온실 원예 농업 공학 기술2022 년 10 월 14 일 베이징에서 17 : 30에 출판

전 세계 인구가 지속적으로 증가함에 따라, 음식에 대한 사람들의 수요는 매일 증가하고 있으며, 식품 영양 및 안전에 대한 요구 사항이 높아집니다. 고수익과 고품질 작물을 재배하는 것은 음식 문제를 해결하는 데 중요한 수단입니다. 그러나 전통적인 번식 방법은 우수한 품종을 재배하는 데 오랜 시간이 걸리며, 이는 번식의 진행을 제한합니다. 연간 자체 수분 작물의 경우 초기 부모 교차에서 새로운 품종의 생산에 이르기까지 10 ~ 15 년이 걸릴 수 있습니다. 따라서 작물 육종의 진행 속도를 높이기 위해 번식 효율을 향상시키고 생성 시간을 단축하는 것이 시급합니다.

빠른 번식은 식물의 성장 속도를 극대화하고, 개화 및 열매를 가속화하며, 완전히 폐쇄 된 통제 된 환경 성장실에서 환경 조건을 제어하여 번식주기를 단축하는 것을 의미합니다. Plant Factory는 시설의 고정밀 환경 관리를 통해 고효율 작물 생산을 달성 할 수있는 농업 시스템이며 빠른 번식에 이상적인 환경입니다. 공장의 빛, 온도, 습도 및 CO2 농도와 같은 재배 환경 조건은 비교적 제어 가능하며 외부 기후의 영향을받지 않습니다. 통제 된 환경 조건 하에서, 최고의 빛 강도, 가벼운 시간 및 온도는 식물의 다양한 생리 학적 과정, 특히 광합성 및 개화를 가속화하여 작물 성장의 생성 시간을 단축시킬 수 있습니다. 식물 공장 기술을 사용하여 작물 성장 및 발달을 제어하고, 발아 능력을 가진 몇몇 종자가 번식 요구를 충족시킬 수있는 한, 과일을 미리 수확합니다.

Photoperiod, 농작물 성장주기에 영향을 미치는 주요 환경 요인

빛 사이클은 하루에 빛의 기간과 어두운 기간의 교대를 말합니다. 조명주기는 작물의 성장, 발달, 개화 및 열매에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 조명주기의 변화를 감지함으로써 작물은 식물성 성장에서 생식 성장 및 완전한 개화 및 결실로 변할 수 있습니다. 다른 작물 품종과 유전자형은 광주 기 변화에 대해 다른 생리 학적 반응을 가지고 있습니다. 햇빛 시간이 햇볕 시간이 임계 햇빛 길이를 초과하면, 꽃이 많은 시간은 귀리, 밀 및 보리와 같은 광주 기의 연장에 의해 개화 시간이 가속화됩니다. 광주기에 상관없이 중성 식물은 쌀, 옥수수 및 오이와 같은 꽃이 피어납니다. 면화, 콩 및 기장과 같은 짧은 하루 식물은 임계 햇빛 길이보다 광주기가 필요합니다. 8 시간 빛과 30 ℃의 고온의 인공 환경 조건 하에서, 아마란스의 개화 시간은 현장 환경보다 40 일 더 일찍 더 일찍입니다. 16/8 시간의 빛주기 (빛/어두운)의 치료 하에서 7 개의 보리 유전자형이 모두 일찍 피었습니다 : 프랭클린 (36 일), Gairdner (35 일), Gimmett (33 일), 사령관 (30 일), 함대 (29) 일), Baudin (26 일) 및 로커 (25 일).

