Điều chỉnh và kiểm soát ánh sáng trong nhà máy thực vật

hình ảnh1

Tóm tắt: Cây giống rau là công đoạn đầu tiên trong sản xuất rau, chất lượng cây giống có ý nghĩa rất quan trọng đến năng suất và chất lượng rau sau khi trồng.Với sự hoàn thiện liên tục của sự phân công lao động trong ngành rau, cây giống rau đã dần hình thành một chuỗi công nghiệp độc lập và phục vụ sản xuất rau.Chịu ảnh hưởng của thời tiết xấu, phương pháp ươm cây giống truyền thống không tránh khỏi nhiều thách thức như cây con chậm lớn, èo uột, sâu bệnh.Để đối phó với cây con mập mạp, nhiều người trồng trọt thương mại sử dụng chất điều hòa sinh trưởng.Tuy nhiên, có những rủi ro về độ cứng của cây giống, an toàn thực phẩm và ô nhiễm môi trường khi sử dụng chất điều hòa sinh trưởng.Ngoài các phương pháp kiểm soát hóa học, mặc dù kích thích cơ học, kiểm soát nhiệt độ và nước cũng có thể đóng một vai trò trong việc ngăn chặn sự phát triển dài của cây con, nhưng chúng hơi kém thuận tiện và hiệu quả.Dưới tác động của đại dịch Covid-19 mới trên toàn cầu, những vấn đề khó khăn về quản lý sản xuất do thiếu hụt lao động và chi phí nhân công tăng cao trong ngành cây giống càng trở nên nổi cộm.

Với sự phát triển của công nghệ chiếu sáng, việc sử dụng ánh sáng nhân tạo để ươm cây giống rau có ưu điểm là hiệu quả cây giống cao, ít sâu bệnh và dễ tiêu chuẩn hóa.So với các nguồn sáng truyền thống, nguồn sáng LED thế hệ mới có các đặc tính tiết kiệm năng lượng, hiệu quả cao, tuổi thọ cao, bảo vệ môi trường và độ bền, kích thước nhỏ, bức xạ nhiệt thấp và biên độ bước sóng nhỏ.Nó có thể xây dựng quang phổ phù hợp theo nhu cầu sinh trưởng và phát triển của cây con trong môi trường của các nhà máy thực vật, đồng thời kiểm soát chính xác quá trình sinh lý và trao đổi chất của cây con, đồng thời góp phần sản xuất cây giống rau không ô nhiễm, tiêu chuẩn hóa và nhanh chóng và rút ngắn chu kỳ cây con.Ở Nam Trung Quốc, mất khoảng 60 ngày để trồng cây tiêu và cây cà chua (3-4 lá thật) trong nhà kính nhựa, và khoảng 35 ngày đối với cây giống dưa chuột (3-5 lá thật).Trong điều kiện nhà máy của nhà máy, chỉ mất 17 ngày để trồng cây cà chua và 25 ngày đối với cây tiêu trong điều kiện quang kỳ 20 giờ và PPF là 200-300 μmol/(m2•s).So với phương pháp canh tác cây giống thông thường trong nhà kính, việc sử dụng phương pháp gieo trồng cây giống của nhà máy đèn LED đã rút ngắn đáng kể chu kỳ sinh trưởng của dưa chuột từ 15-30 ngày, đồng thời số lượng hoa cái và quả trên mỗi cây tăng 33,8% và 37,3% , và năng suất cao nhất là tăng 71,44%.

Về hiệu quả sử dụng năng lượng, hiệu quả sử dụng năng lượng của các nhà máy thực vật cao hơn so với các nhà kính kiểu Venlo ở cùng vĩ độ.Ví dụ, trong một nhà máy sản xuất thực vật của Thụy Điển, cần 1411 MJ để sản xuất 1 kg chất khô của rau diếp, trong khi 1699 MJ được yêu cầu trong nhà kính.Tuy nhiên, nếu tính toán lượng điện cần thiết cho mỗi kg chất khô của rau diếp, nhà máy của nhà máy cần 247 kW·h để sản xuất 1 kg chất khô của rau diếp và các nhà kính ở Thụy Điển, Hà Lan và Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất cần 182 kW·h h, 70 kW·h và 111 kW·h tương ứng.

