Technoleg peirianneg amaethyddol garddwriaethol tŷ gwydrCyhoeddwyd am 17: 30 ar Hydref 14, 2022 yn Beijing

Gyda chynnydd parhaus y boblogaeth fyd-eang, mae galw pobl am fwyd yn cynyddu o ddydd i ddydd, a chyflwynir gofynion uwch ar gyfer maeth a diogelwch bwyd.Mae tyfu cnydau cnwd uchel ac o ansawdd uchel yn ffordd bwysig o ddatrys problemau bwyd.Fodd bynnag, mae'r dull bridio traddodiadol yn cymryd amser hir i feithrin mathau rhagorol, sy'n cyfyngu ar gynnydd bridio.Ar gyfer cnydau hunan-beillio blynyddol, gall gymryd 10 ~ 15 mlynedd o'r rhiant groesfan gychwynnol i gynhyrchu amrywiaeth newydd.Felly, er mwyn cyflymu cynnydd bridio cnydau, mae'n frys gwella effeithlonrwydd bridio a lleihau'r amser cynhyrchu.

Mae bridio cyflym yn golygu cynyddu cyfradd twf planhigion i'r eithaf, cyflymu blodeuo a ffrwytho, a lleihau'r cylch bridio trwy reoli amodau amgylcheddol mewn ystafell dwf amgylchedd rheoledig gwbl gaeedig.Mae ffatri planhigion yn system amaethyddol sy'n gallu cynhyrchu cnydau effeithlonrwydd uchel trwy reolaeth amgylcheddol fanwl iawn mewn cyfleusterau, ac mae'n amgylchedd delfrydol ar gyfer bridio cyflym.Mae amodau'r amgylchedd plannu fel golau, tymheredd, lleithder a chrynodiad CO2 yn y ffatri yn gymharol reoladwy, ac nid yw'r hinsawdd allanol yn effeithio arnynt neu'n llai.O dan amodau amgylcheddol rheoledig, gall y dwyster golau gorau, yr amser golau a'r tymheredd gyflymu prosesau ffisiolegol amrywiol planhigion, yn enwedig ffotosynthesis a blodeuo, gan fyrhau'r amser cynhyrchu twf cnwd.Gan ddefnyddio technoleg ffatri planhigion i reoli twf a datblygiad cnydau, cynaeafu ffrwythau ymlaen llaw, cyn belled ag y gall ychydig o hadau â gallu egino ddiwallu'r anghenion bridio.

Photoperiod, y prif ffactor amgylcheddol sy'n effeithio ar gylch twf cnydau

Mae cylch golau yn cyfeirio at newid cyfnod golau a chyfnod tywyll mewn diwrnod.Mae cylch golau yn ffactor pwysig sy'n effeithio ar dwf, datblygiad, blodeuo a ffrwytho cnydau.Trwy synhwyro newid y cylch golau, gall cnydau newid o dyfiant llystyfol i dyfiant atgenhedlu a blodeuo a ffrwytho llwyr.Mae gan wahanol fathau o gnydau a genoteipiau ymatebion ffisiolegol gwahanol i newidiadau ffotogyfnod.Planhigion heulwen hir, unwaith y bydd yr amser heulwen yn fwy na'r hyd heulwen hanfodol, mae'r amser blodeuo fel arfer yn cael ei gyflymu gan ymestyn ffotogyfnod, fel ceirch, gwenith a haidd.Bydd planhigion niwtral, waeth beth fo'u ffotogyfnod, yn blodeuo, fel reis, corn a chiwcymbr.Mae angen ffotogyfnod planhigion diwrnod byr, fel cotwm, ffa soia a miled, yn is na hyd yr heulwen hanfodol i flodeuo.O dan amodau amgylchedd artiffisial golau 8h a thymheredd uchel 30 ℃, mae amser blodeuo amaranth yn fwy na 40 diwrnod ynghynt na'r amser yn yr amgylchedd maes.O dan driniaeth cylch golau 16/8 h (ysgafn/tywyll), blodeuodd pob un o'r saith genoteip haidd yn gynnar: Franklin (36 diwrnod), Gairdner (35 diwrnod), Gimmett (33 diwrnod), Comander (30 diwrnod), Fflyd (29 diwrnod). diwrnod), Baudin (26 diwrnod) a Lockyer (25 diwrnod).

