Tiivistelmä: Vihannesten taimet ovat ensimmäinen askel vihannestuotannossa, ja taimien laatu on erittäin tärkeä vihannesten sadon ja laadun kannalta istutuksen jälkeen. Vihannesteollisuuden työnjaon jatkuvan jalostamisen myötä vihannestaimet ovat vähitellen muodostaneet itsenäisen teollisen ketjun ja palvelleet vihannesten tuotantoa. Huonon sään vaikutuksesta perinteiset taimimenetelmät kohtaavat väistämättä monia haasteita, kuten taimien hidas kasvu, jalkakasvu sekä tuholaiset ja sairaudet. Monet kaupalliset kultivaattorit käyttävät kasvunsäätelijöitä jalkaisten taimien käsittelemiseksi. Kasvunsäätelyaineiden käyttöön liittyy kuitenkin taimien jäykkyys, elintarviketurvallisuus ja ympäristön saastuminen. Kemiallisten torjuntamenetelmien lisäksi, vaikka mekaanisella stimulaatiolla, lämpötilan ja veden säätelyllä voi olla myös rooli taimien kourakasvun estämisessä, ne ovat hieman vähemmän käteviä ja tehokkaita. Globaalin uuden Covid-19-epidemian vaikutuksesta taimiteollisuuden työvoimapulan ja nousevien työvoimakustannusten aiheuttamat tuotannon hallinnan vaikeudet ovat korostuneet.

Valaistustekniikan kehittyessä keinovalon käytöllä vihannesten taimien kasvattamiseen on etuja korkea taimitehokkuus, vähemmän tuholaisia ​​ja tauteja sekä helppo standardointi. Perinteisiin valonlähteisiin verrattuna uuden sukupolven LED-valonlähteillä on energiansäästö, korkea hyötysuhde, pitkä käyttöikä, ympäristönsuojelu ja kestävyys, pieni koko, alhainen lämpösäteily ja pieni aallonpituuden amplitudi. Se voi muotoilla sopivan spektrin taimien kasvu- ja kehitystarpeiden mukaan kasvitehtaiden ympäristössä ja ohjata tarkasti taimien fysiologista ja metabolista prosessia samalla, mikä edistää saasteetonta, standardoitua ja nopeaa vihannesten taimien tuotantoa. ja lyhentää taimikiertoa. Etelä-Kiinassa paprikan ja tomaatin taimien (3-4 todellista lehteä) viljely muovikasvihuoneissa kestää noin 60 päivää ja kurkun taimien (3-5 todellista lehteä) noin 35 päivää. Tehdasolosuhteissa tomaatin taimien viljely kestää vain 17 päivää ja paprikan taimien 25 päivää olosuhteissa, joissa valojakso on 20 h ja PPF 200-300 μmol/(m2•s). Verrattuna perinteiseen taimien viljelymenetelmään kasvihuoneessa LED-kasvitehtaan taimien viljelymenetelmän käyttö lyhensi kurkun kasvusykliä merkittävästi 15-30 päivällä ja naaraskukkien ja -hedelmien määrä kasvia kohden kasvoi 33,8 % ja 37,3 %. , ja korkein tuotto nousi 71,44 %.

Kasvitehtaiden energiankäyttötehokkuus on energian hyötysuhteessa korkeampi kuin Venlo-tyyppisten kasvihuoneiden vastaavalla leveysasteella. Esimerkiksi ruotsalaisessa kasvitehtaassa 1 kg salaatin kuiva-ainetta tarvitaan 1411 MJ, kun taas kasvihuoneessa 1699 MJ. Jos kuitenkin lasketaan salaatin kuiva-ainekiloa kohden tarvittava sähkö, kasvitehdas tarvitsee 247 kW·h tuottaakseen 1 kg kuivapainoa salaattia ja kasvihuoneet Ruotsissa, Hollannissa ja Yhdistyneissä arabiemiirikunnissa 182 kW·. h, 70 kW·h ja 111 kW·h, vastaavasti.

