Tecnulugia di l'ingegneria agricula orticola di serraPublicatu à 17:30 u 14 d'ottobre 2022 in Pechino

Cù l'aumentu cuntinuu di a pupulazione mundiale, a dumanda di cibu di a ghjente cresce ghjornu dopu ghjornu, è esigenze più elevate sò messe in avanti per a nutrizione è a sicurezza alimentaria. Cultivà culturi à altu rendimentu è di alta qualità hè un mezzu impurtante per risolve i prublemi alimentari. Tuttavia, u metudu tradiziunale di ripruduzzione richiede assai tempu per cultivà varietà eccellenti, ciò chì limita u prugressu di a ripruduzzione. Per e culture autoimpollinanti annuali, pò piglià 10 ~ 15 anni da l'incrociu iniziale di i genitori à a pruduzzione di una nova varietà. Dunque, per accelerà u prugressu di a ripruduzzione di e culture, hè urgente migliurà l'efficienza di a ripruduzzione è accurtà u tempu di generazione.

A ripruduzzione rapida significa massimizà u ritmu di crescita di e piante, accelerà a fioritura è a fruttificazione, è accurtà u ciclu di ripruduzzione cuntrullendu e cundizioni ambientali in una stanza di crescita à ambiente cuntrullatu cumpletamente chjusa. A fabbrica di piante hè un sistema agriculu chì pò ottene una pruduzzione di culturi ad alta efficienza attraversu un cuntrollu ambientale di alta precisione in l'installazioni, è hè un ambiente ideale per a ripruduzzione rapida. E cundizioni di l'ambiente di piantazione cum'è a luce, a temperatura, l'umidità è a cuncentrazione di CO2 in a fabbrica sò relativamente cuntrullate, è ùn sò micca o menu affettate da u clima esternu. In cundizioni ambientali cuntrullate, a megliu intensità luminosa, u tempu di luce è a temperatura ponu accelerà vari prucessi fisiologichi di e piante, in particulare a fotosintesi è a fioritura, accurtendu cusì u tempu di generazione di a crescita di e culture. Usendu a tecnulugia di a fabbrica di piante per cuntrullà a crescita è u sviluppu di e culture, raccogliendu i frutti in anticipu, basta chì uni pochi di semi cù capacità di germinazione possinu risponde à i bisogni di ripruduzzione.

Fotoperiodu, u principale fattore ambientale chì influenza u ciclu di crescita di e culture

U ciclu di luce si riferisce à l'alternanza di u periodu di luce è di u periodu di bughjura in un ghjornu. U ciclu di luce hè un fattore impurtante chì affetta a crescita, u sviluppu, a fioritura è a fruttificazione di e culture. Sentendu u cambiamentu di u ciclu di luce, e culture ponu cambià da a crescita vegetativa à a crescita riproduttiva è a fioritura è fruttificazione cumplete. Diverse varietà è genotipi di culture anu diverse risposte fisiologiche à i cambiamenti di u fotoperiodu. E piante à longu sole, una volta chì u tempu di sole supera a lunghezza critica di u sole, u tempu di fioritura hè generalmente acceleratu da u prulungamentu di u fotoperiodu, cum'è l'avena, u granu è l'orzu. E piante neutre, indipendentemente da u fotoperiodu, fiuriranu, cum'è u risu, u granu è u cetriolu. E piante à ghjornu cortu, cum'è u cotone, a soia è u miglio, anu bisognu di un fotoperiodu inferiore à a lunghezza critica di u sole per fiorisce. In cundizioni ambientali artificiali di 8 ore di luce è 30 ℃ di temperatura alta, u tempu di fioritura di l'amaranto hè più di 40 ghjorni prima di quellu in l'ambiente di campu. Sottu à u trattamentu di un ciclu di luce di 16/8 ore (luce/scurità), tutti i sette genotipi d'orzu anu fiuritu prestu: Franklin (36 ghjorni), Gairdner (35 ghjorni), Gimmett (33 ghjorni), Commander (30 ghjorni), Fleet (29 ghjorni), Baudin (26 ghjorni) è Lockyer (25 ghjorni).

