Περίληψη: Τα φυτικά φυτά είναι το πρώτο βήμα στην παραγωγή λαχανικών και η ποιότητα των φυτών είναι πολύ σημαντική για την απόδοση και την ποιότητα των λαχανικών μετά τη φύτευση. Με τη συνεχή βελτίωση της διαίρεσης της εργασίας στη βιομηχανία λαχανικών, τα φυτικά φυτά έχουν σχηματιστεί σταδιακά μια ανεξάρτητη βιομηχανική αλυσίδα και εξυπηρετούσαν την παραγωγή λαχανικών. Επιπλέον από κακές καιρικές συνθήκες, οι παραδοσιακές μεθόδους δενδρυλλίων αντιμετωπίζουν αναπόφευκτα πολλές προκλήσεις, όπως η αργή ανάπτυξη των σπορόφυτων, η ανάπτυξη των φουσκών και τα παράσιτα και οι ασθένειες. Για να αντιμετωπίσουν τα φυτά, πολλοί εμπορικοί καλλιεργητές χρησιμοποιούν ρυθμιστές ανάπτυξης. Ωστόσο, υπάρχουν κίνδυνοι για την ακαμψία των δενδρυλλίων, την ασφάλεια των τροφίμων και την περιβαλλοντική μόλυνση με τη χρήση ρυθμιστών ανάπτυξης. Εκτός από τις μεθόδους χημικού ελέγχου, αν και η μηχανική διέγερση, η θερμοκρασία και ο έλεγχος του νερού μπορούν επίσης να διαδραματίσουν κάποιο ρόλο στην πρόληψη της αύξησης των φυτών, είναι ελαφρώς λιγότερο βολικές και αποτελεσματικές. Σύμφωνα με τον αντίκτυπο της παγκόσμιας νέας επιδημίας COVID-19, τα προβλήματα των δυσκολιών διαχείρισης της παραγωγής που προκαλούνται από την έλλειψη εργατικού δυναμικού και το αυξανόμενο κόστος εργασίας στη βιομηχανία δενδρυλλίων έχουν γίνει πιο εμφανείς.

Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας φωτισμού, η χρήση του τεχνητού φωτός για την αύξηση των φυτών δεν έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής απόδοσης δενδρυλλίων, των λιγότερων παρασίτων και των ασθενειών και της εύκολης τυποποίησης. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές πηγές φωτός, η νέα γενιά πηγών φωτός LED έχει τα χαρακτηριστικά της εξοικονόμησης ενέργειας, της υψηλής απόδοσης, της μεγάλης διάρκειας ζωής, της προστασίας του περιβάλλοντος και της ανθεκτικότητας, του μικρού μεγέθους, της χαμηλής θερμικής ακτινοβολίας και του μικρού μήκους μήκους κύματος. Μπορεί να διαμορφώσει το κατάλληλο φάσμα σύμφωνα με τις αναπτυξιακές και αναπτυξιακές ανάγκες των φυτών στο περιβάλλον των εργοστασίων φυτών και να ελέγξει με ακρίβεια τη φυσιολογική και μεταβολική διαδικασία των φυτών, ταυτόχρονα, συμβάλλοντας στην απαλλαγή από τη ρύπανση, την τυποποιημένη και ταχεία παραγωγή φυτικών φυτών , και μειώνει τον κύκλο δενδρυλλίων. Στη Νότια Κίνα χρειάζονται περίπου 60 ημέρες για την καλλιέργεια φυτών πιπεριάς και ντομάτας (3-4 αληθινά φύλλα) σε πλαστικά θερμοκήπια και περίπου 35 ημέρες για φυτά αγγουριού (3-5 αληθινά φύλλα). Υπό συνθήκες εργοστασιακών εργοστασίων, χρειάζονται μόνο 17 ημέρες για την καλλιέργεια φυτών ντομάτας και 25 ημέρες για φυτά πιπεριού υπό τις συνθήκες φωτοπεριόδου 20 ωρών και PPF 200-300 μmol/(M2 • S). Σε σύγκριση με τη συμβατική μέθοδο καλλιέργειας δενδρυλλίων στο θερμοκήπιο, η χρήση της μεθόδου καλλιέργειας φυτών LED εργοστασιακών φυτών μείωσε σημαντικά τον κύκλο ανάπτυξης αγγουριού κατά 15-30 ημέρες και ο αριθμός των θηλυκών λουλουδιών και φρούτων ανά φυτό αυξήθηκε κατά 33,8% και 37,3% , αντίστοιχα, και η υψηλότερη απόδοση αυξήθηκε κατά 71,44%.