Đồng thời, trong nhà máy của nhà máy, việc sử dụng máy tính, thiết bị tự động, trí tuệ nhân tạo và các công nghệ khác có thể kiểm soát chính xác các điều kiện môi trường phù hợp cho việc trồng cây con, loại bỏ những hạn chế của điều kiện môi trường tự nhiên và nhận ra sự thông minh, cơ giới hóa và ổn định hàng năm sản xuất cây giống.Trong những năm gần đây, cây giống của nhà máy đã được sử dụng trong sản xuất thương mại các loại rau ăn lá, rau ăn quả và các loại cây trồng kinh tế khác ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Châu Âu, Hoa Kỳ và các nước khác.Vốn đầu tư ban đầu cao cho các nhà máy sản xuất cây trồng, chi phí vận hành cao và mức tiêu thụ năng lượng lớn của hệ thống vẫn là những nút thắt hạn chế việc thúc đẩy công nghệ canh tác cây giống tại các nhà máy sản xuất cây trồng của Trung Quốc.Do đó, cần tính đến yêu cầu năng suất cao và tiết kiệm năng lượng trong các chiến lược quản lý ánh sáng, thiết lập mô hình tăng trưởng rau và thiết bị tự động hóa để nâng cao lợi ích kinh tế.

Bài báo này điểm lại ảnh hưởng của môi trường ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng và phát triển của cây giống rau trong nhà máy sản xuất cây trồng trong những năm gần đây, với triển vọng hướng nghiên cứu điều tiết ánh sáng cây rau giống trong nhà máy sản xuất cây trồng.

1. Ảnh hưởng của môi trường ánh sáng đến sinh trưởng và phát triển của cây rau giống

Là một trong những yếu tố môi trường thiết yếu cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật, ánh sáng không chỉ là nguồn năng lượng để thực vật thực hiện quá trình quang hợp mà còn là tín hiệu chính ảnh hưởng đến quá trình quang hình của thực vật.Thực vật cảm nhận hướng, năng lượng và chất lượng ánh sáng của tín hiệu thông qua hệ thống tín hiệu ánh sáng, điều chỉnh sự tăng trưởng và phát triển của chính chúng, đồng thời phản ứng với sự hiện diện hay vắng mặt, bước sóng, cường độ và thời gian của ánh sáng.Các tế bào cảm quang thực vật được biết đến hiện nay bao gồm ít nhất ba loại: sắc tố thực vật (PHYA~PHYE) cảm nhận ánh sáng đỏ và đỏ xa (FR), sắc tố mật (CRY1 và CRY2) cảm nhận ánh sáng xanh lam và tia cực tím A, và Nguyên tố (Phot1 và Phot2), Thụ thể UV-B UVR8 cảm nhận UV-B.Các tế bào cảm quang này tham gia và điều chỉnh sự biểu hiện của các gen liên quan và sau đó điều chỉnh các hoạt động sống như sự nảy mầm của hạt giống cây trồng, quá trình quang hình, thời gian ra hoa, tổng hợp và tích lũy các chất chuyển hóa thứ cấp, và khả năng chống chịu các áp lực sinh học và phi sinh học.

2. Ảnh hưởng của môi trường ánh sáng đèn LED đến sự hình thành quang thái của cây giống rau

2.1 Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng khác nhau đến quá trình phát quang của cây giống rau

