हरितगृह बागायती कृषी अभियांत्रिकी तंत्रज्ञानबीजिंगमध्ये 14 ऑक्टोबर 2022 रोजी 17: 30 वाजता प्रकाशित

जागतिक लोकसंख्येच्या सततच्या वाढीसह, लोकांची अन्नाची मागणी दिवसेंदिवस वाढत आहे आणि अन्न पोषण आणि सुरक्षिततेसाठी उच्च आवश्यकता समोर ठेवल्या जातात.उच्च-उत्पादन आणि उच्च-गुणवत्तेची पिके घेणे हे अन्न समस्या सोडवण्याचे एक महत्त्वाचे साधन आहे.तथापि, पारंपारिक प्रजनन पद्धतीमुळे उत्कृष्ट वाणांची लागवड करण्यासाठी बराच वेळ लागतो, ज्यामुळे प्रजननाच्या प्रगतीवर मर्यादा येतात.वार्षिक स्व-परागकण पिकांसाठी, सुरुवातीच्या पॅरेंट क्रॉसिंगपासून नवीन जातीच्या उत्पादनापर्यंत 10-15 वर्षे लागू शकतात.म्हणून, पीक प्रजननाच्या प्रगतीला गती देण्यासाठी, प्रजनन कार्यक्षमतेत सुधारणा करणे आणि उत्पादनाचा कालावधी कमी करणे निकडीचे आहे.

जलद प्रजनन म्हणजे झाडांचा वाढीचा दर वाढवणे, फुलांच्या आणि फळांना गती देणे आणि पूर्णपणे बंद नियंत्रित वातावरणातील वाढीच्या खोलीत पर्यावरणीय परिस्थिती नियंत्रित करून प्रजनन चक्र लहान करणे.प्लांट फॅक्टरी ही एक कृषी प्रणाली आहे जी सुविधांमध्ये उच्च-सुस्पष्ट पर्यावरण नियंत्रणाद्वारे उच्च-कार्यक्षमतेचे पीक उत्पादन मिळवू शकते आणि जलद प्रजननासाठी ते एक आदर्श वातावरण आहे.कारखान्यातील प्रकाश, तापमान, आर्द्रता आणि CO2 सांद्रता यांसारख्या लागवडीच्या वातावरणातील परिस्थिती तुलनेने नियंत्रित आहे, आणि बाह्य हवामानाचा प्रभाव कमी किंवा कमी होत नाही.नियंत्रित पर्यावरणीय परिस्थितीत, सर्वोत्तम प्रकाशाची तीव्रता, प्रकाश वेळ आणि तापमान वनस्पतींच्या विविध शारीरिक प्रक्रियांना, विशेषत: प्रकाशसंश्लेषण आणि फुलांच्या प्रक्रियेला गती देऊ शकते, त्यामुळे पीक वाढीचा कालावधी कमी होतो.पिकांच्या वाढ आणि विकासावर नियंत्रण ठेवण्यासाठी वनस्पती कारखाना तंत्रज्ञानाचा वापर करून, उगवण क्षमता असलेल्या काही बिया प्रजननाच्या गरजा पूर्ण करू शकतील तोपर्यंत फळांची आगाऊ काढणी करा.