Όσον αφορά την αποτελεσματικότητα της χρήσης ενέργειας, η αποτελεσματικότητα της χρήσης ενέργειας των εργοστασίων των φυτών είναι υψηλότερη από αυτή των θερμοκήπων τύπου Venlo στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος. Για παράδειγμα, σε ένα σουηδικό εργοστάσιο φυτών, 1411 MJ απαιτούνται για την παραγωγή 1 kg ξηρού ύλης μαρούλι, ενώ 1699 MJ απαιτούνται σε θερμοκήπιο. Ωστόσο, εάν υπολογίζεται η απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια ανά χιλιόγραμμο ξηράς ύλης μαρούλι, το εργοστάσιο εργοστασίου ανάγκες 247 kW · H για να παράγει 1 kg ξηρό βάρος μαρούλι και τα θερμοκήπια στη Σουηδία, τις Κάτω Χώρες και τα Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα απαιτούν 182 kW · h, 70 kW · Η και 111 kW · Η, αντίστοιχα.

Ταυτόχρονα, στο εργοστάσιο των εγκαταστάσεων, η χρήση υπολογιστών, ο αυτόματος εξοπλισμός, η τεχνητή νοημοσύνη και άλλες τεχνολογίες μπορούν να ελέγξουν με ακρίβεια τις περιβαλλοντικές συνθήκες που είναι κατάλληλες για την καλλιέργεια δενδρυλλίων, να απαλλαγούν από τους περιορισμούς των συνθηκών του φυσικού περιβάλλοντος και να συνειδητοποιήσουν τους ευφυείς, Μηχανική και ετήσια σταθερή παραγωγή παραγωγής δενδρυλλίων. Τα τελευταία χρόνια, τα φυτικά φυτά εργοστασίων έχουν χρησιμοποιηθεί στην εμπορική παραγωγή φυλλώδεις λαχανικά, φρούτα λαχανικά και άλλες οικονομικές καλλιέργειες στην Ιαπωνία, τη Νότια Κορέα, την Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες και άλλες χώρες. Η υψηλή αρχική επένδυση των εργοστασίων φυτών, το υψηλό λειτουργικό κόστος και η τεράστια κατανάλωση ενέργειας του συστήματος εξακολουθούν να αποτελούν τα σημεία συμφόρησης που περιορίζουν την προώθηση της τεχνολογίας καλλιέργειας δενδρυλλίων στα κινεζικά εργοστάσια φυτών. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι απαιτήσεις της υψηλής απόδοσης και της εξοικονόμησης ενέργειας όσον αφορά τις στρατηγικές διαχείρισης φωτός, τη δημιουργία μοντέλων ανάπτυξης των φυτικών και τον εξοπλισμό αυτοματισμού για τη βελτίωση των οικονομικών παροχών.

Σε αυτό το άρθρο, εξετάζεται η επιρροή του περιβάλλοντος LED στην ανάπτυξη και ανάπτυξη φυτικών φυτών στα εργοστάσια φυτών τα τελευταία χρόνια, με τις προοπτικές της ερευνητικής κατεύθυνσης της ρύθμισης των φωτεινών φυτικών φυτικών φυτών στα εργοστάσια φυτών.

1. Επιδράσεις του ελαφρού περιβάλλοντος στην ανάπτυξη και ανάπτυξη φυτικών φυτών

Ως ένας από τους βασικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη των φυτών, το φως δεν είναι μόνο μια πηγή ενέργειας για τα φυτά να πραγματοποιούν φωτοσύνθεση, αλλά και ένα βασικό σήμα που επηρεάζει τη φωτομορφογένεση των φυτών. Τα φυτά αισθάνονται την κατεύθυνση, την ενέργεια και την ποιότητα του φωτός του σήματος μέσω του συστήματος φωτός, ρυθμίζουν τη δική τους ανάπτυξη και ανάπτυξη και ανταποκρίνονται στην παρουσία ή απουσία, το μήκος κύματος, την ένταση και τη διάρκεια του φωτός. Οι επί του παρόντος γνωστοί φωτοϋποδοχείς φυτών περιλαμβάνουν τουλάχιστον τρεις κατηγορίες: φυτοχρώματα (Phya ~ phye) που αισθάνονται το κόκκινο και το μακρινό κόκκινο φως (FR), τα κρυπτόνια (cry1 και cry2). UVR8 υποδοχέα UV-B που αισθάνεται UV-B. Αυτοί οι φωτοϋποδοχείς συμμετέχουν και ρυθμίζουν την έκφραση σχετικών γονιδίων και στη συνέχεια ρυθμίζουν τις δραστηριότητες ζωής, όπως βλάστηση των φυτών, φωτομορφογένεση, χρόνο ανθοφορίας, σύνθεση και συσσώρευση δευτερογενών μεταβολιτών και ανοχή σε βιοτικές και αβιοτικές καταπονήσεις.