Các vùng màu đỏ và màu xanh lam của quang phổ có hiệu suất lượng tử cao đối với quá trình quang hợp của lá cây.Tuy nhiên, lá dưa chuột tiếp xúc lâu dài với ánh sáng đỏ thuần túy sẽ làm hỏng hệ thống quang dẫn, dẫn đến hiện tượng “hội chứng ánh sáng đỏ” như phản ứng khí khổng còi cọc, giảm khả năng quang hợp và hiệu quả sử dụng nitơ, đồng thời chậm phát triển.Trong điều kiện cường độ ánh sáng thấp (100±5 μmol/(m2•s)), ánh sáng đỏ thuần có thể làm hỏng lục lạp của cả lá non và lá trưởng thành của dưa chuột, nhưng lục lạp bị tổn thương đã được phục hồi sau khi chuyển từ ánh sáng đỏ thuần sang sang ánh sáng đỏ và xanh lam (R:B= 7:3).Ngược lại, khi cây dưa chuột chuyển từ môi trường ánh sáng đỏ xanh sang môi trường ánh sáng đỏ thuần hiệu suất quang hợp giảm không đáng kể chứng tỏ khả năng thích nghi với môi trường ánh sáng đỏ.Thông qua kính hiển vi điện tử phân tích cấu trúc lá của cây giống dưa chuột mắc “hội chứng ánh sáng đỏ”, các nhà thí nghiệm nhận thấy số lượng lục lạp, kích thước hạt tinh bột và độ dày của grana trong lá dưới ánh sáng đỏ thuần thấp hơn đáng kể so với dưới ánh sáng đỏ thuần. xử lý ánh sáng trắng.Sự can thiệp của ánh sáng xanh cải thiện cơ sở hạ tầng và các đặc tính quang hợp của lục lạp dưa chuột và loại bỏ sự tích tụ quá nhiều chất dinh dưỡng.So với ánh sáng trắng và ánh sáng đỏ và xanh lam, ánh sáng đỏ thuần thúc đẩy quá trình kéo dài hypocotyl và mở rộng lá mầm của cây cà chua, tăng đáng kể chiều cao và diện tích lá của cây, nhưng làm giảm đáng kể khả năng quang hợp, giảm hàm lượng Rubisco và hiệu suất quang hóa, đồng thời tăng đáng kể khả năng tản nhiệt.Có thể thấy các loại cây trồng khác nhau phản ứng khác nhau với cùng một chất lượng ánh sáng, nhưng so với ánh sáng đơn sắc thì cây trồng có hiệu suất quang hợp cao hơn và sinh trưởng mạnh hơn trong môi trường nhiều ánh sáng hỗn hợp.

Các nhà nghiên cứu đã thực hiện rất nhiều nghiên cứu về việc tối ưu hóa sự kết hợp chất lượng ánh sáng của cây giống rau.Trong cùng một cường độ ánh sáng, với sự gia tăng tỷ lệ ánh sáng đỏ, chiều cao cây và trọng lượng tươi của cây giống cà chua và dưa chuột được cải thiện đáng kể và xử lý với tỷ lệ đỏ trên xanh lam là 3: 1 có hiệu quả tốt nhất;ngược lại, tỷ lệ ánh sáng xanh cao Nó ức chế sự phát triển của cây giống cà chua và dưa chuột, vốn ngắn và gọn, nhưng lại làm tăng hàm lượng chất khô và chất diệp lục trong chồi của cây con.Các mô hình tương tự cũng được quan sát thấy ở các loại cây trồng khác, chẳng hạn như ớt và dưa hấu.Ngoài ra, so với ánh sáng trắng, ánh sáng đỏ và xanh (R:B=3:1) không chỉ cải thiện đáng kể độ dày của lá, hàm lượng chất diệp lục, hiệu suất quang hợp và hiệu suất chuyển điện tử của cây giống cà chua mà còn cải thiện mức độ biểu hiện của các enzyme liên quan. đến chu trình Calvin, hàm lượng chay tăng trưởng và tích lũy carbohydrate cũng được cải thiện rõ rệt.So sánh hai tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh (R:B=2:1, 4:1), tỷ lệ ánh sáng xanh cao hơn có lợi hơn cho việc hình thành hoa cái ở cây giống dưa chuột và đẩy nhanh thời gian ra hoa của hoa cái .Mặc dù các tỷ lệ khác nhau của ánh sáng đỏ và xanh lam không ảnh hưởng đáng kể đến năng suất tươi của cây giống cải xoăn, rau arugula và mù tạc, nhưng tỷ lệ ánh sáng xanh cao (30% ánh sáng xanh) làm giảm đáng kể chiều dài lá mầm và diện tích lá mầm của cải xoăn và cây cải, trong khi lá mầm có màu đậm hơn.Do đó, trong quá trình sản xuất cây con, tỷ lệ ánh sáng xanh tăng thích hợp có thể rút ngắn đáng kể khoảng cách nút và diện tích lá của cây giống rau, thúc đẩy sự mở rộng về bên của cây con và cải thiện chỉ số sức mạnh của cây con, có lợi cho trồng cây giống khỏe mạnh.Trong điều kiện cường độ ánh sáng không thay đổi, việc tăng cường ánh sáng xanh lục trong ánh sáng đỏ và xanh lam đã cải thiện đáng kể trọng lượng tươi, diện tích lá và chiều cao cây của cây giống ớt ngọt.So với đèn huỳnh quang trắng truyền thống, dưới điều kiện ánh sáng đỏ-lục-lam (R3:G2:B5), Y[II], qP và ETR của cây giống 'cà chua Okagi số 1' được cải thiện đáng kể.Việc bổ sung ánh sáng tia cực tím (ánh sáng xanh lam 100 μmol/(m2•s) + 7% UV-A) vào ánh sáng xanh lam tinh khiết làm giảm đáng kể tốc độ kéo dài thân của rau arugula và mù tạc, trong khi việc bổ sung FR thì ngược lại.Điều này cũng cho thấy ngoài ánh sáng đỏ và xanh, các chất lượng ánh sáng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng.Mặc dù cả tia cực tím và FR đều không phải là nguồn năng lượng của quang hợp, nhưng cả hai đều tham gia vào quá trình quang hình thực vật.Ánh sáng tia cực tím cường độ cao có hại cho DNA và protein của thực vật, v.v. Tuy nhiên, ánh sáng tia cực tím kích hoạt các phản ứng căng thẳng của tế bào, gây ra những thay đổi trong quá trình sinh trưởng, hình thái và phát triển của thực vật để thích ứng với những thay đổi của môi trường.Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng R/FR thấp hơn gây ra phản ứng tránh bóng râm ở thực vật, dẫn đến những thay đổi về hình thái ở thực vật, chẳng hạn như kéo dài thân, làm mỏng lá và giảm năng suất chất khô.Thân cây mảnh khảnh không phải là đặc điểm sinh trưởng tốt để cây con khỏe.Đối với cây giống rau ăn lá nói chung, cây giống chắc, gọn và đàn hồi tốt, không bị sự cố trong quá trình vận chuyển và gieo trồng.