Sottu à l'ambiente artificiale, u periodu di crescita di u granu pò esse accurtatu aduprendu a cultura di l'embrioni per ottene e piantine, è dopu irradiendu per 16 ore, è 8 generazioni ponu esse prudutte ogni annu. U periodu di crescita di u pisellu hè statu accurtatu da 143 ghjorni in ambiente di campu à 67 ghjorni in serra artificiale cù 16 ore di luce. Prulungendu ulteriormente u fotoperiodu à 20 ore è cumbinendulu cù 21 ° C / 16 ° C (ghjornu / notte), u periodu di crescita di u pisellu pò esse accurtatu à 68 ghjorni, è u tassu di furmazione di e sementi hè di 97,8%. Sottu à a cundizione di l'ambiente cuntrullatu, dopu à 20 ore di trattamentu di fotoperiodu, ci vole 32 ghjorni da a semina à a fioritura, è tuttu u periodu di crescita hè di 62-71 ghjorni, chì hè più cortu di quellu in cundizioni di campu di più di 30 ghjorni. Sottu à a cundizione di serra artificiale cù fotoperiodu di 22 ore, u tempu di fioritura di u granu, l'orzu, a colza è i ceci hè accurtatu in media di 22, 64, 73 è 33 ghjorni, rispettivamente. Cumbinatu cù a racolta precoce di e sementi, i tassi di germinazione di e sementi di racolta precoce ponu ghjunghje à 92%, 98%, 89% è 94% in media, rispettivamente, ciò chì pò risponde cumpletamente à i bisogni di a ripruduzzione. E varietà più veloci ponu pruduce continuamente 6 generazioni (granu) è 7 generazioni (granu). Sottu a cundizione di fotoperiodu di 22 ore, u tempu di fioritura di l'avena hè statu riduttu di 11 ghjorni, è 21 ghjorni dopu a fioritura, almenu 5 sementi viabili puderanu esse garantite, è cinque generazioni puderanu esse propagate continuamente ogni annu. In a serra artificiale cù illuminazione di 22 ore, u periodu di crescita di e lenticchie hè riduttu à 115 ghjorni, è ponu ripruducesi per 3-4 generazioni à l'annu. Sottu a cundizione di illuminazione continua di 24 ore in serra artificiale, u ciclu di crescita di l'arachide hè riduttu da 145 ghjorni à 89 ghjorni, è pò esse propagata per 4 generazioni in un annu.

Qualità di a luce

A luce ghjoca un rollu vitale in a crescita è u sviluppu di e piante. A luce pò cuntrullà a fioritura affettendu parechji fotorecettori. U rapportu trà a luce rossa (R) è a luce blu (B) hè assai impurtante per a fioritura di e culture. A lunghezza d'onda di a luce rossa di 600 ~ 700 nm cuntene u piccu d'assorbimentu di a clorofilla di 660 nm, chì pò prumove efficacemente a fotosintesi. A lunghezza d'onda di a luce blu di 400 ~ 500 nm influenzerà u fototropismu di e piante, l'apertura stomatale è a crescita di e piantine. In u granu, u rapportu trà a luce rossa è a luce blu hè di circa 1, ciò chì pò induce a fioritura à u più prestu pussibule. Sottu a qualità di a luce di R: B = 4: 1, u periodu di crescita di e varietà di soia à maturazione media è tardiva hè statu accurtatu da 120 ghjorni à 63 ghjorni, è l'altezza di a pianta è a biomassa nutrizionale sò state ridutte, ma a resa di e sementi ùn hè stata affettata, ciò chì puderia suddisfà almenu una semente per pianta, è u tassu mediu di germinazione di e sementi immature era di 81,7%. Sottu à cundizione di 10 ore d'illuminazione è supplementu di luce blu, e piante di soia sò diventate corte è forti, sò fiurite 23 ghjorni dopu a semina, sò maturate in 77 ghjorni, è anu pussutu ripruducesi per 5 generazioni in un annu.

U rapportu trà a luce rossa è a luce rossa luntana (FR) affetta ancu a fioritura di e piante. I pigmenti fotosensibili esistenu in duie forme: assorbimentu di luce rossa luntana (Pfr) è assorbimentu di luce rossa (Pr). À un rapportu R:FR bassu, i pigmenti fotosensibili sò cunvertiti da Pfr à Pr, ciò chì porta à a fioritura di e piante à ghjornu longu. L'usu di luci LED per regulà l'R:FR (0,66 ~ 1,07) adattatu pò aumentà l'altezza di a pianta, prumove a fioritura di e piante à ghjornu longu (cum'è a gloria di a mattina è a bocca di leone), è inibisce a fioritura di e piante à ghjornu cortu (cum'è a calendula). Quandu R:FR hè più grande di 3,1, u tempu di fioritura di e lenticchie hè ritardatu. Riducendu R:FR à 1,9 si pò ottene u megliu effettu di fioritura, è pò fiurisce u 31esimu ghjornu dopu a semina. L'effettu di a luce rossa nantu à l'inibizione di a fioritura hè mediatu da u pigmentu fotosensibile Pr. Studi anu indicatu chì quandu R:FR hè più altu di 3,5, u tempu di fioritura di cinque piante leguminose (pisellu, ceci, fava, lenticchia è lupinu) serà ritardatu. In certi genotipi d'amaranto è di risu, a luce rossa luntana hè aduprata per avanzà a fioritura di 10 ghjorni è 20 ghjorni rispettivamente.