फोटोपीरियड, पीक वाढ चक्र प्रभावित करणारा मुख्य पर्यावरणीय घटक

प्रकाश चक्र म्हणजे एका दिवसात प्रकाश कालावधी आणि गडद कालावधीचा फेरबदल.प्रकाश चक्र हा एक महत्त्वाचा घटक आहे जो पिकांची वाढ, विकास, फुले आणि फळधारणेवर परिणाम करतो.प्रकाश चक्रातील बदलाची जाणीव करून, पिके वनस्पतिवृद्धीपासून पुनरुत्पादक वाढीमध्ये बदलू शकतात आणि पूर्ण फुले व फळधारणा करू शकतात.वेगवेगळ्या पिकांच्या जाती आणि जीनोटाइपमध्ये फोटोपीरियड बदलांना भिन्न शारीरिक प्रतिक्रिया असतात.लांब-सूर्यप्रकाश असलेली झाडे, एकदा सूर्यप्रकाशाची वेळ गंभीर सूर्यप्रकाशाच्या लांबीपेक्षा जास्त झाली की, ओट्स, गहू आणि बार्ली यांसारख्या फोटोपीरियडच्या वाढीमुळे फुलांचा कालावधी वाढतो.तटस्थ वनस्पती, फोटोपीरियडची पर्वा न करता, तांदूळ, कॉर्न आणि काकडी यांसारख्या फुलतील.कापूस, सोयाबीन आणि बाजरी यांसारख्या कमी दिवसांच्या रोपांना फुलण्यासाठी सूर्यप्रकाशाच्या गंभीर लांबीपेक्षा कमी कालावधीची आवश्यकता असते.8 तास प्रकाश आणि 30 डिग्री सेल्सियस उच्च तापमानाच्या कृत्रिम वातावरणात, राजगिरा फुलण्याची वेळ शेतातील वातावरणापेक्षा 40 दिवसांपेक्षा जास्त आहे.16/8 तासांच्या प्रकाश चक्राच्या (प्रकाश/गडद) उपचारांतर्गत, सात बार्ली जीनोटाइप लवकर फुलले: फ्रँकलिन (36 दिवस), गेर्डनर (35 दिवस), गिमेट (33 दिवस), कमांडर (30 दिवस), फ्लीट (29) दिवस), बॉडीन (26 दिवस) आणि लॉकियर (25 दिवस).

कृत्रिम वातावरणात, रोपे मिळविण्यासाठी भ्रूण संवर्धनाचा वापर करून गव्हाचा वाढीचा कालावधी कमी केला जाऊ शकतो आणि नंतर 16 तास विकिरण करून दरवर्षी 8 पिढ्या तयार करता येतात.मटारच्या वाढीचा कालावधी शेतातील वातावरणात 143 दिवसांपासून 16 तासांच्या प्रकाशासह कृत्रिम हरितगृहात 67 दिवसांपर्यंत कमी करण्यात आला.छायाचित्र कालावधी 20h पर्यंत वाढवून आणि 21°C/16°C (दिवस/रात्र) सह एकत्रित करून, वाटाण्याच्या वाढीचा कालावधी 68 दिवसांपर्यंत कमी केला जाऊ शकतो आणि बियाणे सेट करण्याचा दर 97.8% आहे.नियंत्रित वातावरणाच्या स्थितीत, 20 तासांच्या फोटोपीरियड उपचारानंतर, पेरणीपासून फुलोऱ्यापर्यंत 32 दिवस लागतात आणि संपूर्ण वाढीचा कालावधी 62-71 दिवसांचा असतो, जो शेताच्या स्थितीत 30 दिवसांपेक्षा कमी असतो.22 तासांच्या फोटोपीरियडसह कृत्रिम हरितगृहाच्या स्थितीत, गहू, बार्ली, रेप आणि चणे यांच्या फुलांचा कालावधी अनुक्रमे सरासरी 22, 64, 73 आणि 33 दिवसांनी कमी केला जातो.बियाण्यांच्या लवकर कापणीसह एकत्रितपणे, लवकर काढणीच्या बियांचे उगवण दर सरासरी अनुक्रमे 92%, 98%, 89% आणि 94% पर्यंत पोहोचू शकतात, जे प्रजननाच्या गरजा पूर्णपणे पूर्ण करू शकतात.सर्वात वेगवान वाण सतत 6 पिढ्या (गहू) आणि 7 पिढ्या (गहू) तयार करू शकतात.22-तासांच्या फोटोपीरियडच्या अटींनुसार, ओट्सच्या फुलांचा कालावधी 11 दिवसांनी कमी केला गेला आणि फुलांच्या 21 दिवसांनी, किमान 5 व्यवहार्य बियाण्याची हमी दिली जाऊ शकते आणि दरवर्षी पाच पिढ्यांचा सतत प्रसार केला जाऊ शकतो.22-तास प्रदीपन असलेल्या कृत्रिम ग्रीनहाऊसमध्ये, मसूरचा वाढीचा कालावधी 115 दिवसांपर्यंत कमी केला जातो आणि ते वर्षातून 3-4 पिढ्यांसाठी पुनरुत्पादन करू शकतात.कृत्रिम ग्रीनहाऊसमध्ये 24 तास सतत प्रदीपन ठेवण्याच्या स्थितीत, शेंगदाण्याचे वाढीचे चक्र 145 दिवसांवरून 89 दिवसांपर्यंत कमी केले जाते आणि एका वर्षात 4 पिढ्यांपर्यंत त्याचा प्रसार केला जाऊ शकतो.