UV-A có thể làm cho cây giống dưa chuột ngắn hơn, gọn hơn và năng suất sau khi cấy không khác biệt đáng kể so với đối chứng;trong khi UV-B có tác dụng ức chế rõ rệt hơn và hiệu ứng giảm năng suất sau khi cấy là không đáng kể.Các nghiên cứu trước đây cho rằng UV-A ức chế sự phát triển của thực vật và làm cho cây trở nên lùn đi.Nhưng ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy sự hiện diện của UV-A, thay vì ức chế sinh khối cây trồng, lại thực sự thúc đẩy nó.So với ánh sáng đỏ và trắng cơ bản (R:W=2:3, PPFD là 250 μmol/(m2·s)), cường độ bổ sung trong ánh sáng đỏ và trắng là 10 W/m2 (khoảng 10 μmol/(m2· s)) UV-A của cải xoăn làm tăng đáng kể sinh khối, chiều dài lóng, đường kính thân và chiều rộng tán cây của cây giống cải xoăn, nhưng tác dụng thúc đẩy bị suy yếu khi cường độ UV vượt quá 10 W/m2.Việc bổ sung UV-A 2 giờ hàng ngày (0,45 J/(m2•s)) có thể làm tăng đáng kể chiều cao cây, diện tích lá mầm và trọng lượng tươi của cây giống cà chua 'Oxheart', đồng thời làm giảm hàm lượng H2O2 của cây giống cà chua.Có thể thấy rằng các loại cây trồng khác nhau phản ứng khác nhau với tia UV, điều này có thể liên quan đến độ nhạy cảm của cây trồng với tia UV.

Đối với ươm cây ghép cần tăng chiều dài thân thích hợp để tạo điều kiện ghép gốc ghép.Các cường độ khác nhau của FR có tác động khác nhau đến sự phát triển của cây giống cà chua, hồ tiêu, dưa chuột, bầu bí và dưa hấu.Bổ sung 18,9 μmol/(m2•s) FR trong ánh sáng trắng lạnh làm tăng đáng kể chiều dài và đường kính thân của lớp dưới lá mầm của cây giống cà chua và hồ tiêu ;FR là 34,1 μmol/(m2•s) có hiệu quả tốt nhất trong việc thúc đẩy chiều dài lá mầm và đường kính thân của cây giống dưa chuột, bầu bí và dưa hấu;FR cường độ cao (53,4 μmol/(m2•s)) có tác dụng tốt nhất đối với 5 loại rau này.Chiều dài lá mầm và đường kính thân của cây con không còn tăng đáng kể và bắt đầu có xu hướng giảm.Trọng lượng tươi của cây giống tiêu giảm đáng kể, cho thấy giá trị bão hòa FR của 5 cây giống rau đều thấp hơn 53,4 μmol/(m2•s) và giá trị FR thấp hơn đáng kể so với FR.Những ảnh hưởng đến sự phát triển của các cây giống rau khác nhau cũng khác nhau.

