Teknoloġija tal-inġinerija agrikola ortikulturali tas-sererIppubblikat fis-17:30 fl-14 ta' Ottubru 2022 f'Beijing

Biż-żieda kontinwa tal-popolazzjoni globali, id-domanda tan-nies għall-ikel qed tiżdied jum b'jum, u qed jiġu ppreżentati rekwiżiti ogħla għan-nutrizzjoni u s-sikurezza tal-ikel. Il-kultivazzjoni ta' għelejjel b'rendiment għoli u ta' kwalità għolja hija mezz importanti biex jiġu solvuti l-problemi tal-ikel. Madankollu, il-metodu tradizzjonali tat-tnissil jieħu ħafna żmien biex jiġu kkultivati ​​varjetajiet eċċellenti, u dan jillimita l-progress tat-tnissil. Għal għelejjel annwali li jdakkru lilhom infushom, jista' jieħu 10 ~ 15-il sena mill-inkroċjar inizjali tal-ġenituri sal-produzzjoni ta' varjetà ġdida. Għalhekk, sabiex jitħaffef il-progress tat-tnissil tal-għelejjel, huwa urġenti li tittejjeb l-effiċjenza tat-tnissil u jitqassar il-ħin tal-ġenerazzjoni.

Tnissil rapidu jfisser li tiġi massimizzata r-rata tat-tkabbir tal-pjanti, jiġu aċċellerati l-fjoritura u l-frott, u jitqassar iċ-ċiklu tat-tnissil billi jiġu kkontrollati l-kundizzjonijiet ambjentali f'kamra tat-tkabbir b'ambjent ikkontrollat ​​magħluq għalkollox. Il-fabbrika tal-pjanti hija sistema agrikola li tista' tikseb produzzjoni tal-għelejjel b'effiċjenza għolja permezz ta' kontroll ambjentali ta' preċiżjoni għolja fil-faċilitajiet, u hija ambjent ideali għat-tnissil rapidu. Il-kundizzjonijiet tal-ambjent tat-tħawwil bħad-dawl, it-temperatura, l-umdità u l-konċentrazzjoni tas-CO2 fil-fabbrika huma relattivament kontrollabbli, u mhumiex jew huma inqas affettwati mill-klima esterna. Taħt kundizzjonijiet ambjentali kkontrollati, l-aħjar intensità tad-dawl, ħin tad-dawl u temperatura jistgħu jaċċelleraw diversi proċessi fiżjoloġiċi tal-pjanti, speċjalment il-fotosintesi u l-fjoritura, u b'hekk jitqassar il-ħin tal-ġenerazzjoni tat-tkabbir tal-għelejjel. Bl-użu tat-teknoloġija tal-fabbrika tal-pjanti biex jiġi kkontrollat ​​it-tkabbir u l-iżvilupp tal-għelejjel, il-ħsad tal-frott minn qabel, sakemm ftit żrieragħ b'kapaċità ta' ġerminazzjoni jistgħu jissodisfaw il-ħtiġijiet tat-tnissil.

Il-fotoperjodu, il-fattur ambjentali ewlieni li jaffettwa ċ-ċiklu tat-tkabbir tal-għelejjel

Iċ-ċiklu tad-dawl jirreferi għall-alternazzjoni tal-perjodu tad-dawl u l-perjodu tad-dlam f'ġurnata. Iċ-ċiklu tad-dawl huwa fattur importanti li jaffettwa t-tkabbir, l-iżvilupp, il-fjoritura u l-frott tal-għelejjel. Billi jħossu l-bidla fiċ-ċiklu tad-dawl, l-għelejjel jistgħu jinbidlu minn tkabbir veġetattiv għal tkabbir riproduttiv u fjoritura u frott kompluti. Varjetajiet u ġenotipi differenti tal-għelejjel għandhom reazzjonijiet fiżjoloġiċi differenti għall-bidliet fil-fotoperjodu. Pjanti b'xemx twila, ladarba l-ħin tax-xemx jaqbeż it-tul kritiku tax-xemx, il-ħin tal-fjoritura ġeneralment jiġi aċċellerat bit-titwil tal-fotoperjodu, bħal ħafur, qamħ u xgħir. Pjanti newtrali, irrispettivament mill-fotoperjodu, jiffjorixxu, bħal ross, qamħirrum u ħjar. Pjanti b'ġurnata qasira, bħall-qoton, is-sojja u l-millieġ, jeħtieġu fotoperjodu inqas mit-tul kritiku tax-xemx biex jiffjorixxu. Taħt il-kundizzjonijiet ambjentali artifiċjali ta' 8 sigħat ta' dawl u temperatura għolja ta' 30℃, il-ħin tal-fjoritura tal-amarant huwa aktar minn 40 jum aktar kmieni minn dak fl-ambjent tal-għalqa. Taħt it-trattament taċ-ċiklu tad-dawl ta' 16/8 sigħat (dawl/dlam), is-seba' ġenotipi tax-xgħir kollha fjorixxew kmieni: Franklin (36 jum), Gairdner (35 jum), Gimmett (33 jum), Commander (30 jum), Fleet (29 jum), Baudin (26 jum) u Lockyer (25 jum).

