Üvegházi kertészeti agrármérnöki technológiaKözzétéve 2022. október 14-én 17:30-kor, Pekingben

A világ népességének folyamatos növekedésével az emberek élelmiszer-igénye napról napra növekszik, és magasabb követelményeket támasztanak az élelmiszer-táplálkozással és -biztonsággal szemben.A magas hozamú és jó minőségű növények termesztése az élelmezési problémák megoldásának fontos eszköze.A hagyományos nemesítési mód azonban hosszú időt vesz igénybe a kiváló fajták termesztése, ami korlátozza a nemesítés előrehaladását.Az egynyári önbeporzó növények esetében 10-15 év telhet el a kezdeti szülőkeresztezéstől egy új fajta előállításáig.Ezért a növénynemesítés előrehaladásának felgyorsítása érdekében sürgősen javítani kell a tenyésztési hatékonyságot és lerövidíteni a generációs időt.

A gyorstenyésztés a növények növekedési ütemének maximalizálását, a virágzás és a termés felgyorsítását, valamint a tenyésztési ciklus lerövidítését jelenti a környezeti feltételek szabályozásával egy teljesen zárt, ellenőrzött környezetű növekedési helyiségben.A növénygyár egy olyan mezőgazdasági rendszer, amely nagy hatékonyságú növénytermesztést képes elérni a létesítmények nagy pontosságú környezeti ellenőrzésével, és ideális környezet a gyors nemesítéshez.Az ültetési környezet körülményei, mint például a fény, a hőmérséklet, a páratartalom és a CO2-koncentráció a gyárban viszonylag szabályozhatók, és a külső klíma nem vagy kevésbé befolyásolja őket.Ellenőrzött környezeti feltételek mellett a legjobb fényintenzitás, fényidő és hőmérséklet felgyorsíthatja a növények különböző élettani folyamatait, különösen a fotoszintézist és a virágzást, így lerövidül a termésnövekedés generációs ideje.Növénygyári technológia alkalmazása a termés növekedésének és fejlődésének szabályozására, a gyümölcsök előzetes betakarítása, mindaddig, amíg néhány csírázóképes mag kielégíti a nemesítési igényeket.

Photoperiod, a fő környezeti tényező, amely befolyásolja a növény növekedési ciklusát

A fényciklus a fényidőszak és a sötét periódus váltakozására utal.A fényciklus egy fontos tényező, amely befolyásolja a növények növekedését, fejlődését, virágzását és termését.A fényciklus megváltozásának érzékelésével a növények a vegetatív növekedéstől a reproduktív növekedésig, valamint a teljes virágzáshoz és gyümölcsökhöz változhatnak.A különböző növényfajták és genotípusok eltérő fiziológiai reakciókat mutatnak a fotoperiod változásokra.A hosszú napsütéses növények, amint a napsütéses idő meghaladja a kritikus napsütés hosszát, a virágzási időt általában a fotoperiod, például a zab, a búza és az árpa meghosszabbítása gyorsítja.A semleges növények, függetlenül a fotoperiodtól, virágznak, például rizs, kukorica és uborka.A rövid napos növényeknek, például a pamutnak, a szójababnak és a kölesnek, a fotoperiodnak alacsonyabbra van szükségük, mint a kritikus napsütés hosszúságának.A 8 órás és 30 ℃ magas hőmérsékletű mesterséges környezeti körülmények között az amarant virágzási ideje több mint 40 nappal korábban van, mint a terepi környezetben.16/8 órás fényciklus (világos/sötét) kezelése alatt mind a hét árpa genotípus korán virágzott: Franklin (36 nap), Gairdner (35 nap), Gimmett (33 nap), parancsnok (30 nap), flották (29 napok), baudin (26 nap) és lockyer (25 nap).