2.2 Ảnh hưởng của tích hợp ánh sáng ban ngày khác nhau đến quá trình phát quang của cây giống rau

Tích phân ánh sáng ban ngày (DLI) biểu thị tổng lượng photon quang hợp mà bề mặt thực vật nhận được trong một ngày, có liên quan đến cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng.Công thức tính toán là DLI (mol/m2/ngày) = cường độ ánh sáng [μmol/(m2•s)] × Thời gian chiếu sáng hàng ngày (h) × 3600 × 10-6.Trong môi trường có cường độ ánh sáng thấp, thực vật phản ứng với môi trường ánh sáng yếu bằng cách kéo dài thân và chiều dài lóng, tăng chiều cao cây, chiều dài cuống lá và diện tích lá, đồng thời giảm độ dày của lá và tốc độ quang hợp thuần.Với sự gia tăng cường độ ánh sáng, ngoại trừ mù tạt, chiều dài dưới lá mầm và độ dài thân của cây rau arugula, cải bắp và cải xoăn dưới cùng chất lượng ánh sáng giảm đáng kể.Có thể thấy ảnh hưởng của ánh sáng đến sinh trưởng và phát sinh hình thái của thực vật có liên quan đến cường độ chiếu sáng và loài thực vật.Với sự gia tăng của DLI (8,64 ~ 28,8 mol/m2/ngày), loại cây giống dưa chuột trở nên ngắn, khỏe và nhỏ gọn, đồng thời trọng lượng lá cụ thể và hàm lượng chất diệp lục giảm dần.6 ~ 16 ngày sau khi gieo cây giống dưa chuột, lá và rễ bị khô.Trọng lượng tăng dần, tốc độ sinh trưởng tăng dần, nhưng từ 16 đến 21 ngày sau khi gieo, tốc độ sinh trưởng của lá và rễ của cây giống dưa chuột giảm đáng kể.DLI nâng cao đã thúc đẩy tốc độ quang hợp ròng của cây giống dưa chuột, nhưng sau một giá trị nhất định, tốc độ quang hợp ròng bắt đầu giảm.Do đó, việc lựa chọn DLI thích hợp và áp dụng các chiến lược chiếu sáng bổ sung khác nhau ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây con có thể giảm mức tiêu thụ điện năng.Hàm lượng đường hòa tan và enzyme SOD trong cây giống dưa chuột và cà chua tăng lên khi tăng cường độ DLI.Khi tăng cường độ DLI từ 7,47 mol/m2/ngày lên 11,26 mol/m2/ngày, hàm lượng đường hòa tan và enzyme SOD trong cây giống dưa chuột tăng lần lượt là 81,03% và 55,5%.Trong cùng điều kiện DLI, với việc tăng cường độ ánh sáng và rút ngắn thời gian chiếu sáng, hoạt động PSII của cây giống cà chua và dưa chuột bị ức chế, và việc lựa chọn chiến lược chiếu sáng bổ sung với cường độ ánh sáng thấp và thời gian chiếu sáng dài sẽ thuận lợi hơn cho việc trồng cây con cao. chỉ số và hiệu suất quang hóa của cây giống dưa chuột và cà chua.

Trong sản xuất cây ghép, môi trường ánh sáng yếu có thể làm giảm chất lượng cây ghép và tăng thời gian lành bệnh.Cường độ ánh sáng thích hợp không chỉ có thể nâng cao khả năng liên kết của vết ghép và cải thiện chỉ số cây con khỏe, mà còn có thể làm giảm vị trí nút của hoa cái và tăng số lượng hoa cái.Trong các nhà máy xí nghiệp, DLI từ 2,5-7,5 mol/m2/ngày là đủ để đáp ứng nhu cầu lành bệnh của cây giống cà chua ghép.Độ chặt và độ dày lá của cây giống cà chua ghép tăng lên đáng kể khi tăng cường độ DLI.Điều này cho thấy cây ghép không yêu cầu cường độ ánh sáng cao để chữa bệnh.Do đó, tính đến mức tiêu thụ điện năng và môi trường trồng trọt, việc lựa chọn cường độ ánh sáng thích hợp sẽ giúp nâng cao lợi ích kinh tế.