Samaan aikaan tehdastehtaalla tietokoneiden, automaattisten laitteiden, tekoälyn ja muiden teknologioiden käytöllä voidaan tarkasti ohjata taimien viljelyyn sopivia ympäristöolosuhteita, päästä eroon luonnonympäristön olosuhteiden rajoituksista ja toteuttaa älykkäitä, mekanisoitu ja vuotuinen vakaa taimituotanto. Viime vuosina kasvitehtaan taimia on käytetty lehtivihanneksien, hedelmävihanneksien ja muiden taloudellisten viljelykasvien kaupallisessa tuotannossa Japanissa, Etelä-Koreassa, Euroopassa ja Yhdysvalloissa ja muissa maissa. Kasvitehtaiden korkeat alkuinvestoinnit, korkeat käyttökustannukset ja valtava järjestelmän energiankulutus ovat edelleen pullonkauloja, jotka rajoittavat taimien viljelyteknologian edistämistä kiinalaisissa kasvitehtaissa. Siksi on tarpeen ottaa huomioon korkean tuoton ja energiansäästön vaatimukset valonhallintastrategioiden, vihannesten kasvumallien perustamisen ja automaatiolaitteiden osalta taloudellisten hyötyjen parantamiseksi.

Tässä artikkelissa tarkastellaan LED-valoympäristön vaikutusta kasvisten taimien kasvuun ja kehitykseen kasvitehtaissa viime vuosina, ja tarkastellaan kasvitehtaiden kasvisten taimien valon säätelyn tutkimussuuntaa.

1. Valon ympäristön vaikutukset kasvisten taimien kasvuun ja kehitykseen

Yksi kasvien kasvun ja kehityksen olennaisista ympäristötekijöistä valo ei ole vain energianlähde kasveille fotosynteesin suorittamisessa, vaan myös tärkeä signaali, joka vaikuttaa kasvien fotomorfogeneesiin. Kasvit havaitsevat valosignaalijärjestelmän kautta signaalin suunnan, energian ja valon laadun, säätelevät omaa kasvuaan ja kehitystään sekä reagoivat valon läsnäoloon tai poissaoloon, aallonpituuteen, voimakkuuteen ja kestoon. Tällä hetkellä tunnetut kasvien fotoreseptorit sisältävät vähintään kolme luokkaa: fytokromit (PHYA~PHYE), jotka havaitsevat punaista ja kaukopunaista valoa (FR), kryptokromit (CRY1 ja CRY2), jotka tunnistavat sinistä ja ultravioletti A:ta, ja elementit (Phot1 ja Phot2), UV-B-reseptori UVR8, joka tunnistaa UV-B:n. Nämä fotoreseptorit osallistuvat ja säätelevät läheisten geenien ilmentymistä ja säätelevät sitten elämäntoimintoja, kuten kasvien siementen itämistä, fotomorfogeneesiä, kukinta-aikaa, sekundääristen metaboliittien synteesiä ja kertymistä sekä bioottisten ja abioottisten stressien sietokykyä.

