Kweekhuistuinbou-landbou-ingenieurstegnologieGepubliseer om 17:30 op 14 Oktober 2022 in Beijing

Met die voortdurende toename van die wêreldbevolking neem mense se vraag na voedsel daagliks toe, en hoër vereistes word gestel vir voedselvoeding en -veiligheid. Die kweek van hoë-opbrengs en hoë-gehalte gewasse is 'n belangrike manier om voedselprobleme op te los. Die tradisionele teelmetode neem egter lank om uitstekende variëteite te kweek, wat die vordering van teling beperk. Vir eenjarige selfbestuiwende gewasse kan dit 10~15 jaar neem vanaf die aanvanklike ouerkruising tot die produksie van 'n nuwe variëteit. Daarom, om die vordering van gewasteling te versnel, is dit dringend om die teeldoeltreffendheid te verbeter en die generasietyd te verkort.

Vinnige teling beteken om die groeikoers van plante te maksimeer, blom en vrugvorming te versnel, en die teelsiklus te verkort deur omgewingstoestande in 'n volledig geslote beheerde omgewing-groeikamer te beheer. 'n Plantfabriek is 'n landboustelsel wat hoë-doeltreffendheid gewasproduksie kan bereik deur middel van hoë-presisie omgewingsbeheer in fasiliteite, en dit is 'n ideale omgewing vir vinnige teling. Die plantomgewingstoestande soos lig, temperatuur, humiditeit en CO2-konsentrasie in die fabriek is relatief beheerbaar en word nie of minder beïnvloed deur die eksterne klimaat nie. Onder beheerde omgewingstoestande kan die beste ligintensiteit, ligtyd en temperatuur verskeie fisiologiese prosesse van plante, veral fotosintese en blom, versnel, wat die generasietyd van gewasgroei verkort. Deur plantfabriektegnologie te gebruik om gewasgroei en -ontwikkeling te beheer, oes vrugte vooraf, solank 'n paar sade met ontkiemingsvermoë aan die teelbehoeftes kan voldoen.

Fotoperiode, die belangrikste omgewingsfaktor wat die groeisiklus van gewasse beïnvloed

Ligsiklus verwys na die afwisseling van ligperiode en donkerperiode in 'n dag. Ligsiklus is 'n belangrike faktor wat die groei, ontwikkeling, blom en vrugvorming van gewasse beïnvloed. Deur die verandering in die ligsiklus te waarneem, kan gewasse van vegetatiewe groei na reproduktiewe groei en volledige blom en vrugvorming verander. Verskillende gewasvariëteite en genotipes het verskillende fisiologiese reaksies op fotoperiodeveranderinge. Lang-sonskynplante, sodra die sonskyntyd die kritieke sonskynlengte oorskry, word die blomtyd gewoonlik versnel deur die verlenging van die fotoperiode, soos hawer, koring en gars. Neutrale plante, ongeag die fotoperiode, sal blom, soos rys, mielies en komkommer. Kort-dagplante, soos katoen, sojaboon en gierst, benodig 'n fotoperiode van laer as die kritieke sonskynlengte om te blom. Onder die kunsmatige omgewingstoestande van 8 uur lig en 30 ℃ hoë temperatuur, is die blomtyd van amarant meer as 40 dae vroeër as in die veldomgewing. Onder die behandeling van 'n 16/8 uur ligsiklus (lig/donker) het al sewe garsgenotipes vroeg geblom: Franklin (36 dae), Gairdner (35 dae), Gimmett (33 dae), Commander (30 dae), Fleet (29 dae), Baudin (26 dae) en Lockyer (25 dae).