3. Ảnh hưởng của môi trường ánh sáng đèn LED đến khả năng chống chịu stress của cây giống rau

Thực vật nhận được tín hiệu ánh sáng bên ngoài thông qua các tế bào cảm quang, gây ra sự tổng hợp và tích lũy các phân tử tín hiệu trong thực vật, do đó thay đổi sự phát triển và chức năng của các cơ quan thực vật, và cuối cùng là cải thiện khả năng chống lại căng thẳng của thực vật.Chất lượng ánh sáng khác nhau có tác dụng thúc đẩy nhất định đối với việc cải thiện khả năng chịu lạnh và chịu mặn của cây con.Ví dụ, khi cây giống cà chua được bổ sung ánh sáng trong 4 giờ vào ban đêm, so với xử lý không có ánh sáng bổ sung, ánh sáng trắng, ánh sáng đỏ, ánh sáng xanh lam và ánh sáng đỏ và xanh lam có thể làm giảm tính thấm điện giải và hàm lượng MDA của cây giống cà chua. và cải thiện khả năng chịu lạnh.Hoạt tính của SOD, POD và CAT trong cây giống cà chua ở nghiệm thức tỷ lệ đỏ-xanh 8:2 cao hơn đáng kể so với các nghiệm thức khác, đồng thời chúng có khả năng chống oxy hóa và khả năng chịu lạnh cao hơn.

Tác dụng của UV-B đối với sự phát triển của rễ đậu tương chủ yếu là cải thiện khả năng chống chịu căng thẳng của cây bằng cách tăng hàm lượng NO và ROS trong rễ, bao gồm các phân tử tín hiệu hormone như ABA, SA và JA, đồng thời ức chế sự phát triển của rễ bằng cách giảm hàm lượng IAA , CTK và GA.Tế bào cảm quang của UV-B, UVR8, không chỉ liên quan đến việc điều chỉnh quá trình phát sinh hình thái, mà còn đóng vai trò chính trong stress UV-B.Ở cây giống cà chua, UVR8 làm trung gian cho quá trình tổng hợp và tích lũy anthocyanin, đồng thời cây giống cà chua dại thích nghi với tia cực tím cải thiện khả năng đối phó với stress UV-B cường độ cao.Tuy nhiên, sự thích ứng của UV-B đối với căng thẳng hạn hán do cây Arabidopsis gây ra không phụ thuộc vào con đường UVR8, điều này chỉ ra rằng UV-B hoạt động như một phản ứng chéo do tín hiệu gây ra của các cơ chế bảo vệ thực vật, do đó nhiều loại hormone được kết hợp với nhau. tham gia chống chịu hạn hán, tăng khả năng nhặt rác của ROS.

Cả sự kéo dài của hypocotyl hoặc thân cây do FR gây ra và sự thích nghi của cây đối với stress lạnh đều được điều chỉnh bởi các hormone thực vật.Vì vậy, “hiệu ứng tránh bóng râm” do FR gây ra có liên quan đến sự thích nghi với lạnh của cây trồng.Những người thí nghiệm đã bổ sung FR cho cây con lúa mạch 18 ngày sau khi nảy mầm ở 15°C trong 10 ngày, làm mát đến 5°C + bổ sung FR trong 7 ngày và nhận thấy rằng so với xử lý bằng ánh sáng trắng, FR đã tăng cường khả năng chống băng giá của cây con lúa mạch.Quá trình này đi kèm với việc tăng hàm lượng ABA và IAA trong cây lúa mạch.Sau đó, chuyển cây giống lúa mạch đã xử lý trước ở 15°C FR sang 5°C và tiếp tục bổ sung FR trong 7 ngày cho kết quả tương tự như hai phương pháp xử lý trên, nhưng giảm phản ứng ABA.Thực vật có các giá trị R:FR khác nhau kiểm soát quá trình sinh tổng hợp phytohormone (GA, IAA, CTK và ABA), cũng liên quan đến khả năng chịu mặn của thực vật.Dưới áp lực của muối, môi trường ánh sáng R:FR có tỷ lệ thấp có thể cải thiện khả năng chống oxy hóa và khả năng quang hợp của cây giống cà chua, giảm sản xuất ROS và MDA trong cây con, đồng thời cải thiện khả năng chịu mặn.Cả áp lực về độ mặn và giá trị R:FR thấp (R:FR=0,8) đều ức chế quá trình sinh tổng hợp chất diệp lục, điều này có thể liên quan đến việc chuyển đổi PBG thành UroIII bị chặn trong quá trình tổng hợp chất diệp lục, trong khi môi trường R:FR thấp có thể làm giảm bớt hiệu quả độ mặn Suy giảm tổng hợp chất diệp lục do căng thẳng gây ra.Những kết quả này cho thấy mối tương quan đáng kể giữa sắc tố thực vật và khả năng chịu mặn.