O dan yr amgylchedd artiffisial, gellir byrhau cyfnod twf gwenith trwy ddefnyddio diwylliant embryo i gael eginblanhigion, ac yna arbelydru am 16 awr, a gellir cynhyrchu 8 cenhedlaeth bob blwyddyn.Cafodd cyfnod twf pys ei fyrhau o 143 diwrnod mewn amgylchedd maes i 67 diwrnod mewn tŷ gwydr artiffisial gyda golau 16h.Trwy ymestyn y ffotogyfnod ymhellach i 20h a'i gyfuno â 21 ° C / 16 ° C (dydd / nos), gellir byrhau cyfnod twf pys i 68 diwrnod, a'r gyfradd gosod hadau yw 97.8%.O dan gyflwr amgylchedd rheoledig, ar ôl 20 awr o driniaeth ffotogyfnod, mae'n cymryd 32 diwrnod o hau i flodeuo, a'r cyfnod twf cyfan yw 62-71 diwrnod, sy'n fyrrach na'r un mewn amodau maes o fwy na 30 diwrnod.O dan gyflwr tŷ gwydr artiffisial gyda photoperiod 22h, mae amser blodeuo gwenith, haidd, rêp a gwygbys yn cael ei fyrhau gan 22, 64, 73 a 33 diwrnod ar gyfartaledd, yn y drefn honno.Ar y cyd â chynaeafu hadau cynnar, gall cyfraddau egino hadau cynhaeaf cynnar gyrraedd 92%, 98%, 89% a 94% ar gyfartaledd, yn y drefn honno, a all ddiwallu anghenion bridio yn llawn.Gall y mathau cyflymaf gynhyrchu 6 cenhedlaeth (gwenith) a 7 cenhedlaeth (gwenith) yn barhaus.O dan yr amod o photoperiod 22 awr, gostyngwyd amser blodeuo ceirch 11 diwrnod, a 21 diwrnod ar ôl blodeuo, gellid gwarantu o leiaf 5 hadau hyfyw, a gellid lluosogi pum cenhedlaeth yn barhaus bob blwyddyn.Yn y tŷ gwydr artiffisial gyda golau 22 awr, mae cyfnod twf corbys yn cael ei fyrhau i 115 diwrnod, a gallant atgynhyrchu am 3-4 cenhedlaeth y flwyddyn.O dan yr amod o oleuo parhaus 24 awr mewn tŷ gwydr artiffisial, mae cylch twf cnau daear yn cael ei leihau o 145 diwrnod i 89 diwrnod, a gellir ei luosogi am 4 cenhedlaeth mewn blwyddyn.

Ansawdd ysgafn

Mae golau yn chwarae rhan hanfodol yn nhwf a datblygiad planhigion.Gall golau reoli blodeuo trwy effeithio ar lawer o ffotoreceptors.Mae cymhareb golau coch (R) i olau glas (B) yn bwysig iawn ar gyfer blodeuo cnwd.Mae'r donfedd golau coch o 600 ~ 700nm yn cynnwys uchafbwynt amsugno cloroffyl o 660nm, a all hyrwyddo ffotosynthesis yn effeithiol.Bydd y donfedd golau glas o 400 ~ 500nm yn effeithio ar ffototropiaeth planhigion, agoriad stomataidd a thwf eginblanhigion.Mewn gwenith, mae cymhareb golau coch i olau glas tua 1, a all gymell blodeuo ar y cynharaf.O dan ansawdd ysgafn R:B = 4: 1, byrhawyd cyfnod twf mathau ffa soia sy'n aeddfedu'n ganolig ac yn hwyr o 120 diwrnod i 63 diwrnod, a gostyngwyd uchder y planhigyn a biomas maethol, ond ni effeithiwyd ar y cynnyrch hadau. , a allai fodloni o leiaf un hedyn fesul planhigyn, a chyfradd egino gyfartalog hadau anaeddfed oedd 81.7%.O dan yr amod o oleuo 10h ac atodiad golau glas, daeth planhigion ffa soia yn fyr ac yn gryf, yn blodeuo 23 diwrnod ar ôl hau, yn aeddfedu o fewn 77 diwrnod, a gallent atgynhyrchu am 5 cenhedlaeth mewn blwyddyn.