Taħt ambjent artifiċjali, il-perjodu tat-tkabbir tal-qamħ jista' jitqassar billi tintuża kultura tal-embrijuni biex jinkisbu nebbieta, u mbagħad tiġi irradjata għal 16-il siegħa, u jistgħu jiġu prodotti 8 ġenerazzjonijiet kull sena. Il-perjodu tat-tkabbir tal-piżelli tqassar minn 143 jum f'ambjent tal-għalqa għal 67 jum f'serra artifiċjali b'16-il siegħa ta' dawl. Billi l-fotoperjodu jiġi estiż aktar għal 20 siegħa u kkombinat ma' 21°C/16°C (jum/lejl), il-perjodu tat-tkabbir tal-piżelli jista' jitqassar għal 68 jum, u r-rata tat-twaħħil taż-żerriegħa hija ta' 97.8%. Taħt il-kundizzjoni ta' ambjent ikkontrollat, wara trattament fotoperjodu ta' 20 siegħa, jieħu 32 jum miż-żrigħ sal-fjoritura, u l-perjodu kollu tat-tkabbir huwa ta' 62-71 jum, li huwa iqsar minn dak f'kundizzjonijiet tal-għalqa b'aktar minn 30 jum. Taħt il-kundizzjoni ta' serra artifiċjali b'fotoperjodu ta' 22 siegħa, il-ħin tal-fjoritura tal-qamħ, ix-xgħir, il-kolza u ċ-ċiċri jitqassar b'medja ta' 22, 64, 73 u 33 jum, rispettivament. Flimkien mal-ħsad bikri taż-żerriegħa, ir-rati ta' ġerminazzjoni taż-żerriegħa tal-ħsad bikri jistgħu jilħqu medja ta' 92%, 98%, 89% u 94% rispettivament, li jistgħu jissodisfaw bis-sħiħ il-ħtiġijiet tat-tnissil. L-aktar varjetajiet veloċi jistgħu jipproduċu kontinwament 6 ġenerazzjonijiet (qamħ) u 7 ġenerazzjonijiet (qamħ). Taħt il-kundizzjoni ta' fotoperjodu ta' 22 siegħa, il-ħin tal-fjoritura tal-ħafur tnaqqas bi 11-il jum, u 21 jum wara l-fjoritura, jistgħu jiġu garantiti mill-inqas 5 żerriegħa vijabbli, u ħames ġenerazzjonijiet jistgħu jiġu propagati kontinwament kull sena. Fis-serra artifiċjali b'illuminazzjoni ta' 22 siegħa, il-perjodu ta' tkabbir tal-għads jitqassar għal 115-il jum, u jistgħu jirriproduċu għal 3-4 ġenerazzjonijiet fis-sena. Taħt il-kundizzjoni ta' illuminazzjoni kontinwa ta' 24 siegħa fis-serra artifiċjali, iċ-ċiklu tat-tkabbir tal-karawett jitnaqqas minn 145 jum għal 89 jum, u jista' jiġi propagat għal 4 ġenerazzjonijiet f'sena waħda.

Kwalità tad-dawl

Id-dawl għandu rwol vitali fit-tkabbir u l-iżvilupp tal-pjanti. Id-dawl jista' jikkontrolla l-fjoritura billi jaffettwa ħafna fotoreċetturi. Il-proporzjon tad-dawl aħmar (R) għad-dawl blu (B) huwa importanti ħafna għall-fjoritura tal-għelejjel. It-tul ta' mewġa tad-dawl aħmar ta' 600~700nm fih il-quċċata ta' assorbiment tal-klorofilla ta' 660nm, li tista' tippromwovi b'mod effettiv il-fotosintesi. It-tul ta' mewġa tad-dawl blu ta' 400~500nm jaffettwa l-fototropiżmu tal-pjanti, il-ftuħ stomatali u t-tkabbir tan-nebbieta. Fil-qamħ, il-proporzjon tad-dawl aħmar għad-dawl blu huwa madwar 1, li jista' jikkaġuna l-fjoritura fl-aktar żmien bikri. Taħt il-kwalità tad-dawl ta' R:B=4:1, il-perjodu ta' tkabbir tal-varjetajiet tas-sojja li jimmaturaw medja u tard tqassar minn 120 jum għal 63 jum, u l-għoli tal-pjanti u l-bijomassa nutrizzjonali tnaqqsu, iżda r-rendiment taż-żerriegħa ma ġiex affettwat, li seta' jissodisfa mill-inqas żerriegħa waħda għal kull pjanta, u r-rata medja ta' ġerminazzjoni taż-żerriegħa immatura kienet ta' 81.7%. Taħt il-kundizzjoni ta' illuminazzjoni ta' 10 sigħat u suppliment ta' dawl blu, il-pjanti tas-sojja saru qosra u b'saħħithom, iffjorixxew 23 jum wara ż-żrigħ, immaturaw fi żmien 77 jum, u setgħu jirriproduċu għal 5 ġenerazzjonijiet f'sena waħda.