2. LED-valoympäristön vaikutus kasvisten taimien fotomorfologiseen muodostumiseen

2.1 Eri valonlaadun vaikutukset kasvisten taimien fotomorfogeneesiin

Spektrin punaisilla ja sinisillä alueilla on korkea kvanttitehokkuus kasvien lehtien fotosynteesissä. Kurkun lehtien pitkäaikainen altistuminen puhtaalle punaiselle valolle kuitenkin vahingoittaa valojärjestelmää, mikä johtaa "punaisen valon oireyhtymän" ilmiöön, kuten stomatalvasteen hidastumiseen, fotosynteesikapasiteetin ja typen käytön tehokkuuden vähenemiseen sekä kasvun hidastumiseen. Alhaisen valon intensiteetin olosuhteissa (100±5 μmol/(m2•s)) puhdas punainen valo voi vahingoittaa kurkun nuorten ja kypsien lehtien kloroplasteja, mutta vaurioituneet kloroplastit saatiin talteen sen jälkeen, kun se on vaihdettu puhtaasta punaisesta valosta. punaiseen ja siniseen valoon (R:B= 7:3). Päinvastoin, kun kurkkukasvit siirtyivät puna-sinisen valon ympäristöstä puhtaan punaisen valon ympäristöön, fotosynteettinen tehokkuus ei laskenut merkittävästi, mikä osoittaa sopeutumiskykyä punaisen valon ympäristöön. Elektronimikroskoopilla analysoimalla "punaisen valon oireyhtymää" sairastavien kurkkutaimien lehtirakennetta kokeen tekijät havaitsivat, että kloroplastien määrä, tärkkelysrakeiden koko ja granan paksuus lehdissä puhtaan punaisen valon alla olivat merkittävästi pienemmät kuin punaisen valon alla. valkoisen valon hoito. Sinisen valon interventio parantaa kurkun kloroplastien ultrarakennetta ja fotosynteettisiä ominaisuuksia ja eliminoi ravinteiden liiallista kertymistä. Valkoiseen valoon ja punaiseen ja siniseen valoon verrattuna puhdas punainen valo edisti tomaatin taimien hyposirkkaiden pidentymistä ja sirkkalehtien laajenemista, lisäsi merkittävästi kasvin korkeutta ja lehtipinta-alaa, mutta vähensi merkittävästi fotosynteesikapasiteettia, vähensi Rubisco-pitoisuutta ja fotokemiallista tehokkuutta sekä lisäsi merkittävästi lämmön haihtumista. Voidaan nähdä, että eri kasvityypit reagoivat eri tavalla samaan valonlaatuun, mutta monokromaattiseen valoon verrattuna kasveilla on korkeampi fotosynteesitehokkuus ja voimakkaampi kasvu sekavalon ympäristössä.

Tutkijat ovat tehneet paljon tutkimusta kasvisten taimien valonlaadun yhdistelmän optimoinnista. Samalla valon voimakkuudella, punaisen valon suhteen kasvaessa, tomaatin ja kurkun taimien kasvin korkeus ja tuorepaino paranivat merkittävästi, ja käsittely punaisen ja sinisen suhteen 3:1 oli paras; päinvastoin korkea sinisen valon suhde Se esti lyhyiden ja kompaktien tomaatin ja kurkun taimien kasvua, mutta lisäsi kuiva-aine- ja klorofyllipitoisuutta taimien versoissa. Samanlaisia ​​kuvioita havaitaan muissa viljelykasveissa, kuten paprikoissa ja vesimeloneissa. Lisäksi valkoiseen valoon verrattuna punainen ja sininen valo (R:B=3:1) eivät ainoastaan ​​parantaneet merkittävästi tomaatin taimien lehtien paksuutta, klorofyllipitoisuutta, fotosynteesitehokkuutta ja elektroninsiirtotehokkuutta, vaan myös niihin liittyvien entsyymien ilmentymistasoja. Calvinin kiertoon verrattuna kasvukasvissyöjien sisältö ja hiilihydraattien kertyminen paranivat myös merkittävästi. Kun verrattiin kahta punaisen ja sinisen valon suhdetta (R:B=2:1, 4:1), suurempi sinisen valon suhde vaikutti paremmin naaraskukkien muodostumiseen kurkun taimissa ja nopeuttai naaraskukkien kukinta-aikaa. . Vaikka punaisen ja sinisen valon eri suhteilla ei ollut merkittävää vaikutusta lehtikaalin, rucolan ja sinapin taimien tuorepainosatoon, korkea sinisen valon suhde (30 % sinistä valoa) pienensi merkittävästi lehtikaalin hyposirkkalehtien pituutta ja sirkkalehtien pinta-alaa. ja sinapin taimet, kun taas sirkkalehtien väri syveni. Siksi taimien tuotannossa sinisen valon osuuden asianmukainen lisäys voi merkittävästi lyhentää vihannesten taimien solmuväliä ja lehtipinta-alaa, edistää taimien sivuttaista laajenemista ja parantaa taimien lujuusindeksiä, mikä edistää vankkaiden taimien viljely. Sillä ehdolla, että valon intensiteetti pysyi ennallaan, vihreän valon lisääntyminen punaisessa ja sinisessä valossa paransi merkittävästi paprikan taimien tuorepainoa, lehtipinta-alaa ja kasvin korkeutta. Perinteiseen valkoiseen loistelamppuun verrattuna 'Okagi No. 1 -tomaatti' -taimien Y[II], qP ja ETR paranivat merkittävästi puna-vihreä-sinisen (R3:G2:B5) valoolosuhteissa. UV-valon (100 μmol/(m2•s) sinistä valoa + 7 % UV-A) täydentäminen puhtaaksi siniseksi valoksi vähensi merkittävästi rucolan ja sinapin varren venymisnopeutta, kun taas FR:n lisäys oli päinvastainen. Tämä osoittaa myös, että punaisen ja sinisen valon lisäksi myös muilla valon ominaisuuksilla on tärkeä rooli kasvien kasvu- ja kehitysprosessissa. Vaikka ultraviolettivalo tai FR eivät ole fotosynteesin energialähde, molemmat ovat mukana kasvien fotomorfogeneesissä. Korkean intensiteetin UV-valo on haitallista kasvin DNA:lle ja proteiineille jne. UV-valo kuitenkin aktivoi solujen stressireaktioita aiheuttaen muutoksia kasvien kasvussa, morfologiassa ja kehityksessä sopeutuakseen ympäristön muutoksiin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että alempi R/FR indusoi kasveissa varjoa välttäviä vasteita, mikä johtaa kasvien morfologisiin muutoksiin, kuten varren pidentymiseen, lehtien ohenemiseen ja kuiva-ainesadon vähenemiseen. Ohut varsi ei ole hyvä kasvuominaisuus vahvojen taimien kasvattamiseen. Yleisille lehti- ja hedelmävihannestaimeille kiinteät, kompaktit ja elastiset taimet eivät ole alttiita ongelmille kuljetuksen ja istutuksen aikana.