2. Επίδραση του περιβάλλοντος φωτός LED στη φωτομορφολογική δημιουργία φυτικών φυτών

2.1 Επιδράσεις διαφορετικής ποιότητας φωτός στη φωτομορφογένεση φυτικών φυτών

Οι κόκκινες και μπλε περιοχές του φάσματος έχουν υψηλή κβαντική αποτελεσματικότητα για φωτοσύνθεση φύλλων φυτών. Ωστόσο, η μακροπρόθεσμη έκθεση των φύλλων αγγουριού σε καθαρό κόκκινο φως θα βλάψει το φωτοσυστήματος, με αποτέλεσμα το φαινόμενο του "σύνδρομου κόκκινου φωτός", όπως η ακινητοποιημένη οδοντική απόκριση, η μειωμένη φωτοσυνθετική ικανότητα και η αποτελεσματικότητα της χρήσης αζώτου και η καθυστέρηση ανάπτυξης. Κάτω από την κατάσταση της έντασης χαμηλού φωτός (100 ± 5 μmol/(m2 • s)), το καθαρό κόκκινο φως μπορεί να βλάψει τους χλωροπλάστες τόσο των νεαρών όσο και των ώριμων φύλλων αγγουριού, αλλά οι χλωροπλάστες που έχουν υποστεί βλάβη ανακτήθηκαν μετά την αλλαγή από το καθαρό κόκκινο φως σε κόκκινο και μπλε φως (R: B = 7: 3). Αντίθετα, όταν τα φυτά αγγουριού μετατράπηκαν από το κόκκινο μπλε περιβάλλον στο περιβάλλον του καθαρού κόκκινου φωτός, η φωτοσυνθετική απόδοση δεν μειώθηκε σημαντικά, δείχνοντας την προσαρμοστικότητα στο περιβάλλον του κόκκινου φωτισμού. Μέσω της ανάλυσης ηλεκτρονικού μικροσκοπίου της δομής των φύλλων των φυτών αγγουριού με το "σύνδρομο κόκκινου φωτός", οι πειραματιστές διαπίστωσαν ότι ο αριθμός των χλωροπλαστών, το μέγεθος των κόκκων αμύλου και το πάχος της Grana σε φύλλα κάτω από το καθαρό κόκκινο φως ήταν σημαντικά χαμηλότερα από αυτά που βρίσκονται κάτω επεξεργασία λευκού φωτός. Η παρέμβαση του μπλε φωτός βελτιώνει την υπερδομή και τα φωτοσυνθετικά χαρακτηριστικά των χλωροπλαστών αγγουριού και εξαλείφει την υπερβολική συσσώρευση θρεπτικών ουσιών. Σε σύγκριση με το λευκό φως και το κόκκινο και το μπλε φως, το καθαρό κόκκινο φως προήγαγε την επιμήκυνση υποκοτυλίου και την επέκταση των καουλήδων των φυτοφαρμάκων ντομάτας, αύξησε σημαντικά το ύψος των φυτών και την επιφάνεια των φύλλων, αλλά σημαντικά μειωμένη φωτοσυνθετική ικανότητα, μειωμένη περιεκτικότητα σε ρουμπισκορεύει και φωτοτροχημική απόδοση και σημαντικά αύξηση της θερμότητας. Μπορεί να φανεί ότι διαφορετικοί τύποι φυτών ανταποκρίνονται διαφορετικά στην ίδια ποιότητα του φωτός, αλλά σε σύγκριση με το μονοχρωματικό φως, τα φυτά έχουν υψηλότερη αποτελεσματικότητα φωτοσύνθεσης και πιο έντονη ανάπτυξη στο περιβάλλον του μικτού φωτός.