Il-proporzjon tad-dawl aħmar għad-dawl aħmar imbiegħed (FR) jaffettwa wkoll il-fjoritura tal-pjanti. Il-pigmenti fotosensittivi jeżistu f'żewġ forom: assorbiment tad-dawl aħmar imbiegħed (Pfr) u assorbiment tad-dawl aħmar (Pr). B'proporzjon R:FR baxx, il-pigmenti fotosensittivi jiġu konvertiti minn Pfr għal Pr, li jwassal għall-fjoritura ta' pjanti ta' ġurnata twila. L-użu ta' dwal LED biex jirregola l-R:FR xieraq (0.66~1.07) jista' jżid l-għoli tal-pjanta, jippromwovi l-fjoritura ta' pjanti ta' ġurnata twila (bħal morning glory u snapdragon), u jinibixxi l-fjoritura ta' pjanti ta' ġurnata qasira (bħall-marigold). Meta R:FR ikun akbar minn 3.1, il-ħin tal-fjoritura tal-għads jittardja. It-tnaqqis ta' R:FR għal 1.9 jista' jikseb l-aħjar effett ta' fjoritura, u jista' jiffjorixxi fil-31 jum wara ż-żrigħ. L-effett tad-dawl aħmar fuq l-inibizzjoni tal-fjoritura huwa medjat mill-pigment fotosensittiv Pr. Studji indikaw li meta l-R:FR ikun ogħla minn 3.5, il-ħin tal-fjoritura ta' ħames pjanti leguminużi (piżelli, ċiċri, ful wiesa', għads u lupin) se jittardja. F'xi ġenotipi tal-amarant u r-ross, id-dawl aħmar imbiegħed jintuża biex javvanza l-fjoritura b'10 ijiem u 20 jum rispettivament.

Fertilizzant CO2₂

CO₂hija s-sors ewlieni tal-karbonju tal-fotosintesi. Konċentrazzjoni għolja ta' CO2₂ġeneralment jista' jippromwovi t-tkabbir u r-riproduzzjoni ta' pjanti annwali C3, filwaqt li konċentrazzjoni baxxa ta' CO2₂jista' jnaqqas ir-rendiment tat-tkabbir u r-riproduzzjoni minħabba l-limitazzjoni tal-karbonju. Pereżempju, l-effiċjenza fotosintetika tal-pjanti C3, bħar-ross u l-qamħ, tiżdied biż-żieda tas-CO2₂livell, li jirriżulta fiż-żieda tal-bijomassa u fjoritura bikrija. Sabiex jiġi realizzat l-impatt pożittiv tas-CO2₂żieda fil-konċentrazzjoni, jista' jkun meħtieġ li tiġi ottimizzata l-provvista tal-ilma u n-nutrijenti. Għalhekk, taħt il-kundizzjoni ta' investiment illimitat, l-idroponika tista' tirrilaxxa bis-sħiħ il-potenzjal tat-tkabbir tal-pjanti. CO2 baxx₂konċentrazzjoni dewmet il-ħin tal-fjoritura ta' Arabidopsis thaliana, filwaqt li CO2 għolja₂Il-konċentrazzjoni aċċellerat il-ħin tal-fjoritura tar-ross, qassret il-perjodu tat-tkabbir tar-ross għal 3 xhur, u propagat 4 ġenerazzjonijiet fis-sena. Billi ssupplimentat is-CO₂għal 785.7μmol/mol fil-kaxxa tat-tkabbir artifiċjali, iċ-ċiklu tat-tnissil tal-varjetà tas-sojja 'Enrei' tqassar għal 70 jum, u setgħet trabbi 5 ġenerazzjonijiet f'sena waħda. Meta s-CO₂il-konċentrazzjoni żdiedet għal 550μmol/mol, il-fjoritura ta' Cajanus cajan ittardjata bi 8~9 ijiem, u l-ħin tal-iffriżar u l-maturazzjoni tal-frott ittardjat ukoll b'9 ijiem. Cajanus cajan akkumula zokkor insolubbli f'CO2 għoli₂konċentrazzjoni, li tista' taffettwa t-trażmissjoni tas-sinjali tal-pjanti u tittardja l-fjoritura. Barra minn hekk, fil-kamra tat-tkabbir b'CO2 miżjud₂, in-numru u l-kwalità tal-fjuri tas-sojja jiżdiedu, u dan iwassal għall-ibridizzazzjoni, u r-rata ta' ibridizzazzjoni tagħha hija ħafna ogħla minn dik tas-sojja mkabbra fl-għalqa.