UV-A voi tehdä kurkkutaimeista lyhyempiä ja tiiviimpiä, eikä sato istutuksen jälkeen poikkea merkittävästi kontrollin saannosta; kun taas UV-B:llä on merkittävämpi estovaikutus, ja satoa vähentävä vaikutus istutuksen jälkeen ei ole merkittävä. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että UV-A estää kasvien kasvua ja tekee kasveista kääpiöjä. Mutta on yhä enemmän todisteita siitä, että UV-A:n läsnäolo sen sijaan, että se tukahduttaisi sadon biomassan, todella edistää sitä. Verrattuna punaiseen ja valkoiseen perusvaloon (R:W=2:3, PPFD on 250 μmol/(m2·s)), lisäintensiteetti punaisessa ja valkoisessa valossa on 10 W/m2 (noin 10 μmol/(m2·s) s)) Lehtikaalin UV-A lisäsi merkittävästi lehtikaalin taimien biomassaa, solmuvälin pituutta, varren halkaisijaa ja latvusleveyttä, mutta edistämisvaikutus heikkeni, kun UV-intensiteetti ylitti 10 W/m2. Päivittäinen 2 tunnin UV-A-lisä (0,45 J/(m2•s)) voisi merkittävästi nostaa Oxheart-tomaatin taimien kasvin korkeutta, sirkkalehtien pinta-alaa ja tuorepainoa ja samalla vähentää tomaatin taimien H2O2-pitoisuutta. Voidaan nähdä, että eri viljelykasvit reagoivat eri tavalla UV-valoon, mikä saattaa liittyä sadon herkkyyteen UV-valolle.

Vartettujen taimien viljelyssä varren pituutta tulee lisätä sopivasti perusrungon varttamisen helpottamiseksi. FR:n eri intensiteetillä oli erilaisia ​​vaikutuksia tomaatin, pippurin, kurkun, kurpitsan ja vesimelonin taimien kasvuun. FR:n lisäys 18,9 μmol/(m2•s) kylmässä valkoisessa valossa lisäsi merkittävästi tomaatin ja pippurin taimien hypovarren pituutta ja varren halkaisijaa; FR:llä 34,1 μmol/(m2•s) oli paras vaikutus kurkun, kurpitsan ja vesimelonin taimien hypovarren pituuden ja varren halkaisijan edistämiseen; korkean intensiteetin FR (53,4 μmol/(m2•s)) vaikutti parhaiten näihin viiteen vihannekseen. Taimien hypovarren pituus ja varren halkaisija eivät enää kasvaneet merkittävästi ja alkoivat näyttää laskevan. Paprikan taimien tuorepaino laski merkittävästi, mikä osoitti, että viiden vihannestaimen FR-kyllästysarvot olivat kaikki alle 53,4 μmol/(m2•s) ja FR-arvo oli merkittävästi pienempi kuin FR-arvo. Myös vaikutukset eri kasvisten taimien kasvuun ovat erilaisia.