Οι ερευνητές έχουν κάνει πολλές έρευνες σχετικά με τη βελτιστοποίηση του συνδυασμού φωτισμού των φυτικών φυτικών φυτικών φυτικών. Κάτω από την ίδια ένταση του φωτός, με την αύξηση της αναλογίας του κόκκινου φωτός, το ύψος των φυτών και το φρέσκο ​​βάρος των φυτών ντομάτας και αγγουριού βελτιώθηκαν σημαντικά και η θεραπεία με αναλογία κόκκινου προς μπλε 3: 1 είχε το καλύτερο αποτέλεσμα. Αντίθετα, μια υψηλή αναλογία μπλε φως ανέστειλε την ανάπτυξη των φυτών ντομάτας και αγγουριού, τα οποία ήταν μικρά και συμπαγή, αλλά αύξησαν την περιεκτικότητα σε ξηρή ύλη και χλωροφύλλη στους βλαστούς των φυτών. Παρόμοια πρότυπα παρατηρούνται σε άλλες καλλιέργειες, όπως πιπεριές και καρπούζια. Επιπλέον, σε σύγκριση με το λευκό φως, το κόκκινο και το μπλε φως (R: B = 3: 1) όχι μόνο βελτίωσαν σημαντικά το πάχος των φύλλων, την περιεκτικότητα σε χλωροφύλλη, τη φωτοσυνθετική απόδοση και την απόδοση μεταφοράς ηλεκτρονίων των φυτοφαρμάκων τομάτας, αλλά και τα επίπεδα έκφρασης των ενζύμων που σχετίζονται Στον κύκλο Calvin, η συσσώρευση χορτοφαγίας ανάπτυξης και η συσσώρευση υδατανθράκων βελτιώθηκαν επίσης σημαντικά. Συγκρίνοντας τις δύο αναλογίες κόκκινου και μπλε φως (R: B = 2: 1, 4: 1), η υψηλότερη αναλογία του μπλε φως ήταν πιο ευνοϊκή για την πρόκληση του σχηματισμού θηλυκών λουλουδιών σε φυτά αγγουριού και επιτάχυνε τον χρόνο ανθοφορίας των γυναικείων λουλουδιών . Αν και οι διαφορετικές αναλογίες κόκκινου και μπλε φως δεν είχαν σημαντική επίδραση στην απόδοση του φρέσκου βάρους, του ρόκα και των φυτών μουστάρδας, μια υψηλή αναλογία μπλε φως (30% μπλε φως) μείωσε σημαντικά το μήκος υποκοτυλίου και την περιοχή κοτυληδόνων του καλύλιου και τα φυτά μουστάρδας, ενώ το χρώμα κοτυληδρόνων εμβαθύνει. Ως εκ τούτου, στην παραγωγή φυτών, η κατάλληλη αύξηση της αναλογίας του μπλε φωτός μπορεί να μειώσει σημαντικά την απόσταση από τους κόμβους και την περιοχή των φύλλων φυτικών φυτικών φυτικών φυτικών, προωθεί την πλευρική επέκταση των φυτών και τη βελτίωση του δείκτη αντοχής των δενδρυλλίων, η οποία ευνοεί Καλλιέργεια ισχυρών φυτών. Υπό την προϋπόθεση ότι η ένταση του φωτός παρέμεινε αμετάβλητη, η αύξηση του πράσινου φωτός σε κόκκινο και μπλε φως βελτίωσε σημαντικά το φρέσκο ​​βάρος, την περιοχή των φύλλων και το ύψος των φυτών γλυκών φυτών πιπεριάς. Σε σύγκριση με τον παραδοσιακό λευκό λαμπτήρα φθορισμού, κάτω από τις συνθήκες φωτός κόκκινου-πράσινου-μπλε (R3: G2: B5), τα φυτά Y [II], QP και ETR του 'Okagi Νο 1 ντομάτας' Η συμπλήρωση του φωτός UV (100 μmol/(M2 • S) μπλε φως + 7% UV-A) σε καθαρό μπλε φως μείωσε σημαντικά την ταχύτητα επιμήκυνσης του στελέχους της ρόκα και της μουστάρδας, ενώ η συμπλήρωση του FR ήταν το αντίθετο. Αυτό δείχνει επίσης ότι εκτός από το κόκκινο και το μπλε φως, άλλες ιδιότητες φωτός διαδραματίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στη διαδικασία ανάπτυξης και ανάπτυξης των φυτών. Παρόλο που ούτε το υπεριώδες φως ούτε το FR είναι η πηγή ενέργειας της φωτοσύνθεσης, και οι δύο εμπλέκονται στη φωτομορφογένεση των φυτών. Το φως UV υψηλής έντασης είναι επιβλαβές για την φυτική DNA και τις πρωτεΐνες κλπ. Ωστόσο, το φως UV ενεργοποιεί τις αποκρίσεις κυτταρικού στρες, προκαλώντας αλλαγές στην ανάπτυξη των φυτών, τη μορφολογία και την ανάπτυξη για να προσαρμοστούν στις περιβαλλοντικές αλλαγές. Μελέτες έχουν δείξει ότι το χαμηλότερο R/FR προκαλεί αποκρίσεις αποφυγής σκιάς σε φυτά, με αποτέλεσμα μορφολογικές αλλαγές στα φυτά, όπως επιμήκυνση των στελεχών, αραίωση των φύλλων και μειωμένη απόδοση ξηράς ύλης. Ένας λεπτός μίσχος δεν είναι ένα καλό χαρακτηριστικό ανάπτυξης για την ανάπτυξη ισχυρών φυτών. Για τα φυτικά φυτικά φυτικά και φρούτα φυτικά φυτά, τα σταθερά, τα συμπαγή και τα ελαστικά φυτά δεν είναι επιρρεπείς σε προβλήματα κατά τη μεταφορά και τη φύτευση.