A mesterséges környezetben a búza növekedési periódusát az embrió kultúrájának felhasználásával lehet lerövidíteni a palánták előállításához, majd 16 órán át besugárzással, és 8 generáció előállítható évente.A borsó növekedési periódusa szántóföldi környezetben 143 napról 67 napra mesterséges üvegházban 16 órás megvilágítás mellett lerövidült.A fotoperiod tovább hosszabbításával 20 óráig, és 21 ° C/16 ° C -os kombinálással (nappali/éjszaka) a borsó növekedési periódusa 68 napra rövidíthető, és a vetőmag beállítási sebessége 97,8%.Ellenőrzött környezet állapotában, 20 órás fotoperiod-kezelés után, 32 napot vesz igénybe a vetéstől a virágzásig, és a teljes növekedési periódus 62-71 nap, ami rövidebb, mint a terepi körülmények között, több mint 30 napig.A 22 órás fotoperiódusú mesterséges üvegház esetén a búza, az árpa, a nemi erőszak és a csicseriborsó virágzási idejét átlagosan 22, 64, 73 és 33 nappal rövidítik le.A magok korai betakarításával kombinálva a korai betakarítási vetőmagok csírázási aránya elérheti a 92% -ot, 98% -ot, 89% -ot és 94% -ot, ami teljes mértékben kielégítheti a tenyésztés igényeit.A leggyorsabb fajták folyamatosan 6 generációt (búzát) és 7 generációt (búza) termelhetnek.22 órás fotoperiod esetén a zab virágzási idejét 11 nappal és 21 nappal a virágzás után csökkentették, legalább 5 életképes mag garantálható, és öt generációt évente folyamatosan terjeszthetnek.A 22 órás megvilágítású mesterséges üvegházban a lencse növekedési periódusát 115 napra rövidítik, és évente 3-4 generációra képesek reprodukálni.A mesterséges üvegházban 24 órás folyamatos megvilágítás esetén a földimogyoró növekedési ciklusa 145 napról 89 napra csökken, és egy év alatt 4 generációig terjedhet.

Fényminőség

A fény létfontosságú szerepet játszik a növények növekedésében és fejlődésében.A fény számos fotoreceptor érintésével képes szabályozni a virágzást.A vörös fény (R) és a kék fény (B) aránya nagyon fontos a növények virágzásához.A 600 ~ 700 nm vörös fényhullámhossz a klorofill abszorpciós csúcsát tartalmazza, amely hatékonyan elősegíti a fotoszintézist.A 400-500 nm-es kék fény hullámhossza befolyásolja a növények fototropizmusát, a sztómanyílást és a palánta növekedését.A búzában a vörös fény és a kék fény aránya körülbelül 1, ami legkorábban virágzást válthat ki.R: B = 4: 1 fényminősége mellett a közép- és késői matematikai szójababfajták növekedési periódusát 120 napról 63 napra rövidítették, és a növényi magasság és a táplálkozási biomassza csökkent, de a vetőmag hozamát nem befolyásolták , amely növényenként legalább egy magot tudott kielégíteni, és az éretlen magvak átlagos csírázási aránya 81,7% volt.10 órás megvilágítás és kék fény -kiegészítés esetén a szójabab növények rövidek és erősek, 23 nappal a vetés után virágoztak, 77 napon belül érettek, és egy év alatt 5 generáción keresztül reprodukálhattak.

A vörös fény és a távoli vörös fény (FR) aránya szintén befolyásolja a növények virágzását.A fényérzékeny pigmentek két formában léteznek: távoli vörös fényelnyelés (Pfr) és vörös fény abszorpciója (Pr).Alacsony R:FR arány mellett a fényérzékeny pigmentek Pfr-ről Pr-re alakulnak át, ami a hosszúnapos növények virágzásához vezet.A megfelelő R:FR(0,66-1,07) LED-es lámpák használata növelheti a növény magasságát, elősegítheti a hosszú napos növények virágzását (mint például a hajnali virágok és a csípős sárkány), és gátolhatja a rövidnapos növények (például körömvirág) virágzását. ).Ha R: FR nagyobb, mint 3,1, akkor a lencse virágzási ideje késik.Az R: FR -re 1,9 -re csökkentve a legjobb virágzási hatást, és a vetés utáni 31. napon virágzik.A vörös fénynek a virágzás gátlására gyakorolt ​​hatását a fényérzékeny pigment PR közvetíti.A tanulmányok rámutattak arra, hogy ha az R:FR 3,5-nél magasabb, öt hüvelyes növény (borsó, csicseriborsó, bab, lencse és csillagfürt) virágzási ideje késik.Az amarant és a rizs egyes genotípusaiban a távoli vörös fényt használják a virágzás 10 napos és 20 napos előmozdítására.