2.2 Erilaisten päivänvalointegraalien vaikutukset kasvisten taimien fotomorfogeneesiin

Daylight Integral (DLI) edustaa kasvin pintaan vuorokaudessa vastaanottamien fotosynteettisten fotonien kokonaismäärää, joka on suhteessa valon voimakkuuteen ja valoaikaan. Laskentakaava on DLI (mol/m2/day) = valon intensiteetti [μmol/(m2•s)] × Päivittäinen valoaika (h) × 3600 × 10-6. Ympäristössä, jossa valon intensiteetti on alhainen, kasvit reagoivat vähäiseen valoon pidentämällä varren ja solmuvälin pituutta, lisäämällä kasvin korkeutta, varren pituutta ja lehtien pinta-alaa sekä vähentämällä lehtien paksuutta ja nettofotosynteesinopeutta. Valon voimakkuuden lisääntyessä sinappia lukuun ottamatta rucolan, kaalin ja lehtikaalin taimien hyposirkkapituus ja varren venymä pienenivät merkittävästi samalla valonlaadulla. Voidaan nähdä, että valon vaikutus kasvien kasvuun ja morfogeneesiin liittyy valon voimakkuuteen ja kasvilajeihin. DLI:n (8,64-28,8 mol/m2/vrk) nousun myötä kurkun taimien kasvityypeistä tuli lyhyitä, vahvoja ja kompakteja, ja lehtien ominaispaino ja klorofyllipitoisuus vähenivät vähitellen. 6–16 päivää kurkun taimien kylvöstä lehdet ja juuret kuivuivat. Paino nousi vähitellen ja kasvu kiihtyi vähitellen, mutta 16-21 päivää kylvön jälkeen kurkun taimien lehtien ja juurien kasvuvauhti hidastui merkittävästi. Tehostettu DLI edisti kurkun taimien nettofotosynteesinopeutta, mutta tietyn arvon jälkeen nettofotosynteesinopeus alkoi laskea. Siksi sopivan DLI:n valitseminen ja erilaisten lisävalostrategioiden ottaminen käyttöön taimien eri kasvuvaiheissa voi vähentää virrankulutusta. Liukoisen sokerin ja SOD-entsyymin pitoisuus kurkun ja tomaatin taimissa nousi DLI-intensiteetin noustessa. Kun DLI-intensiteetti nousi arvosta 7,47 mol/m2/vrk arvoon 11,26 mol/m2/vrk, liukoisen sokerin ja SOD-entsyymin pitoisuus kurkun taimissa nousi vastaavasti 81,03 % ja 55,5 %. Samoissa DLI-olosuhteissa valon voimakkuuden lisääntyessä ja valoajan lyhentyessä tomaatin ja kurkun taimien PSII-aktiivisuus estyi, ja matalan valon intensiteetin ja pitkän keston lisävalostrategian valinta suosi korkean taimen viljelyä. kurkun ja tomaatin taimien indeksi ja fotokemiallinen tehokkuus.

Vartettujen taimien tuotannossa hämärä ympäristö voi johtaa oksastettujen taimien laadun heikkenemiseen ja paranemisajan pidentämiseen. Asianmukainen valonvoimakkuus ei vain voi parantaa vartetun paranemiskohdan sitoutumiskykyä ja vahvistaa vahvojen taimien indeksiä, vaan myös vähentää naaraskukkien solmukohtaa ja lisätä naaraskukkien määrää. Kasvitehtaissa DLI 2,5-7,5 mol/m2/vrk riitti kattamaan vartettujen tomaattitaimien paranemistarpeet. Vartettujen tomaatin taimien tiiviys ja lehtien paksuus kasvoivat merkittävästi DLI-intensiteetin kasvaessa. Tämä osoittaa, että vartetut taimet eivät vaadi suurta valon voimakkuutta paranemiseen. Siksi, kun otetaan huomioon virrankulutus ja istutusympäristö, sopivan valovoimakkuuden valinta auttaa parantamaan taloudellisia hyötyjä.