Το UV-A μπορεί να κάνει τα φυτά δενδρυλλίου αγγουριού μικρότερα και πιο συμπαγή και η απόδοση μετά τη μεταμόσχευση δεν διαφέρει σημαντικά από εκείνη του ελέγχου. Ενώ η UV-B έχει πιο σημαντική ανασταλτική επίδραση και η επίδραση μείωσης της απόδοσης μετά τη μεταμόσχευση δεν είναι σημαντική. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι το UV-A αναστέλλει την ανάπτυξη των φυτών και καθιστά τα φυτά να παραβιάζονται. Υπάρχουν όμως αυξανόμενες ενδείξεις ότι η παρουσία UV-A, αντί να καταστέλλει τη βιομάζα των καλλιεργειών, την προωθεί στην πραγματικότητα. Σε σύγκριση με το βασικό κόκκινο και λευκό φως (R: W = 2: 3, το PPFD είναι 250 μmol/(m2 · s)), η συμπληρωματική ένταση σε κόκκινο και λευκό φως είναι 10 W/m2 (περίπου 10 μmol/(m2 · s)) Το UV-A του Kale αύξησε σημαντικά το πλάτος της βιομάζας, του μήκους του στελέχους και του φυτικού θόλου των φυτών καλαμποκιού, αλλά το αποτέλεσμα προώθησης αποδυναμώθηκε όταν Η ένταση UV υπερέβη τα 10 W/m2. Ημερήσια συμπλήρωση (0,45 J/(M2 • s)) θα μπορούσε να αυξήσει σημαντικά το ύψος των φυτών, την περιοχή κοτυληδόνου και το φρέσκο ​​βάρος των φυτών ντομάτας «Oxheart», μειώνοντας ταυτόχρονα την περιεκτικότητα σε H2O2 των φυτών ντομάτας. Μπορεί να φανεί ότι διαφορετικές καλλιέργειες ανταποκρίνονται διαφορετικά στο υπεριώδες φως, το οποίο μπορεί να σχετίζεται με την ευαισθησία των καλλιεργειών σε υπεριώδη φως.

Για την καλλιέργεια των εμβολιασμένων φυτών, το μήκος του στελέχους θα πρέπει να αυξάνεται κατάλληλα για να διευκολυνθεί η μεταμόσχευση των υποκειμένων. Διαφορετικές εντάσεις του FR είχαν διαφορετικές επιδράσεις στην ανάπτυξη των φυτών ντομάτας, πιπέρι, αγγούρι, κολοκύθα και καρπούζι. Συμπλήρωση 18,9 μmol/(m2 • s) του FR σε κρύο λευκό φως αύξησε σημαντικά το μήκος του υποκοτυλίου και τη διάμετρος του στελέχους της ντομάτας και των φυτών πιπεριού. FR από 34,1 μmol/(M2 • s) είχε την καλύτερη επίδραση στην προώθηση του μήκους υποκοτυλίου και της διάμετρος του στελέχους αγγουριού, κολοκύνθη και φυτά καρπούζι. Η υψηλής έντασης FR (53,4 μmol/(M2 • S)) είχε την καλύτερη επίδραση σε αυτά τα πέντε λαχανικά. Το μήκος του υποκοτυλίου και η διάμετρος του στελέχους των φυτών δεν αυξήθηκαν πλέον σημαντικά και άρχισαν να δείχνουν μια καθοδική τάση. Το φρέσκο ​​βάρος των φυτών πιπεριού μειώθηκε σημαντικά, υποδεικνύοντας ότι οι τιμές κορεσμού FR των πέντε φυτικών φυτών ήταν όλα χαμηλότερες από 53,4 μmol/(M2 • s) και η τιμή FR ήταν σημαντικά χαμηλότερη από αυτή του Fr. Οι επιδράσεις στην ανάπτυξη διαφορετικών φυτικών φυτών είναι επίσης διαφορετικές.