인공 환경 하에서, 배아 배양을 사용하여 묘목을 얻은 다음 16 시간 동안 조사하여 밀의 성장 기간을 단축시킬 수 있으며, 매년 8 세대를 생산할 수 있습니다. 완두콩의 성장 기간은 143 일에서 현장 환경에서 143 일에서 16 시간의 인공 온실에서 67 일로 단축되었습니다. 광주기를 20 시간으로 더 연장하고이를 21 ° C/16 ° C (낮/밤)와 결합함으로써 완두콩의 성장 기간은 68 일로 단축 될 수 있고 종자 설정 속도는 97.8%입니다. 통제 된 환경의 상태에서, 20 시간 광주 기 처리 후, 개화까지 32 일이 걸리며 전체 성장 기간은 62-71 일이며, 이는 30 일 이상 현장 조건에서보다 짧습니다. 22 시간 광주 기가있는 인공 온실의 상태에서 밀, 보리, 강간 및 병아리 콩의 개화 시간은 각각 평균 ​​22, 64, 73 및 33 일로 단축됩니다. 씨앗의 조기 수확과 결합하여 초기 수확 씨앗의 발아 속도는 각각 평균 ​​92%, 98%, 89% 및 94%에 도달하여 번식의 요구를 완전히 충족시킬 수 있습니다. 가장 빠른 품종은 6 세대 (밀)과 7 세대 (밀)을 지속적으로 생산할 수 있습니다. 22 시간의 광주 기의 상태에서, 귀리의 개화 시간은 11 일, 개화 후 21 일 동안 줄어들었고, 적어도 5 개의 생존 씨앗이 보장 될 수 있으며 매년 5 세대가 지속적으로 전파 될 수있었습니다. 22 시간 조명이있는 인공 온실에서 렌즈 콩의 성장 기간은 115 일로 단축되며 연간 3-4 세대에 재현 할 수 있습니다. 인공 온실에서 24 시간 연속 조명 상태에 따라 땅콩의 성장주기는 145 일에서 89 일로 감소하며 1 년 안에 4 세대 동안 전파 될 수 있습니다.

가벼운 품질

빛은 식물의 성장과 발달에 중요한 역할을합니다. 빛은 많은 광 수용체에 영향을 미쳐 개화를 제어 할 수 있습니다. 붉은 빛 (R) 대 푸른 빛 (B)의 비율은 작물 꽃을 피우는 데 매우 중요합니다. 600 ~ 700nm의 적색광 파장은 660nm의 엽록소의 흡수 피크를 함유하며, 이는 광합성을 효과적으로 촉진 할 수 있습니다. 400 ~ 500nm의 푸른 광 파장은 식물 광 절제술, 구내 개구부 및 묘목 성장에 영향을 미칩니다. 밀에서, 적색광과 푸른 빛의 비율은 약 1이며, 이는 가장 빨리 꽃을 피울 수 있습니다. R : B = 4 : 1의 빛의 품질 하에서, 중간 및 늦은 양육 대두 품종의 성장 기간은 120 일에서 63 일로 단축되었고, 식물 높이와 영양 바이오 매스는 감소했지만 종자 수율은 영향을받지 않았습니다. 식물 당 하나 이상의 종자를 만족시킬 수 있으며 미성숙 종자의 평균 발아율은 81.7%였습니다. 10H 조명 및 청색광 보충의 상태 하에서, 콩 식물은 짧고 강해졌으며, 파종 후 23 일 후에 꽃이 피고 77 일 이내에 성숙했으며 1 년 안에 5 세대에 재생산 할 수있었습니다.

붉은 빛 대 원거리 적색광 (FR)의 비율은 또한 식물의 개화에도 영향을 미칩니다. 감광성 안료는 두 가지 형태로 존재합니다 : 원거리 적색광 흡수 (PFR)와 적색광 흡수 (PR). 낮은 R : FR 비율로, 감광성 안료는 PFR에서 PR으로 전환되어 장기 식물의 개화로 이어진다. LED 조명을 사용하여 적절한 R : FR (0.66 ~ 1.07)은 식물 높이를 증가시키고, 장기 식물 (예 : 아침 영광 및 스냅 드래곤)의 개화를 촉진하고 짧은 일일 식물 (예 : Marigold)의 개화를 억제 할 수 있습니다. ). R : FR이 3.1보다 크면, 렌즈 콩의 개화 시간이 지연됩니다. R : FR을 1.9로 줄이면 최상의 개화 효과를 얻을 수 있으며 파종 후 31 일째에 피는 것입니다. 개화 억제에 대한 적색광의 효과는 감광성 안료 PR에 의해 매개된다. 연구에 따르면 R : FR이 3.5보다 높으면 5 개의 콩과 식물 (완두 아마란스와 쌀의 일부 유전자형에서, 원거리 빛은 각각 10 일 및 20 일까지 개화를 전진시키는 데 사용됩니다.