3. LED-valoympäristön vaikutukset vihannesten taimien rasituskestävyyteen

Kasvit vastaanottavat ulkoisia valosignaaleja fotoreseptorien kautta, mikä aiheuttaa signaalimolekyylien synteesiä ja kerääntymistä kasviin, mikä muuttaa kasvin elinten kasvua ja toimintaa ja viime kädessä parantaa kasvin vastustuskykyä stressiä vastaan. Erilaisella valonlaadulla on tietty edistävä vaikutus taimien kylmä- ja suolansietokyvyn parantamiseen. Esimerkiksi kun tomaatin taimia täydennettiin valolla 4 tuntia yöllä, verrattuna käsittelyyn ilman lisävaloa, valkoinen valo, punainen valo, sininen valo sekä punainen ja sininen valo saattoivat vähentää tomaatin taimien elektrolyyttiläpäisevyyttä ja MDA-pitoisuutta, ja parantaa kylmänsietokykyä. SOD:n, POD:n ja CAT:n aktiivisuudet tomaatin taimissa puna-sinisuhteen 8:2 käsittelyssä olivat merkittävästi korkeammat kuin muissa käsittelyissä, ja niillä oli korkeampi antioksidanttikapasiteetti ja kylmänsietokyky.

UV-B:n vaikutus soijapavun juurten kasvuun on pääasiassa parantamaan kasvien stressinkestoa lisäämällä juurien NO- ja ROS-pitoisuutta, mukaan lukien hormonisignaalimolekyylit, kuten ABA, SA ja JA, ja estämään juurien kehitystä vähentämällä IAA-pitoisuutta. , CTK ja GA. UV-B:n fotoreseptori, UVR8, ei ole vain osallisena fotomorfogeneesin säätelyssä, vaan sillä on myös keskeinen rooli UV-B-stressissä. Tomaatin taimissa UVR8 välittää antosyaniinien synteesiä ja kertymistä, ja UV-säteilyyn sopeutuneet villitomaatin taimet parantavat niiden kykyä selviytyä voimakkaasta UV-B-stressistä. UV-B:n sopeutuminen Arabidopsiksen aiheuttamaan kuivuusstressiin ei kuitenkaan riipu UVR8-reitistä, mikä osoittaa, että UV-B toimii signaalin aiheuttamana kasvien puolustusmekanismien ristireaktiona, joten useat hormonit toimivat yhdessä. mukana kuivuusstressin kestämisessä, mikä lisää ROS-poistokykyä.

Kasvihormonit säätelevät sekä FR:n aiheuttamaa kasvin hypovarren tai varren pidentymistä että kasvien sopeutumista kylmästressiin. Siksi FR:n aiheuttama "varjostusvaikutus" liittyy kasvien kylmäsopeutumiseen. Kokeen tekijät täydensivät ohran taimia 18 päivää itämisen jälkeen 15 °C:ssa 10 päivän ajan, jäähdyttäen 5 °C:seen + täydentäen FR:ää 7 päivän ajan ja havaitsivat, että verrattuna valkovalokäsittelyyn FR paransi ohran taimien pakkaskestävyyttä. Tähän prosessiin liittyy lisääntynyt ABA- ja IAA-pitoisuus ohran taimissa. Myöhempi 15 °C:ssa FR-esikäsiteltyjen ohran taimien siirto 5 °C:seen ja FR-lisäyksen jatkaminen 7 päivän ajan johti samanlaisiin tuloksiin kuin kahdessa yllä olevassa käsittelyssä, mutta heikentyneellä ABA-vasteella. Kasvit, joilla on erilaiset R:FR-arvot, säätelevät fytohormonien (GA, IAA, CTK ja ABA) biosynteesiä, jotka myös osallistuvat kasvisuolan sietokykyyn. Suolastressissä matalan suhteen R:FR-valoympäristö voi parantaa tomaatin taimien antioksidantti- ja fotosynteesikykyä, vähentää ROS- ja MDA-tuotantoa taimissa ja parantaa suolan sietokykyä. Sekä suolaisuusstressi että alhainen R:FR-arvo (R:FR=0,8) estivät klorofyllin biosynteesiä, mikä saattaa liittyä estettyyn PBG:n muuttumiseen UroIII:ksi klorofyllin synteesireitillä, kun taas alhainen R:FR-ympäristö voi tehokkaasti lievittää suolaisuus Stressin aiheuttama klorofyllin synteesin heikkeneminen. Nämä tulokset osoittavat merkittävän korrelaation fytokromien ja suolan sietokyvyn välillä.