2.2 Επιδράσεις διαφορετικού φωτός της ημέρας στη φωτομορφογένεση φυτικών φυτών

Το ενσωματωμένο φως της ημέρας (DLI) αντιπροσωπεύει τη συνολική ποσότητα φωτοσυνθετικών φωτονίων που λαμβάνεται από την επιφάνεια του φυτού σε μια μέρα, η οποία σχετίζεται με την ένταση του φωτός και τον χρόνο φωτός. Ο τύπος υπολογισμού είναι DLI (mol/m2/ημέρα) = ένταση φωτός [μmol/(m2 • s)] × ημερήσιος χρόνος φωτός (h) × 3600 × 10-6. Σε ένα περιβάλλον με ένταση χαμηλής φωτός, τα φυτά ανταποκρίνονται σε περιβάλλον χαμηλού φωτισμού με επιμήκυνση του στελέχους και το μήκος του εσωτερικού, αυξάνοντας το ύψος των φυτών, το μήκος του μίσχου και την περιοχή των φύλλων και μειώνοντας το πάχος των φύλλων και τον καθαρό φωτοσυνθετικό ρυθμό. Με την αύξηση της έντασης του φωτός, εκτός από τη μουστάρδα, το μήκος του υποκοτυλίου και την επιμήκυνση του στελέχους των φυτών ρόλου, λάχανου και καλαμποκιού κάτω από την ίδια ποιότητα φωτός μειώθηκε σημαντικά. Μπορεί να φανεί ότι η επίδραση του φωτός στην ανάπτυξη των φυτών και στη μορφογένεση σχετίζεται με την ένταση του φωτός και τα φυτικά είδη. Με την αύξηση του DLI (8,64 ~ 28,8 mol/m2/ημέρα), ο τύπος φυτών των φυτών αγγουριού έγινε σύντομη, ισχυρή και συμπαγής και η συγκεκριμένη περιεκτικότητα σε βάρος φύλλων και χλωροφύλλης μειώθηκε σταδιακά. 6 ~ 16 ημέρες μετά τη σπορά των φυτών αγγουριού, τα φύλλα και οι ρίζες αποξηραμένα. Το βάρος αυξήθηκε σταδιακά και ο ρυθμός ανάπτυξης επιταχύνθηκε σταδιακά, αλλά 16 έως 21 ημέρες μετά τη σπορά, ο ρυθμός ανάπτυξης των φύλλων και οι ρίζες των φυτών αγγουριού μειώθηκαν σημαντικά. Το Enhanced DLI προώθησε τον καθαρό φωτοσυνθετικό ρυθμό των φυτών αγγουριού, αλλά μετά από μια συγκεκριμένη τιμή, ο καθαρός φωτοσυνθετικός ρυθμός άρχισε να μειώνεται. Επομένως, η επιλογή του κατάλληλου DLI και η υιοθέτηση διαφορετικών στρατηγικών συμπληρωματικών φωτός σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης των φυτών μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας. Η περιεκτικότητα σε διαλυτή ζάχαρη και ένζυμο SOD σε αγγούρια και φυτά ντομάτας αυξήθηκε με την αύξηση της έντασης DLI. Όταν η ένταση DLI αυξήθηκε από 7,47 mol/m2/ημέρα σε 11,26 mol/m2/ημέρα, η περιεκτικότητα σε διαλυτή ζάχαρη και ένζυμο SOD σε φυτά αγγουριού αυξήθηκε κατά 81,03% και 55,5% αντίστοιχα. Υπό τις ίδιες συνθήκες DLI, με την αύξηση της έντασης του φωτός και τη μείωση του χρόνου φωτός, η δραστηριότητα PSII των φυτών ντομάτας και αγγουριού αναστέλλεται και η επιλογή μιας συμπληρωματικής στρατηγικής φωτός της έντασης χαμηλής φωτός και της μεγάλης διάρκειας ήταν πιο ευνοϊκή για την καλλιέργεια υψηλών φυτών Ευρετήριο και φωτοχημική απόδοση των φυτών αγγουριού και ντομάτας.

Στην παραγωγή εμβολιασμένων φυτών, το περιβάλλον χαμηλού φωτισμού μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της ποιότητας των μοσχευμένων φυτών και στην αύξηση του χρόνου επούλωσης. Η κατάλληλη ένταση φωτός μπορεί όχι μόνο να ενισχύσει την ικανότητα δέσμευσης της εμβολιασμένης θέσης επούλωσης και να βελτιώσει τον δείκτη ισχυρών φυτών, αλλά και να μειώσει τη θέση των θηλυκών λουλουδιών του κόμβου και να αυξήσει τον αριθμό των γυναικείων λουλουδιών. Στα εργοστάσια φυτών, η DLI 2,5-7,5 mol/m2/ημέρα ήταν αρκετή για να καλύψει τις θεραπευτικές ανάγκες των φυτών με εμβολιασμένα ντομάτα. Η συμπαγής και το πάχος των φύλλων των εμβολιασμένων φυτών ντομάτας αυξήθηκαν σημαντικά με την αύξηση της έντασης DLI. Αυτό δείχνει ότι τα εμβολιασμένα φυτά δεν απαιτούν ένταση υψηλής έντασης φωτός για επούλωση. Ως εκ τούτου, λαμβάνοντας υπόψη το περιβάλλον κατανάλωσης και φύτευσης, επιλέγοντας μια κατάλληλη ένταση φωτός θα συμβάλει στη βελτίωση των οικονομικών οφελών.

3. Επιδράσεις του περιβάλλοντος φωτός LED στην αντοχή στο στρες των φυτικών φυτών

Τα φυτά λαμβάνουν σήματα εξωτερικού φωτός μέσω φωτοϋποδοχείς, προκαλώντας τη σύνθεση και τη συσσώρευση μορίων σήματος στο φυτό, αλλάζοντας έτσι την ανάπτυξη και τη λειτουργία των οργάνων των φυτών και τελικά βελτιώνοντας την αντίσταση του φυτού στο στρες. Η διαφορετική ποιότητα του φωτός έχει μια συγκεκριμένη επίδραση προώθησης στη βελτίωση της ψυχρής ανοχής και της ανοχής του αλατιού των φυτών. Για παράδειγμα, όταν τα φυτά ντομάτας συμπληρώθηκαν με φως για 4 ώρες τη νύχτα, σε σύγκριση με τη θεραπεία χωρίς συμπληρωματικό φως, λευκό φως, κόκκινο φως, μπλε φως και κόκκινο και μπλε φως θα μπορούσαν να μειώσουν τη διαπερατότητα των ηλεκτρολυτών και την περιεκτικότητα σε φυτά ντομάτας, και να βελτιώσει την ψυχρή ανοχή. Οι δραστηριότητες του SOD, του POD και της CAT στα φυτά ντομάτας υπό τη θεραπεία της αναλογίας κόκκινου-μπλε 8: 2 ήταν σημαντικά υψηλότερες από αυτές των άλλων θεραπειών και είχαν υψηλότερη αντιοξειδωτική ικανότητα και ψυχρή ανοχή.