Onder die kunsmatige omgewing kan die groeiperiode van koring verkort word deur embrio-kultuur te gebruik om saailinge te verkry, en dan vir 16 uur te bestral, en 8 generasies kan elke jaar geproduseer word. Die groeiperiode van ertjies is verkort van 143 dae in die veldomgewing tot 67 dae in 'n kunsmatige kweekhuis met 16 uur lig. Deur die fotoperiode verder te verleng tot 20 uur en dit te kombineer met 21°C/16°C (dag/nag), kan die groeiperiode van ertjies verkort word tot 68 dae, en die saadvormingstempo is 97.8%. Onder die toestand van 'n beheerde omgewing, na 'n fotoperiodebehandeling van 20 uur, neem dit 32 dae van saai tot blom, en die hele groeiperiode is 62-71 dae, wat meer as 30 dae korter is as in veldtoestande. Onder die toestand van 'n kunsmatige kweekhuis met 'n fotoperiode van 22 uur word die blomtyd van koring, gars, raap en kekerertjies gemiddeld met onderskeidelik 22, 64, 73 en 33 dae verkort. Gekombineer met vroeë oes van sade, kan die ontkiemingsyfers van vroeë oes sade gemiddeld onderskeidelik 92%, 98%, 89% en 94% bereik, wat ten volle aan die behoeftes van teling kan voldoen. Die vinnigste variëteite kan voortdurend 6 generasies (koring) en 7 generasies (koring) produseer. Onder die toestand van 22-uur fotoperiode word die blomtyd van hawer met 11 dae verminder, en 21 dae na blomtyd kan ten minste 5 lewensvatbare sade gewaarborg word, en vyf generasies kan elke jaar voortdurend voortgeplant word. In die kunsmatige kweekhuis met 22-uur beligting word die groeitydperk van lensies verkort tot 115 dae, en hulle kan vir 3-4 generasies per jaar voortplant. Onder die toestand van 24-uur deurlopende beligting in die kunsmatige kweekhuis word die groeisiklus van grondboontjies verminder van 145 dae tot 89 dae, en dit kan vir 4 generasies in een jaar voortgeplant word.

Liggehalte

Lig speel 'n belangrike rol in die groei en ontwikkeling van plante. Lig kan blomvorming beheer deur baie fotoreseptore te beïnvloed. Die verhouding van rooi lig (R) tot blou lig (B) is baie belangrik vir gewasblomvorming. Die rooi liggolflengte van 600~700nm bevat die absorpsiepiek van chlorofil van 660nm, wat fotosintese effektief kan bevorder. Die blou liggolflengte van 400~500nm sal plantfototropisme, stomatale opening en saailinggroei beïnvloed. In koring is die verhouding van rooi lig tot blou lig ongeveer 1, wat blomvorming so vroeg as moontlik kan veroorsaak. Onder die ligkwaliteit van R:B=4:1 is die groeiperiode van middel- en laat-rypwordende sojaboonvariëteite verkort van 120 dae tot 63 dae, en die planthoogte en voedingsbiomassa is verminder, maar die saadopbrengs is nie beïnvloed nie, wat ten minste een saad per plant kon bevredig, en die gemiddelde ontkiemingskoers van onvolwasse sade was 81.7%. Onder die toestand van 10 uur beligting en blou lig aanvulling, het sojaboonplante kort en sterk geword, 23 dae na saai geblom, binne 77 dae volwasse geword en vir 5 generasies in een jaar voortgeplant.

Die verhouding van rooi lig tot ver rooi lig (FR) beïnvloed ook die blomvorming van plante. Fotosensitiewe pigmente bestaan ​​in twee vorme: ver rooi lig absorpsie (Pfr) en rooi lig absorpsie (Pr). Teen 'n lae R:FR verhouding word fotosensitiewe pigmente omgeskakel van Pfr na Pr, wat lei tot die blomvorming van langdagplante. Die gebruik van LED-ligte om die toepaslike R:FR (0.66~1.07) te reguleer, kan planthoogte verhoog, die blomvorming van langdagplante (soos oggendglorie en leeubekkie) bevorder, en die blomvorming van kortdagplante (soos gousblom) inhibeer. Wanneer R:FR groter as 3.1 is, word die blomtyd van lensies vertraag. Deur R:FR tot 1.9 te verminder, kan die beste blom-effek verkry word, en dit kan op die 31ste dag na saai blom. Die effek van rooi lig op blom-inhibisie word bemiddel deur fotosensitiewe pigment Pr. Studies het daarop gewys dat wanneer R:FR hoër as 3.5 is, die blomtyd van vyf peulplante (ertjie, kekerertjie, breëboontjie, lensie en lupien) vertraag sal word. In sommige genotipes van amarant en rys word verrooi lig gebruik om blomtyd met onderskeidelik 10 dae en 20 dae te vervroeg.