Vihannesten taimien kasvuun ja laatuun vaikuttavat valon lisäksi myös muut ympäristötekijät. Esimerkiksi CO2-pitoisuuden kasvu lisää valokyllästyksen maksimiarvoa Pn (Pnmax), pienentää valon kompensointipistettä ja parantaa valonkäyttötehokkuutta. Valon voimakkuuden ja CO2-pitoisuuden lisääminen auttaa parantamaan fotosynteettisten pigmenttien pitoisuutta, vedenkäytön tehokkuutta ja Calvin-kiertoon liittyvien entsyymien toimintaa ja lopulta saavuttamaan korkeamman fotosynteesitehokkuuden ja tomaatin taimien biomassan kertymisen. Tomaatin ja paprikan taimien kuivapaino ja tiiviys korreloivat positiivisesti DLI:n kanssa, ja myös lämpötilan muutos vaikutti kasvuun samalla DLI-käsittelyllä. Ympäristö 23-25 ​​℃ oli sopivampi tomaatin taimien kasvuun. Lämpötila- ja valo-olosuhteiden mukaan tutkijat kehittivät menetelmän ennustaa pippurin suhteellista kasvunopeutta bate-jakaumamallin perusteella, mikä voi tarjota tieteellistä ohjausta pippurivartettujen taimien tuotannon ympäristösääntelyyn.

Siksi tuotannossa kevyen säätöjärjestelmän suunnittelussa tulee huomioida paitsi valon ympäristötekijät ja kasvilajit, myös viljely- ja hoitotekijät, kuten taimien ravinto ja vesihuolto, kaasuympäristö, lämpötila ja taimien kasvuvaihe.

4. Ongelmat ja näkymät

Ensinnäkin vihannesten taimien valonsäätö on pitkälle kehitetty prosessi, ja erilaisten valo-olosuhteiden vaikutukset erityyppisiin kasvisten taimiin tehdasympäristössä on analysoitava yksityiskohtaisesti. Tämä tarkoittaa, että korkean hyötysuhteen ja laadukkaan taimituotannon tavoitteen saavuttaminen edellyttää jatkuvaa kartoitusta kypsän teknisen järjestelmän luomiseksi.

Toiseksi, vaikka LED-valonlähteen tehonkäyttöaste on suhteellisen korkea, kasvien valaistuksen virrankulutus on tärkein energiankulutus taimien viljelyssä keinovalolla. Tehdastehtaiden valtava energiankulutus on edelleen kasvitehtaiden kehitystä rajoittava pullonkaula.

Lopuksi, kun kasvivalaistusta käytetään laajasti maataloudessa, LED-kasvivalojen kustannusten odotetaan laskevan huomattavasti tulevaisuudessa; päinvastoin työvoimakustannusten nousu, erityisesti epidemian jälkeisenä aikana, työvoiman puute on väistämättä edistänyt tuotannon koneistumista ja automatisointia. Jatkossa tekoälyyn perustuvista ohjausmalleista ja älykkäistä tuotantolaitteista tulee yksi vihannesten taimituotannon ydinteknologioista, ja ne edistävät jatkossakin kasvitehtaan taimiteknologian kehitystä.

Tekijät: Jiehui Tan, Houcheng Liu
Artikkelin lähde: Agricultural Engineering Technology (kasvihuonepuutarha) Wechat-tili