Η επίδραση της UV-B στην ανάπτυξη των ριζών της σόγιας είναι κυρίως η βελτίωση της αντοχής του στρες των φυτών αυξάνοντας την περιεκτικότητα των ριζών ΝΟ και ROS, συμπεριλαμβανομένων των μορίων σηματοδότησης των ορμονών όπως η ΑΒΑ, η SA και η JA και αναστέλλουν την ανάπτυξη των ριζών μειώνοντας το περιεχόμενο της IAA , CTK και GA. Ο φωτοϋποδοχέας του UV-B, UVR8, δεν εμπλέκεται μόνο στη ρύθμιση της φωτομορφογένεσης, αλλά επίσης παίζει βασικό ρόλο στο στρες UV-B. Στα φυτά ντομάτας, το UVR8 διαμεσολαβεί στη σύνθεση και τη συσσώρευση ανθοκυανινών και τα φυτά άγριας ντομάτας που έχουν εγκλωβιστεί με υπεριώδη ακτινοβολία βελτιώνουν την ικανότητά τους να αντιμετωπίζουν το στρες UV-B υψηλής έντασης. Ωστόσο, η προσαρμογή του UV-B στο στρες ξηρασίας που προκαλείται από το Arabidopsis δεν εξαρτάται από την οδό UVR8, γεγονός που δείχνει ότι η UV-B λειτουργεί ως μια επαγόμενη από σήμα διασταυρούμενη ανταπόκριση των μηχανισμών αμυντικής φυτικής, έτσι ώστε μια ποικιλία ορμονών να είναι από κοινού Συμμετέχει στην αντιστάθμιση του στρες της ξηρασίας, αυξάνοντας την ικανότητα καθαρισμού ROS.

Τόσο η επιμήκυνση του υποκοττυλίου είτε του στελέχους που προκαλείται από το FR και η προσαρμογή των φυτών σε κρύο στρες ρυθμίζονται από φυτικές ορμόνες. Ως εκ τούτου, το "αποτέλεσμα αποφυγής σκιάς" που προκαλείται από το FR σχετίζεται με την ψυχρή προσαρμογή των φυτών. Οι πειραματιστές συμπλήρωσαν τα φυτά κριθαριού 18 ημέρες μετά τη βλάστηση στους 15 ° C για 10 ημέρες, ψύξη στους 5 ° C + συμπληρώνοντας FR για 7 ημέρες και διαπίστωσαν ότι σε σύγκριση με την επεξεργασία με λευκό φως, η FR ενίσχυσε την αντίσταση των φυτών κριθαριού. Αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από αυξημένο περιεχόμενο ABA και IAA σε φυτά κριθαριού. Η μεταγενέστερη μεταφορά 15 ° C FR-Pretretreded Restlings στους 5 ° C και η συνέχιση της συμπλήρωσης FR για 7 ημέρες οδήγησε σε παρόμοια αποτελέσματα με τις παραπάνω δύο θεραπείες, αλλά με μειωμένη ανταπόκριση ΑΒΑ. Τα φυτά με διαφορετικές τιμές R: FR ελέγχουν τη βιοσύνθεση των φυτοτροπών (GA, IAA, CTK και ABA), τα οποία εμπλέκονται επίσης στην ανοχή αλατιού φυτών. Κάτω από το στρες αλατιού, η χαμηλή αναλογία R: FR ελαφρύ περιβάλλον μπορεί να βελτιώσει την αντιοξειδωτική και τη φωτοσυνθετική ικανότητα των φυτών ντομάτας, να μειώσει την παραγωγή ROS και MDA στα σπορόφυτα και να βελτιώσει την ανοχή αλατιού. Τόσο η τάση της αλατότητας όσο και η χαμηλή τιμή R: FR (R: FR = 0,8) αναστέλλουν τη βιοσύνθεση της χλωροφύλλης, η οποία μπορεί να σχετίζεται με την αποκλεισμένη μετατροπή του PBG σε UROIII στην οδό σύνθεσης χλωροφύλλης, ενώ το χαμηλό περιβάλλον R: FR μπορεί να ανακουφίσει αποτελεσματικά Η επαγόμενη από το στρες της αλατότητας εξασθένιση της σύνθεσης χλωροφύλλης. Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν μια σημαντική συσχέτιση μεταξύ των φυτοχρωμάτων και της ανοχής αλατιού.