비료 공동₂

CO₂광합성의 주요 탄소 원입니다. 고농도 공동₂일반적으로 C3 연간의 성장과 재생산을 촉진 할 수 있으며 저농도 공동₂탄소 제한으로 인한 성장 및 재생산 수율을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 쌀 및 밀과 같은 C3 식물의 광합성 효율은 CO의 증가에 따라 증가합니다.₂바이오 매스와 초기 개화가 증가하여 수준. CO의 긍정적 인 영향을 실현하기 위해₂농도 증가는 물과 영양소 공급을 최적화해야 할 수도 있습니다. 따라서 무제한 투자 조건 하에서 수경법은 식물의 성장 잠재력을 완전히 방출 할 수 있습니다. 낮은 공동₂농도는 아라비돕시스 탈리아 나의 개화 시간을 지연 시켰고, 높은 공동₂농도는 쌀의 개화 시간을 가속화하고 쌀의 성장 기간을 3 개월로 단축시키고 연간 4 세대를 전파했습니다. 공동을 보충함으로써₂인공 성장 박스에서 785.7μmol/mol에서 대두 품종 'Enrei'의 번식주기는 70 일로 단축되었으며 1 년 안에 5 세대를 번식시킬 수있었습니다. CO₂농도는 550μmol/mol로 증가했으며, 카자 누스 카잔의 개화는 8 ~ 9 일 동안 지연되었고, 과일 설정과 숙성 시간도 9 일 동안 지연되었습니다. Cajanus Cajan은 High Co에서 불용성 설탕을 축적했습니다₂농도는 식물의 신호 전달 및 개화 지연에 영향을 줄 수 있습니다. 또한, CO가 증가한 성장실에서₂, 콩 꽃의 수와 품질은 증가하여 혼성화에 도움이되며, 혼성화 속도는 현장에서 자란 콩의 것보다 훨씬 높습니다.

미래의 전망

현대 농업은 대체 육종 및 시설 번식을 통해 농작물 육종 과정을 가속화 할 수 있습니다. 그러나 엄격한 지리적 요구 사항, 값 비싼 노동 관리 및 불안정한 자연 조건과 같은 이러한 방법에는 성공적인 종자 수확을 보장 할 수없는 몇 가지 단점이 있습니다. 시설 번식은 기후 조건의 영향을 받고 발전 시간은 제한적입니다. 그러나, 분자 마커 육종은 번식 목표 특성의 선택과 결정을 가속화시킨다. 현재, 빠른 육종 기술은 Gramineae, Leguminosae, Cruciferae 및 기타 작물에 적용되었습니다. 그러나 식물 공장의 급속한 세대 번식은 기후 조건의 영향을 완전히 없애고 식물 성장과 발달의 요구에 따라 성장 환경을 조절할 수 있습니다. 식물 공장의 빠른 번식 기술과 전통적인 육종, 분자 마커 육종 및 기타 육종 방법을 결합하여 빠른 번식 조건 하에서, 혼성화 후 동형 접합 라인을 얻는 데 필요한 시간을 감소시킬 수 있으며, 초기 세대는 초기 세대가 될 수 있습니다. 이상적인 특성과 번식 세대를 얻는 데 필요한 시간을 단축하도록 선택되었습니다.

공장에서 식물의 빠른 번식 기술의 주요 제한은 다른 작물의 성장과 개발에 필요한 환경 조건이 상당히 다르며, 목표 작물의 빠른 번식을위한 환경 조건을 얻는 데 오랜 시간이 걸린다는 것입니다. 동시에, 식물 공장 건설 및 운영 비용이 높기 때문에 대규모 첨가제 육종 실험을 수행하기가 어렵고 종종 종자 수율이 제한되어 후속 필드 문자 평가를 제한 할 수 있습니다. 공장 공장 장비 및 기술의 점진적인 개선 및 개선으로 인해 공장 공장의 건축 및 운영 비용이 점차 줄어 듭니다. 식물 공장의 빠른 번식 기술을 다른 육종 기술과 효과적으로 결합하여 빠른 번식 기술을 더욱 최적화하고 번식주기를 단축 할 수 있습니다.

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인용 된 정보

Liu Kaizhe, Liu Houcheng. 공장 공장의 연구 진행 진로 빠른 번식 기술 [J]. 농업 공학 기술, 2022,42 (22) : 46-49.