CO di fertilizzanti₂

CO₂hè a principale fonte di carbone di a fotosintesi. Alta concentrazione di CO2₂pò generalmente prumove a crescita è a ripruduzzione di l'annuali C3, mentre chì una bassa concentrazione di CO2₂pò riduce u rendiment di crescita è di ripruduzzione per via di a limitazione di carbone. Per esempiu, l'efficienza fotosintetica di e piante C3, cum'è u risu è u granu, aumenta cù l'aumentu di CO2₂livellu, risultendu in l'aumentu di a biomassa è una fioritura precoce. Per realizà l'impattu pusitivu di CO₂aumentu di a cuncentrazione, pò esse necessariu ottimizà l'approvvigionamentu d'acqua è di nutrienti. Dunque, sottu à cundizione d'investimentu illimitatu, l'idroponica pò liberà cumpletamente u putenziale di crescita di e piante. CO2 bassu₂cuncentrazione hà ritardatu u tempu di fioritura di Arabidopsis thaliana, mentre chì una alta CO2₂A cuncentrazione hà acceleratu u tempu di fioritura di u risu, hà accurtatu u periodu di crescita di u risu à 3 mesi, è hà propagatu 4 generazioni à l'annu. Supplementendu CO₂à 785,7 μmol/mol in a scatula di crescita artificiale, u ciclu di ripruduzzione di a varietà di soia 'Enrei' hè statu accurtatu à 70 ghjorni, è puderia ripruduce 5 generazioni in un annu. Quandu u CO₂a cuncentrazione hè aumentata à 550 μmol/mol, a fioritura di Cajanus cajan hè stata ritardata di 8 ~ 9 ghjorni, è u tempu di allegazione è di maturazione di i frutti hè statu ancu ritardatu di 9 ghjorni. Cajanus cajan hà accumulatu zuccheru insolubile à alta CO2₂cuncentrazione, chì pò influenzà a trasmissione di u signale di e piante è ritardà a fioritura. Inoltre, in a stanza di crescita cù un aumentu di CO2₂, u numeru è a qualità di i fiori di soia aumentanu, ciò chì hè favurevule à l'ibridazione, è u so tassu d'ibridazione hè assai più altu ch'è quellu di a soia cultivata in u campu.

Prospettive future

L'agricultura muderna pò accelerà u prucessu di selezzione di e culture per mezu di a selezzione alternativa è di a selezzione in strutture. Tuttavia, ci sò qualchi difetti in questi metudi, cum'è esigenze geografiche strette, gestione di u travagliu cara è cundizioni naturali instabili, chì ùn ponu micca guarantisce una racolta riescita di e sementi. A selezzione in strutture hè influenzata da e cundizioni climatiche, è u tempu per l'aghjunta di generazioni hè limitatu. Tuttavia, a selezzione cù marcatori moleculari accelera solu a selezzione è a determinazione di i tratti di destinazione di a selezzione. Attualmente, a tecnulugia di selezzione rapida hè stata applicata à Gramineae, Leguminosae, Cruciferae è altre culture. Tuttavia, a selezzione di generazione rapida in fabbrica di piante elimina cumpletamente l'influenza di e cundizioni climatiche, è pò regulà l'ambiente di crescita secondu i bisogni di crescita è sviluppu di e piante. Cumbinendu a tecnulugia di selezzione rapida in fabbrica di piante cù a selezzione tradiziunale, a selezzione cù marcatori moleculari è altri metudi di selezzione in modu efficace, in cundizioni di selezzione rapida, u tempu necessariu per ottene linee omozigote dopu l'ibridazione pò esse riduttu, è à u listessu tempu, e prime generazioni ponu esse selezziunate per riduce u tempu necessariu per ottene tratti ideali è generazioni di selezzione.

A limitazione chjave di a tecnulugia di ripruduzzione rapida di e piante in e fabbriche hè chì e cundizioni ambientali necessarie per a crescita è u sviluppu di diverse culture sò abbastanza diverse, è ci vole assai tempu per ottene e cundizioni ambientali per a ripruduzzione rapida di e culture bersaglio. À u listessu tempu, per via di l'altu costu di custruzzione è di funziunamentu di a fabbrica di piante, hè difficiule di realizà esperimenti di ripruduzzione additiva à grande scala, chì spessu porta à una resa limitata di sementi, chì pò limità a valutazione di u caratteru di u campu di seguitu. Cù u miglioramentu graduale è u miglioramentu di l'attrezzatura è di a tecnulugia di a fabbrica di piante, u costu di custruzzione è di funziunamentu di a fabbrica di piante hè gradualmente riduttu. Hè pussibule ottimizà ulteriormente a tecnulugia di ripruduzzione rapida è accurtà u ciclu di ripruduzzione cumbinendu efficacemente a tecnulugia di ripruduzzione rapida di a fabbrica di piante cù altre tecniche di ripruduzzione.

FINE

Infurmazioni citate

Liu Kaizhe, Liu Houcheng. Prugressu di a ricerca nantu à a tecnulugia di ripruduzzione rapida di e fabbriche di piante [J]. Tecnulugia di l'Ingegneria Agricola, 2022,42(22):46-49.