Mae cymhareb golau coch i olau coch pell (FR) hefyd yn effeithio ar flodeuo planhigion.Mae pigmentau ffotosensitif yn bodoli mewn dwy ffurf: amsugno golau coch pell (Pfr) ac amsugno golau coch (Pr).Ar gymhareb R:FR isel, mae pigmentau ffotosensitif yn cael eu trosi o Pfr i Pr, sy'n arwain at flodeuo planhigion diwrnod hir.Gall defnyddio goleuadau LED i reoleiddio'r R:FR (0.66 ~ 1.07) priodol gynyddu uchder planhigion, hyrwyddo blodeuo planhigion diwrnod hir (fel gogoniant bore a snapdragon), ac atal blodeuo planhigion diwrnod byr (fel marigold ).Pan fydd R:FR yn fwy na 3.1, mae amser blodeuo corbys yn cael ei ohirio.Gall lleihau R:FR i 1.9 gael yr effaith flodeuo orau, a gall flodeuo ar y 31ain diwrnod ar ôl hau.Mae effaith golau coch ar ataliad blodeuo yn cael ei gyfryngu gan bigment ffotosensitif Pr.Mae astudiaethau wedi nodi, pan fydd R:FR yn uwch na 3.5, y bydd amser blodeuo pum planhigyn codlys (pys, gwygbys, ffa llydan, corbys a bysedd y blaidd) yn cael ei ohirio.Mewn rhai genoteipiau o amaranth a reis, defnyddir golau coch pell i ddatblygu blodeuo am 10 diwrnod ac 20 diwrnod yn y drefn honno.

Gwrtaith CO₂

CO₂yw prif ffynhonnell carbon ffotosynthesis.Crynodiad uchel CO₂gall fel arfer hyrwyddo twf ac atgenhedlu C3 unflwydd, tra bod crynodiad isel CO₂gall leihau'r twf a'r cynnyrch atgenhedlu oherwydd cyfyngiad carbon.Er enghraifft, mae effeithlonrwydd ffotosynthetig planhigion C3, fel reis a gwenith, yn cynyddu gyda chynnydd CO₂lefel, gan arwain at gynnydd mewn biomas a blodeuo cynnar.Er mwyn gwireddu effaith gadarnhaol CO₂cynnydd crynodiad, efallai y bydd angen gwneud y gorau o'r cyflenwad dŵr a maetholion.Felly, o dan gyflwr buddsoddiad anghyfyngedig, gall hydroponeg ryddhau potensial twf planhigion yn llawn.CO isel₂roedd crynodiad yn gohirio amser blodeuo Arabidopsis thaliana, tra bod CO uchel₂cyflymodd crynodiad amser blodeuo reis, byrhau cyfnod twf reis i 3 mis, a lluosogi 4 cenhedlaeth y flwyddyn.Trwy ychwanegu at CO₂i 785.7μmol/mol yn y blwch twf artiffisial, cafodd y cylch bridio o amrywiaeth ffa soia 'Enrei' ei fyrhau i 70 diwrnod, a gallai fridio 5 cenhedlaeth mewn blwyddyn.Pan fydd y CO₂cynyddodd y crynodiad i 550μmol/mol, gohiriwyd blodeuo Cajanus cajan am 8 ~ 9 diwrnod, a gohiriwyd gosod ffrwythau ac amser aeddfedu am 9 diwrnod hefyd.Casglodd Cajanus cajan siwgr anhydawdd ar CO uchel₂crynodiad, a all effeithio ar drosglwyddo signal planhigion ac oedi blodeuo.Yn ogystal, yn yr ystafell dwf gyda mwy o CO₂, mae nifer ac ansawdd y blodau ffa soia yn cynyddu, sy'n ffafriol i hybridization, ac mae ei gyfradd hybrideiddio yn llawer uwch na chyfradd ffa soia a dyfir yn y maes.

