (zi/noapte), perioada de creștere a PEA poate fi scurtată la 68 de zile, iar rata de stabilire a semințelor este de 97,8%. În condițiile mediului controlat, după 20 de ore tratament fotoperioad, este nevoie de 32 de zile de la semănat la înflorire, iar întreaga perioadă de creștere este de 62-71 zile, ceea ce este mai scurt decât cel în condiții de câmp cu mai mult de 30 de zile. În condițiile serii artificiale cu fotoperioadă 22H, timpul de înflorire al grâului, orzului, violului și năutului este scurtat cu 22, 64, 73 și, respectiv, 33 de zile. În combinație cu recoltarea timpurie a semințelor, ratele de germinare ale semințelor de recoltare timpurie pot atinge 92%, 98%, 89% și, respectiv, 94%, în medie, ceea ce poate satisface pe deplin nevoile reproducerii. Cele mai rapide soiuri pot produce continuu 6 generații (grâu) și 7 generații (grâu). În condițiile fotoperiodului de 22 de ore, timpul de înflorire a ovăzului a fost redus cu 11 zile și la 21 de zile de la înflorire, cel puțin 5 semințe viabile ar putea fi garantate, iar cinci generații ar putea fi propagate continuu în fiecare an. În sera artificială cu iluminare de 22 de ore, perioada de creștere a lintei este scurtată la 115 zile și se pot reproduce timp de 3-4 generații pe an. În condițiile iluminării continue de 24 de ore în seră artificială, ciclul de creștere al arahidei este redus de la 145 de zile la 89 de zile și poate fi propagat timp de 4 generații într-un an.

Calitate ușoară

Lumina joacă un rol vital în creșterea și dezvoltarea plantelor. Lumina poate controla înflorirea afectând mulți fotoreceptori. Raportul dintre lumina roșie (R) și lumina albastră (B) este foarte importantă pentru înflorirea culturilor. Lungimea de undă a luminii roșii de 600 ~ 700nm conține vârful de absorbție a clorofilei de 660nm, care poate promova eficient fotosinteza. Lungimea de undă a luminii albastre de 400 ~ 500nm va afecta fototropismul plantelor, deschiderea stomatală și creșterea răsadului. În grâu, raportul dintre lumina roșie și lumina albastră este de aproximativ 1, ceea ce poate induce înflorirea cel mai devreme. Sub calitatea ușoară a R: B = 4: 1, perioada de creștere a soiurilor de soia de la mijloc și tardiv a fost scurtată de la 120 de zile la 63 de zile, iar înălțimea plantei și biomasa nutrițională au fost reduse, dar randamentul semințelor nu a fost afectat , care ar putea satisface cel puțin o sămânță pe plantă, iar rata medie de germinare a semințelor imature a fost de 81,7%. În condițiile de iluminare de 10 ore și supliment de lumină albastră, plantele de soia au devenit scurte și puternice, au înflorit la 23 de zile după semănat, s -au maturizat în 77 de zile și s -ar putea reproduce timp de 5 generații într -un an.

Raportul dintre lumina roșie și lumina roșie (FR) afectează, de asemenea, înflorirea plantelor. Pigmenții fotosensibili există în două forme: absorbția luminii roșii mult (PFR) și absorbția luminii roșii (PR). La un raport R: FR scăzut, pigmenții fotosensibili sunt transformați de la PFR în PR, ceea ce duce la înflorirea plantelor de o zi de lungă durată. Utilizarea luminilor LED pentru a regla R: FR (0,66 ~ 1,07) poate crește înălțimea plantelor, poate promova înflorirea plantelor de o zi de lungă ) Când R: FR este mai mare de 3,1, timpul de înflorire al lintei este întârziat. Reducerea R: Fr la 1.9 poate obține cel mai bun efect de înflorire și poate înflori în a 31 -a zi după semănat. Efectul luminii roșii asupra inhibării înfloririi este mediat de pigment fotosensibil Pr. Studiile au subliniat că atunci când R: FR este mai mare de 3,5, timpul de înflorire a cinci plante leguminoase (mazăre, năut, fasole largă, linte și lupin) va fi întârziat. În unele genotipuri de amarant și orez, lumina roșie îndepărtată este utilizată pentru a avansa înflorirea cu 10 zile, respectiv 20 de zile.