Prospetti futuri

L-agrikoltura moderna tista' tħaffef il-proċess tat-tnissil tal-għelejjel permezz ta' tnissil alternattiv u tnissil f'faċilitajiet. Madankollu, hemm xi nuqqasijiet f'dawn il-metodi, bħal rekwiżiti ġeografiċi stretti, ġestjoni tax-xogħol għalja u kundizzjonijiet naturali instabbli, li ma jistgħux jiggarantixxu ħsad b'suċċess taż-żerriegħa. It-tnissil f'faċilitajiet huwa influwenzat mill-kundizzjonijiet klimatiċi, u l-ħin għaż-żieda tal-ġenerazzjoni huwa limitat. Madankollu, it-tnissil b'markaturi molekulari jaċċelera biss l-għażla u d-determinazzjoni tal-karatteristiċi fil-mira tat-tnissil. Fil-preżent, it-teknoloġija tat-tnissil rapidu ġiet applikata għal Gramineae, Leguminosae, Cruciferae u għelejjel oħra. Madankollu, it-tnissil ta' ġenerazzjoni rapida fil-fabbrika tal-pjanti jeħles kompletament mill-influwenza tal-kundizzjonijiet klimatiċi, u jista' jirregola l-ambjent tat-tkabbir skont il-ħtiġijiet tat-tkabbir u l-iżvilupp tal-pjanti. Billi tgħaqqad it-teknoloġija tat-tnissil rapidu fil-fabbrika tal-pjanti mat-tnissil tradizzjonali, it-tnissil b'markaturi molekulari u metodi oħra ta' tnissil b'mod effettiv, taħt il-kundizzjoni ta' tnissil rapidu, il-ħin meħtieġ biex jinkisbu linji omożigoti wara l-ibridizzazzjoni jista' jitnaqqas, u fl-istess ħin, il-ġenerazzjonijiet bikrija jistgħu jintgħażlu biex jitqassar il-ħin meħtieġ biex jinkisbu karatteristiċi u ġenerazzjonijiet ta' tnissil ideali.

Il-limitazzjoni ewlenija tat-teknoloġija tat-tnissil rapidu tal-pjanti fil-fabbriki hija li l-kundizzjonijiet ambjentali meħtieġa għat-tkabbir u l-iżvilupp ta' għelejjel differenti huma pjuttost differenti, u jieħu ħafna żmien biex jinkisbu l-kundizzjonijiet ambjentali għat-tnissil rapidu tal-għelejjel fil-mira. Fl-istess ħin, minħabba l-ispiża għolja tal-kostruzzjoni u t-tħaddim tal-fabbrika tal-pjanti, huwa diffiċli li jitwettaq esperiment ta' tnissil addittiv fuq skala kbira, li ħafna drabi jwassal għal rendiment limitat taż-żerriegħa, li jista' jillimita l-evalwazzjoni tal-karattru fuq il-post ta' segwitu. Bit-titjib gradwali tat-tagħmir u t-teknoloġija tal-fabbrika tal-pjanti, l-ispiża tal-kostruzzjoni u t-tħaddim tal-fabbrika tal-pjanti titnaqqas gradwalment. Huwa possibbli li tottimizza aktar it-teknoloġija tat-tnissil rapidu u tqassar iċ-ċiklu tat-tnissil billi tgħaqqad b'mod effettiv it-teknoloġija tat-tnissil rapidu tal-fabbrika tal-pjanti ma' tekniki oħra ta' tnissil.

TMIEM

Informazzjoni kkwotata

Liu Kaizhe, Liu Houcheng. Progress fir-riċerka tat-teknoloġija tat-tnissil rapidu tal-fabbrika tal-pjanti [J]. Teknoloġija tal-Inġinerija Agrikola, 2022,42(22):46-49.