Kunsmis CO₂

CO₂is die hoof koolstofbron van fotosintese. Hoë konsentrasie CO₂kan gewoonlik die groei en voortplanting van C3-eenjariges bevorder, terwyl lae konsentrasie CO₂kan die groei- en voortplantingsopbrengs verminder as gevolg van koolstofbeperking. Byvoorbeeld, die fotosintetiese doeltreffendheid van C3-plante, soos rys en koring, neem toe met die toename van CO₂vlak, wat lei tot die toename in biomassa en vroeë blom. Om die positiewe impak van CO2 te verwesenlik₂konsentrasie toeneem, kan dit nodig wees om die water- en voedingstofvoorraad te optimaliseer. Daarom, onder die voorwaarde van onbeperkte belegging, kan hidroponika die groeipotensiaal van plante ten volle ontsluit. Lae CO2₂konsentrasie het die blomtyd van Arabidopsis thaliana vertraag, terwyl hoë CO₂konsentrasie het die blomtyd van rys versnel, die groeitydperk van rys tot 3 maande verkort en 4 generasies per jaar voortgeplant. Deur CO aan te vul₂tot 785.7μmol/mol in die kunsmatige groeikas, is die teelsiklus van die sojaboonvariëteit 'Enrei' verkort tot 70 dae, en dit kon 5 generasies in een jaar teel. Toe die CO₂konsentrasie het tot 550 μmol/mol gestyg, die blomvorming van Cajanus cajan is met 8~9 dae vertraag, en die vrugset en rypwordingstyd is ook met 9 dae vertraag. Cajanus cajan het onoplosbare suiker by hoë CO2 opgehoop.₂konsentrasie, wat die seinoordrag van plante kan beïnvloed en blomvorming kan vertraag. Daarbenewens, in die groeikamer met verhoogde CO₂, die aantal en kwaliteit van sojaboonblomme neem toe, wat bevorderlik is vir hibridisering, en die hibridiseringstempo daarvan is baie hoër as dié van sojabone wat in die veld gekweek word.

Toekomstige vooruitsigte

Moderne landbou kan die proses van gewasteling versnel deur middel van alternatiewe teling en fasiliteitsteling. Daar is egter 'n paar tekortkominge in hierdie metodes, soos streng geografiese vereistes, duur arbeidsbestuur en onstabiele natuurlike toestande, wat nie 'n suksesvolle saadoes kan waarborg nie. Fasiliteitsteling word beïnvloed deur klimaatstoestande, en die tyd vir generasietoevoeging is beperk. Molekulêre merkerteling versnel egter slegs die seleksie en bepaling van teelteiken-eienskappe. Tans word vinnige teelttegnologie toegepas op Gramineae, Leguminosae, Cruciferae en ander gewasse. Plantfabriek-vinnige generasieteling raak egter heeltemal ontslae van die invloed van klimaatstoestande en kan die groeiomgewing reguleer volgens die behoeftes van plantgroei en -ontwikkeling. Deur plantfabriek-vinnige teelttegnologie effektief te kombineer met tradisionele teling, molekulêre merkerteling en ander teelmetodes, onder die voorwaarde van vinnige teling, kan die tyd wat benodig word om homosigotiese lyne na hibridisering te verkry, verminder word, en terselfdertyd kan die vroeë generasies gekies word om die tyd wat benodig word om ideale eienskappe en teeltgenerasies te verkry, te verkort.

Die belangrikste beperking van plant-snelle teeltegnologie in fabrieke is dat die omgewingstoestande wat benodig word vir die groei en ontwikkeling van verskillende gewasse heeltemal verskil, en dit neem lank om die omgewingstoestande vir vinnige teel van teikengewasse te verkry. Terselfdertyd, as gevolg van die hoë koste van die konstruksie en bedryf van aanlegfabrieke, is dit moeilik om grootskaalse additiewe teeleksperimente uit te voer, wat dikwels lei tot beperkte saadopbrengs, wat die opvolg-evaluering van veldkarakters kan beperk. Met die geleidelike verbetering en verbetering van aanlegfabriektoerusting en -tegnologie word die konstruksie- en bedryfskoste van aanlegfabrieke geleidelik verminder. Dit is moontlik om die vinnige teeltegnologie verder te optimaliseer en die teelsiklus te verkort deur die plantfabriek se vinnige teeltegnologie effektief met ander teeltegnieke te kombineer.

EINDE

Aangehaalde inligting

Liu Kaizhe, Liu Houcheng. Navorsingsvordering van vinnige teeltegnologie in plantfabrieke [J]. Landbou-ingenieurstegnologie, 2022,42(22):46-49.