Ngoài môi trường ánh sáng, các yếu tố môi trường khác cũng ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và chất lượng của cây rau mầm.Chẳng hạn, nồng độ CO2 tăng sẽ làm tăng giá trị tối đa bão hòa ánh sáng Pn (Pnmax), giảm điểm bù sáng, nâng cao hiệu quả sử dụng ánh sáng.Việc tăng cường độ ánh sáng và nồng độ CO2 giúp cải thiện hàm lượng các sắc tố quang hợp, hiệu quả sử dụng nước và hoạt động của các enzym liên quan đến chu trình Calvin, và cuối cùng là đạt được hiệu quả quang hợp và tích lũy sinh khối cao hơn của cây giống cà chua.Trọng lượng khô và độ chắc của cây giống cà chua và hạt tiêu có mối tương quan thuận với DLI, và sự thay đổi nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến sự tăng trưởng trong cùng một phương pháp xử lý DLI.Môi trường 23~25℃ phù hợp hơn cho sự phát triển của cây giống cà chua.Theo điều kiện nhiệt độ và ánh sáng, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp dự đoán tốc độ tăng trưởng tương đối của hạt tiêu dựa trên mô hình phân phối bate, có thể cung cấp hướng dẫn khoa học cho việc điều tiết môi trường trong sản xuất cây giống ghép tiêu.

Vì vậy, khi thiết kế sơ đồ điều tiết ánh sáng trong sản xuất không chỉ tính đến các yếu tố môi trường ánh sáng, loài cây trồng mà còn phải tính đến các yếu tố canh tác và quản lý như dinh dưỡng cây con, quản lý nước, môi trường khí, nhiệt độ, giai đoạn sinh trưởng của cây con.

4. Vấn đề và Triển vọng

Đầu tiên, điều chỉnh ánh sáng của cây giống rau là một quá trình tinh vi và ảnh hưởng của các điều kiện ánh sáng khác nhau đối với các loại cây giống rau khác nhau trong môi trường nhà máy thực vật cần được phân tích chi tiết.Điều này có nghĩa là để đạt được mục tiêu sản xuất cây giống hiệu quả và chất lượng cao, cần phải liên tục thăm dò để thiết lập một hệ thống kỹ thuật trưởng thành.

Thứ hai, mặc dù tỷ lệ sử dụng năng lượng của nguồn sáng LED tương đối cao, nhưng mức tiêu thụ năng lượng cho chiếu sáng thực vật là mức tiêu thụ năng lượng chính cho việc trồng cây con bằng ánh sáng nhân tạo.Mức tiêu thụ năng lượng khổng lồ của các nhà máy thực vật vẫn là nút cổ chai hạn chế sự phát triển của các nhà máy thực vật.

Cuối cùng, với ứng dụng rộng rãi của chiếu sáng thực vật trong nông nghiệp, chi phí của đèn LED thực vật dự kiến ​​sẽ giảm đáng kể trong tương lai;ngược lại, chi phí nhân công tăng, nhất là trong thời kỳ hậu dịch, thiếu lao động nhất định phải thúc đẩy quá trình cơ giới hóa, tự động hóa sản xuất.Trong tương lai, các mô hình điều khiển dựa trên trí tuệ nhân tạo và thiết bị sản xuất thông minh sẽ trở thành một trong những công nghệ cốt lõi để sản xuất cây giống rau và sẽ tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của công nghệ sản xuất cây giống của nhà máy.

Tác giả: Jiehui Tan, Houcheng Liu
Nguồn bài viết: Tài khoản wechat của Công nghệ kỹ thuật nông nghiệp (làm vườn nhà kính)


Thời gian đăng bài: Feb-22-2022