Műtrágya CO₂

CO₂a fotoszintézis fő szénforrása.Magas koncentráció₂általában elősegítheti a C3 egynyári növekedését és szaporodását, míg az alacsony koncentrációjú CO₂Csökkentheti a szén -dioxid -korlátozás miatti növekedési és szaporodási hozamot.Például a C3 növények, például a rizs és a búza fotoszintézis hatékonysága növekszik a CO növekedésével₂szinten, ami a biomassza növekedését és a korai virágzást eredményezi.A CO pozitív hatásainak megvalósítása érdekében₂koncentráció növekedését, szükség lehet a víz- és tápanyagellátás optimalizálására.Ezért korlátlan befektetés mellett a hidroponika teljes mértékben felszabadíthatja a növények növekedési potenciálját.Alacsony CO₂koncentráció késleltette az Arabidopsis thaliana virágzási idejét, míg a magas CO₂a koncentráció felgyorsította a rizs virágzási idejét, a rizs növekedési idejét 3 hónapra rövidítette, és évente 4 nemzedéket szaporított.A CO kiegészítésével₂785,7 μmol/mol-ra a mesterséges növesztődobozban, az 'Enrei' szójafajta tenyésztési ciklusa 70 napra rövidült, és egy év alatt 5 nemzedéket tudott szaporítani.Amikor a CO₂koncentrációja 550 μmol/mol-ra nőtt, a Cajanus cajan virágzása 8-9 napot, valamint a terméskötés és az érés ideje is 9 napot késett.Cajanus Cajan oldhatatlan cukrot halmozott fel a High Co -nál₂a koncentráció, amely befolyásolhatja a növények jelátvitelét és késleltetheti a virágzást.Ezen felül a megnövekedett CO -val rendelkező növekedési helyiségben₂, a szójabab virágainak száma és minősége növekszik, ami kedvez a hibridizációnak, hibridizációs aránya pedig jóval magasabb, mint a szántóföldön termesztett szójáé.

Kilátások a jövőre

A modern mezőgazdaság felgyorsíthatja a növénynemesítés folyamatát alternatív nemesítéssel és létesítményi nemesítéssel.Ezekben a módszerekben azonban vannak néhány hiányosság, mint például a szigorú földrajzi követelmények, a drága munkaügyi menedzsment és az instabil természetes feltételek, amelyek nem garantálják a vetőmag sikeres betakarítását.A létesítményi tenyésztést az éghajlati viszonyok befolyásolják, és a generációk kiegészítésének ideje korlátozott.A molekuláris markeres nemesítés azonban csak felgyorsítja a tenyésztési céltulajdonságok kiválasztását és meghatározását.Jelenleg gyorstenyésztési technológiát alkalmaznak a Gramineae, Leguminosae, Cruciferae és más növények esetében.A növénygyár gyors generációs tenyésztése azonban teljesen megszabadul az éghajlati viszonyok hatásától, és a növény növekedésének és fejlődésének igényeinek megfelelően szabályozhatja a növekedési környezetet.A növénygyár gyors tenyésztési technológiájának kombinálása a hagyományos tenyésztéssel, a molekuláris marker tenyésztéssel és más tenyésztési módszerekkel hatékonyan, a gyors tenyésztés esetén a homozigóta vonalak előállításához szükséges idő csökkenthető, és ugyanakkor a korai generációk lehetnek. úgy választják ki, hogy lerövidítsék az ideális tulajdonságok és tenyészgenerációk eléréséhez szükséges időt.

A gyári gyorsnemesítési technológia legfőbb korlátja, hogy a különböző növények növekedéséhez és fejlődéséhez szükséges környezeti feltételek meglehetősen eltérőek, és hosszú időbe telik a célnövények gyors nemesítéséhez szükséges környezeti feltételek megteremtése.Ugyanakkor a növénygyár építési és üzemeltetési költsége miatt nehéz nagyszabású adalékanyagos nemesítési kísérletet végezni, ami gyakran korlátozott vetőmaghozamhoz vezet, ami korlátozhatja a tábla jellegének utólagos értékelését.A növénygyár berendezéseinek és technológiájának fokozatos fejlesztésével és fejlesztésével a növénygyár építési és üzemeltetési költsége fokozatosan csökken.Lehetséges tovább optimalizálni a gyors tenyésztési technológiát és lerövidíteni a tenyésztési ciklust azáltal, hogy hatékonyan kombinálja a növénygyár gyors tenyésztési technológiáját más tenyésztési technikákkal.

VÉGE

Idézett információ

Liu Kaizhe, Liu Houcheng.A növénygyár gyors tenyésztési technológiájának kutatása [J].Mezőgazdasági mérnöki technológia, 2022,42 (22): 46-49.