Îngrășământ co₂

CO₂este principala sursă de fotosinteză de carbon. CO de concentrare ridicată₂poate promova de obicei creșterea și reproducerea anualelor C3, în timp ce CO cu concentrație scăzută₂poate reduce randamentul de creștere și reproducere din cauza limitării carbonului. De exemplu, eficiența fotosintetică a plantelor C3, cum ar fi orezul și grâul, crește odată cu creșterea CO₂nivel, ceea ce duce la creșterea biomasei și a înfloririi timpurii. Pentru a realiza impactul pozitiv al CO₂Creșterea concentrației, poate fi necesară optimizarea aprovizionării cu apă și nutrienți. Prin urmare, în condițiile investițiilor nelimitate, hidroponica poate elibera pe deplin potențialul de creștere al plantelor. CO scăzut₂concentrarea a întârziat timpul de înflorire a Arabidopsis thaliana, în timp ce High Co₂Concentrația a accelerat timpul de înflorire a orezului, a scurtat perioada de creștere a orezului la 3 luni și a propagat 4 generații pe an. Prin suplimentarea co₂până la 785,7μmol/mol în caseta de creștere artificială, ciclul de reproducere al soiului de soia „Enrei” a fost scurtat la 70 de zile și ar putea crește 5 generații într -un an. Când co₂Concentrația a crescut la 550 μmol/mol, înflorirea Cajanus Cajan a fost întârziată timp de 8 ~ 9 zile, iar stabilirea fructelor și timpul de maturare au fost, de asemenea, întârziate timp de 9 zile. Cajanus Cajan a acumulat zahăr insolubil la High CO₂concentrare, care poate afecta transmiterea semnalului plantelor și întârzierea înfloririi. În plus, în sala de creștere cu CO crescut₂, numărul și calitatea florilor de soia cresc, care este favorabilă hibridizării, iar rata de hibridizare este mult mai mare decât cea a soialor cultivate pe câmp.

Perspective viitoare

Agricultura modernă poate accelera procesul de reproducere a culturilor prin creșterea alternativă și de reproducere a instalațiilor. Cu toate acestea, există unele deficiențe în aceste metode, cum ar fi cerințele geografice stricte, gestionarea scumpă a forței de muncă și condițiile naturale instabile, care nu pot garanta recoltarea de succes a semințelor. Creșterea facilității este influențată de condițiile climatice, iar timpul pentru adăugarea generației este limitat. Cu toate acestea, reproducerea markerilor moleculari accelerează doar selecția și determinarea trăsăturilor țintă de reproducere. În prezent, tehnologia de reproducere rapidă a fost aplicată Gramineae, Leguminosae, Cruciferae și alte culturi. Cu toate acestea, reproducerea rapidă a generației de plante de plante scade complet de influența condițiilor climatice și poate regla mediul de creștere în funcție de nevoile creșterii și dezvoltării plantelor. Combinarea tehnologiei de reproducere rapidă a fabricii de plante cu reproducerea tradițională, reproducerea markerilor moleculari și alte metode de reproducere în mod eficient, în condiții de reproducere rapidă, timpul necesar pentru obținerea liniilor homozigote după hibridizare poate fi redusă și, în același timp, generațiile timpurii pot fi selectat pentru a scurta timpul necesar pentru a obține trăsături ideale și generații de reproducere.

Limitarea cheie a tehnologiei de reproducere rapidă a plantelor în fabrici este aceea că condițiile de mediu necesare pentru creșterea și dezvoltarea diferitelor culturi sunt destul de diferite și este nevoie de mult timp pentru a obține condițiile de mediu pentru creșterea rapidă a culturilor țintă. În același timp, din cauza costului ridicat al construcției și funcționării fabricii de plante, este dificil să se efectueze un experiment de reproducere aditiv pe scară largă, ceea ce duce adesea la un randament limitat de semințe, ceea ce poate limita evaluarea caracterului de câmp. Odată cu îmbunătățirea treptată și îmbunătățirea echipamentelor și tehnologiei fabricii de plante, costurile de construcție și de funcționare a fabricii de plante este redusă treptat. Este posibilă optimizarea în continuare a tehnologiei de reproducere rapidă și scurtarea ciclului de reproducere prin combinarea eficientă a tehnologiei de reproducere rapidă a fabricii de plante cu alte tehnici de reproducere.

Sfârşit

Informații citate

Liu Kaizhe, Liu Houcheng. Progresul cercetării tehnologiei de reproducere rapidă a fabricii de plante [J]. Tehnologia ingineriei agricole, 2022,42 (22): 46-49.