प्रकाश गुणवत्ता

वनस्पतींच्या वाढ आणि विकासामध्ये प्रकाश महत्त्वाची भूमिका बजावते.प्रकाश अनेक फोटोरिसेप्टर्सवर परिणाम करून फुलांवर नियंत्रण ठेवू शकतो.पीक फुलोऱ्यासाठी लाल दिवा (R) ते निळा प्रकाश (B) यांचे गुणोत्तर खूप महत्वाचे आहे.600~700nm च्या लाल प्रकाश तरंगलांबीमध्ये 660nm क्लोरोफिलचे शोषण शिखर असते, जे प्रकाशसंश्लेषणास प्रभावीपणे प्रोत्साहन देऊ शकते.400~500nm ची निळ्या प्रकाशाची तरंगलांबी वनस्पती फोटोट्रॉपिझम, रंध्र उघडणे आणि रोपांच्या वाढीवर परिणाम करेल.गव्हात, लाल दिवा आणि निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण सुमारे 1 आहे, जे लवकरात लवकर फुलण्यास प्रवृत्त करू शकते.R:B=4:1 च्या हलक्या गुणवत्तेनुसार, मध्यम आणि उशिरा परिपक्व होणाऱ्या सोयाबीन जातींचा वाढीचा कालावधी 120 दिवसांपासून 63 दिवसांपर्यंत कमी करण्यात आला आणि झाडाची उंची आणि पौष्टिक बायोमास कमी झाला, परंतु बियाणे उत्पादनावर परिणाम झाला नाही. , जे प्रति झाड किमान एक बियाणे पूर्ण करू शकते आणि अपरिपक्व बियांचा सरासरी उगवण दर 81.7% होता.10h प्रदीपन आणि निळ्या प्रकाशाच्या परिशिष्टाच्या स्थितीत, सोयाबीनची झाडे लहान आणि मजबूत झाली, पेरणीनंतर 23 दिवसांनी बहरली, 77 दिवसांत परिपक्व झाली आणि एका वर्षात 5 पिढ्यांसाठी पुनरुत्पादन करू शकली.