Rhagolygon y dyfodol

Gall amaethyddiaeth fodern gyflymu'r broses o fridio cnydau trwy ddulliau bridio amgen a bridio mewn cyfleuster.Fodd bynnag, mae rhai diffygion yn y dulliau hyn, megis gofynion daearyddol llym, rheoli llafur drud ac amodau naturiol ansefydlog, na all warantu cynhaeaf hadau llwyddiannus.Mae amodau hinsoddol yn dylanwadu ar fridio cyfleusterau, ac mae'r amser ar gyfer ychwanegu cenhedlaeth yn gyfyngedig.Fodd bynnag, dim ond cyflymu'r broses o ddewis a phennu nodweddion targed bridio y mae bridio marcwyr moleciwlaidd yn ei gwneud.Ar hyn o bryd, mae technoleg bridio cyflym wedi'i chymhwyso i Gramineae, Leguminosae, Cruciferae a chnydau eraill.Fodd bynnag, mae bridio cenhedlaeth gyflym ffatri planhigion yn cael gwared yn llwyr ar ddylanwad amodau hinsoddol, a gall reoleiddio'r amgylchedd twf yn unol ag anghenion twf a datblygiad planhigion.Gan gyfuno technoleg bridio cyflym ffatri planhigion â bridio traddodiadol, bridio marciwr moleciwlaidd a dulliau bridio eraill yn effeithiol, o dan gyflwr bridio cyflym, gellir lleihau'r amser sydd ei angen i gael llinellau homosygaidd ar ôl hybrideiddio, ac ar yr un pryd, gellir lleihau'r cenedlaethau cynnar cael eu dewis i gwtogi'r amser sydd ei angen i gael nodweddion delfrydol a chenedlaethau bridio.

Cyfyngiad allweddol technoleg bridio cyflym planhigion mewn ffatrïoedd yw bod yr amodau amgylcheddol sy'n ofynnol ar gyfer twf a datblygiad gwahanol gnydau yn dra gwahanol, ac mae'n cymryd amser hir i gael yr amodau amgylcheddol ar gyfer bridio cyflym o gnydau targed.Ar yr un pryd, oherwydd cost uchel adeiladu a gweithredu ffatri planhigion, mae'n anodd cynnal arbrawf bridio ychwanegyn ar raddfa fawr, sy'n aml yn arwain at gynnyrch hadau cyfyngedig, a allai gyfyngu ar y gwerthusiad dilynol o gymeriad maes.Gyda gwelliant graddol a gwella offer a thechnoleg ffatri planhigion, mae cost adeiladu a gweithredu ffatri planhigion yn cael ei leihau'n raddol.Mae'n bosibl gwneud y gorau o'r dechnoleg bridio cyflym ymhellach a lleihau'r cylch bridio trwy gyfuno technoleg bridio cyflym y ffatri planhigion yn effeithiol â thechnegau bridio eraill.

DIWEDD

Wedi dyfynnu gwybodaeth

Liu Kaizhe, Liu Houcheng.Cynnydd ymchwil o dechnoleg bridio cyflym ffatri planhigion [J].Technoleg Peirianneg Amaethyddol, 2022, 42(22): 46-49.