Εκτός από το ελαφρύ περιβάλλον, άλλοι περιβαλλοντικοί παράγοντες επηρεάζουν επίσης την ανάπτυξη και την ποιότητα των φυτικών φυτών. Για παράδειγμα, η αύξηση της συγκέντρωσης CO2 θα αυξήσει τη μέγιστη τιμή του κορεσμού του φωτός (PNMAX), θα μειώσει το σημείο αντιστάθμισης φωτός και θα βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της χρήσης του φωτός. Η αύξηση της έντασης του φωτός και της συγκέντρωσης CO2 συμβάλλει στη βελτίωση της περιεκτικότητας σε φωτοσυνθετικές χρωστικές, στην αποτελεσματικότητα της χρήσης του νερού και στις δραστηριότητες των ενζύμων που σχετίζονται με τον κύκλο Calvin και τελικά να επιτευχθούν υψηλότερη φωτοσυνθετική απόδοση και συσσώρευση βιομάζας φυτών ντομάτας. Το ξηρό βάρος και η συμπαγής φυτά ντομάτας και πιπέρι συσχετίστηκαν θετικά με το DLI και η αλλαγή της θερμοκρασίας επηρέασε επίσης την ανάπτυξη υπό την ίδια θεραπεία με DLI. Το περιβάλλον των 23 ~ 25 ℃ ήταν πιο κατάλληλο για την ανάπτυξη φυτών ντομάτας. Σύμφωνα με τις συνθήκες θερμοκρασίας και φωτισμού, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια μέθοδο για την πρόβλεψη του σχετικού ρυθμού ανάπτυξης του πιπεριά με βάση το μοντέλο διανομής BATE, το οποίο μπορεί να παρέχει επιστημονική καθοδήγηση για την περιβαλλοντική ρύθμιση της παραγωγής φυτών με εμβολιασμό με πιπέρι.

Επομένως, κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος ρύθμισης φωτός στην παραγωγή, δεν πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μόνο οι ελαφρύ περιβάλλον και τα είδη φυτικών ειδών, αλλά και οι παράγοντες καλλιέργειας και διαχείρισης, όπως η διατροφή των φυτών και η διαχείριση των υδάτων, το περιβάλλον του φυσικού αερίου, η θερμοκρασία και το στάδιο ανάπτυξης των δενδρυλλίων.

4. Προβλήματα και προοπτικές

Πρώτον, η ρύθμιση φωτός των φυτικών φυτικών φυτών είναι μια εκλεπτυσμένη διαδικασία και οι επιδράσεις διαφορετικών συνθηκών φωτός σε διαφορετικούς τύπους φυτικών φυτών στο περιβάλλον του εργοστασίου των φυτών πρέπει να αναλυθούν λεπτομερώς. Αυτό σημαίνει ότι για να επιτευχθεί ο στόχος της παραγωγής υψηλής απόδοσης και υψηλής ποιότητας, απαιτείται συνεχής εξερεύνηση για την καθιέρωση ενός ώριμου τεχνικού συστήματος.

Δεύτερον, αν και ο ρυθμός χρησιμοποίησης ισχύος της πηγής φωτός LED είναι σχετικά υψηλός, η κατανάλωση ενέργειας για τον φωτισμό των φυτών είναι η κύρια κατανάλωση ενέργειας για την καλλιέργεια φυτών χρησιμοποιώντας τεχνητό φως. Η τεράστια κατανάλωση ενέργειας των εργοστασίων φυτών εξακολουθεί να είναι η συμφόρηση που περιορίζει την ανάπτυξη εργοστασίων φυτών.

Τέλος, με την ευρεία εφαρμογή του φωτισμού των φυτών στη γεωργία, το κόστος των φώτων φυτών LED αναμένεται να μειωθεί σημαντικά στο μέλλον. Αντίθετα, η αύξηση του κόστους εργασίας, ειδικά στην μετα-επιδημική εποχή, η έλλειψη εργασίας είναι υποχρεωμένη να προωθήσει τη διαδικασία μηχανισμού και αυτοματοποίησης της παραγωγής. Στο μέλλον, τα μοντέλα ελέγχου που βασίζονται στην τεχνητή νοημοσύνη και ο έξυπνος εξοπλισμός παραγωγής θα γίνουν μία από τις βασικές τεχνολογίες για την παραγωγή φυτικών φυτών και θα συνεχίσουν να προωθούν την ανάπτυξη της τεχνολογίας φυτών εργοστασίων.

Συγγραφείς: Jiehui Tan, Houcheng Liu
Πηγή άρθρου: Λογαριασμός WeChat της Τεχνολογίας Γεωργικών Μηχανικών (Φυτοκομία θερμοκηπίου)