लाल प्रकाश ते फार लाल प्रकाश (FR) यांचे गुणोत्तर देखील वनस्पतींच्या फुलांवर परिणाम करते.प्रकाशसंवेदनशील रंगद्रव्ये दोन प्रकारात अस्तित्वात आहेत: दूरवर लाल प्रकाश शोषण (पीएफआर) आणि लाल प्रकाश शोषण (पीआर).कमी R:FR गुणोत्तरामध्ये, प्रकाशसंवेदनशील रंगद्रव्ये Pfr मधून Pr मध्ये रूपांतरित होतात, ज्यामुळे दीर्घ-दिवस वनस्पती फुलतात.योग्य R:FR(0.66~1.07) चे नियमन करण्यासाठी LED दिवे वापरल्याने झाडाची उंची वाढू शकते, जास्त दिवसांच्या झाडांच्या फुलांना प्रोत्साहन मिळू शकते (जसे की मॉर्निंग ग्लोरी आणि स्नॅपड्रॅगन), आणि कमी दिवसांच्या रोपांना (जसे की झेंडू) फुले येण्यास प्रतिबंध होतो. ).जेव्हा R:FR 3.1 पेक्षा जास्त असतो, तेव्हा मसूराची फुले येण्यास उशीर होतो.R:FR 1.9 पर्यंत कमी केल्यास फुलांचा सर्वोत्तम परिणाम मिळू शकतो आणि पेरणीनंतर 31 व्या दिवशी ते फुलू शकते.फुलांच्या प्रतिबंधावर लाल प्रकाशाचा प्रभाव प्रकाशसंवेदनशील रंगद्रव्य Pr द्वारे मध्यस्थी करतो.अभ्यासांनी असे निदर्शनास आणले आहे की जेव्हा R:FR 3.5 पेक्षा जास्त असेल, तेव्हा पाच शेंगायुक्त वनस्पती (मटार, चणे, ब्रॉड बीन, मसूर आणि ल्युपिन) च्या फुलांचा वेळ उशीर होईल.राजगिरा आणि तांदळाच्या काही जीनोटाइपमध्ये, दूर-लाल प्रकाशाचा वापर अनुक्रमे 10 दिवस आणि 20 दिवसांनी फुलण्यासाठी केला जातो.

खत CO₂

CO₂प्रकाशसंश्लेषणाचा मुख्य कार्बन स्त्रोत आहे.उच्च एकाग्रता CO₂सामान्यतः C3 वार्षिक वाढ आणि पुनरुत्पादनास प्रोत्साहन देऊ शकते, तर कमी एकाग्रता CO₂कार्बन मर्यादेमुळे वाढ आणि पुनरुत्पादन कमी होऊ शकते.उदाहरणार्थ, तांदूळ आणि गहू सारख्या C3 वनस्पतींची प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता CO च्या वाढीसह वाढते.₂पातळी, परिणामी बायोमास आणि लवकर फुलांची वाढ होते.CO चा सकारात्मक प्रभाव लक्षात येण्यासाठी₂एकाग्रता वाढ, पाणी आणि पोषक पुरवठा इष्टतम करणे आवश्यक असू शकते.म्हणून, अमर्यादित गुंतवणुकीच्या स्थितीत, हायड्रोपोनिक्स वनस्पतींच्या वाढीची क्षमता पूर्णपणे मुक्त करू शकतात.कमी CO₂एकाग्रतेमुळे अरेबिडोप्सिस थालियानाच्या फुलांच्या वेळेस विलंब होतो, तर उच्च CO₂एकाग्रतेमुळे तांदळाच्या फुलांच्या कालावधीला वेग आला, तांदळाच्या वाढीचा कालावधी 3 महिन्यांपर्यंत कमी झाला आणि वर्षातून 4 पिढ्यांचा प्रसार झाला.CO पूरक करून₂कृत्रिम वाढ बॉक्समध्ये 785.7μmol/mol पर्यंत, सोयाबीन जातीचे 'Enrei' चे प्रजनन चक्र 70 दिवसांपर्यंत कमी केले गेले आणि ते एका वर्षात 5 पिढ्या वाढवू शकते.जेव्हा CO₂एकाग्रता 550μmol/mol पर्यंत वाढली, कॅजनस कॅजनच्या फुलांना 8-9 दिवस उशीर झाला आणि फळे तयार होण्यास आणि पिकण्याची वेळ देखील 9 दिवस उशीर झाली.कॅजनस कॅजनने उच्च CO वर अघुलनशील साखर जमा केली₂एकाग्रता, ज्यामुळे वनस्पतींच्या सिग्नल प्रेषणावर परिणाम होऊ शकतो आणि फुलांना विलंब होऊ शकतो.याव्यतिरिक्त, वाढीव CO सह वाढीच्या खोलीत₂, सोयाबीनच्या फुलांची संख्या आणि गुणवत्ता वाढते, जे संकरित होण्यास अनुकूल आहे आणि त्याचे संकरीकरण दर शेतात उगवलेल्या सोयाबीनपेक्षा खूप जास्त आहे.

भविष्यातील संभावना

आधुनिक शेती पर्यायी प्रजनन आणि सुविधा प्रजननाद्वारे पीक प्रजननाची प्रक्रिया वेगवान करू शकते.तथापि, या पद्धतींमध्ये काही उणीवा आहेत, जसे की कठोर भौगोलिक आवश्यकता, महाग कामगार व्यवस्थापन आणि अस्थिर नैसर्गिक परिस्थिती, जे यशस्वी बियाणे कापणीची हमी देऊ शकत नाहीत.सुविधा प्रजनन हवामान परिस्थितीचा प्रभाव आहे, आणि पिढी जोडण्यासाठी वेळ मर्यादित आहे.तथापि, आण्विक मार्कर प्रजनन केवळ प्रजनन लक्ष्य वैशिष्ट्यांची निवड आणि निर्धारण गतिमान करते.सध्या ग्रामीण, लेग्युमिनोसे, क्रूसिफेरी आणि इतर पिकांवर जलद प्रजनन तंत्रज्ञान लागू केले आहे.तथापि, वनस्पती कारखाना जलद पिढी प्रजनन पूर्णपणे हवामान परिस्थितीच्या प्रभावापासून मुक्त होते, आणि वनस्पती वाढ आणि विकास गरजेनुसार वाढ वातावरण नियमन करू शकता.पारंपारिक प्रजनन, आण्विक मार्कर प्रजनन आणि इतर प्रजनन पद्धतींसह वनस्पती फॅक्टरी जलद प्रजनन तंत्रज्ञानाची प्रभावीपणे सांगड घालणे, जलद प्रजननाच्या स्थितीत, संकरीकरणानंतर एकसंध रेषा मिळविण्यासाठी लागणारा वेळ कमी केला जाऊ शकतो आणि त्याच वेळी, सुरुवातीच्या पिढ्यांमध्ये वाढ होऊ शकते. आदर्श गुण आणि प्रजनन पिढ्या मिळविण्यासाठी लागणारा वेळ कमी करण्यासाठी निवडले.

कारखान्यांमध्ये वनस्पती जलद प्रजनन तंत्रज्ञानाची मुख्य मर्यादा ही आहे की विविध पिकांच्या वाढीसाठी आणि विकासासाठी आवश्यक असलेल्या पर्यावरणीय परिस्थिती पूर्णपणे भिन्न आहेत आणि लक्ष्य पिकांच्या जलद प्रजननासाठी पर्यावरणीय परिस्थिती प्राप्त करण्यासाठी बराच वेळ लागतो.त्याच वेळी, प्लांट फॅक्टरी बांधकाम आणि ऑपरेशनच्या उच्च खर्चामुळे, मोठ्या प्रमाणात ऍडिटीव्ह प्रजनन प्रयोग करणे कठीण आहे, ज्यामुळे बर्याचदा मर्यादित बियाणे उत्पन्न होते, ज्यामुळे फॉलो-अप फील्ड वर्ण मूल्यांकन मर्यादित होऊ शकते.प्लांट फॅक्टरी उपकरणे आणि तंत्रज्ञानामध्ये हळूहळू सुधारणा आणि सुधारणा झाल्यामुळे, प्लांट फॅक्टरीची बांधकाम आणि ऑपरेशनची किंमत हळूहळू कमी होते.जलद प्रजनन तंत्रज्ञान अधिक अनुकूल करणे आणि वनस्पती कारखाना जलद प्रजनन तंत्रज्ञानाचा इतर प्रजनन तंत्रांसह प्रभावीपणे संयोजन करून प्रजनन चक्र लहान करणे शक्य आहे.

END

उद्धृत माहिती

लिऊ कैझे, लिऊ हौचेंग.वनस्पती कारखाना जलद प्रजनन तंत्रज्ञानाची संशोधन प्रगती [जे].कृषी अभियांत्रिकी तंत्रज्ञान, 2022,42(22):46-49.