గ్రీన్‌హౌస్ హార్టికల్చరల్ వ్యవసాయ ఇంజనీరింగ్ టెక్నాలజీఅక్టోబర్ 14, 2022న బీజింగ్‌లో 17:30కి ప్రచురించబడింది

ప్రపంచ జనాభాలో నిరంతర పెరుగుదలతో, ప్రజల ఆహార డిమాండ్ రోజురోజుకూ పెరుగుతోంది మరియు ఆహార పోషణ మరియు భద్రత కోసం అధిక అవసరాలు ముందుకు వస్తున్నాయి. అధిక దిగుబడి మరియు అధిక-నాణ్యత గల పంటలను పండించడం ఆహార సమస్యలను పరిష్కరించడానికి ఒక ముఖ్యమైన మార్గం. అయితే, సాంప్రదాయ పెంపకం పద్ధతి అద్భుతమైన రకాలను పండించడానికి చాలా సమయం పడుతుంది, ఇది పెంపకం పురోగతిని పరిమితం చేస్తుంది. వార్షిక స్వీయ-పరాగసంపర్క పంటల కోసం, ప్రారంభ మాతృ సంతానోత్పత్తి నుండి కొత్త రకం ఉత్పత్తికి 10~15 సంవత్సరాలు పట్టవచ్చు. అందువల్ల, పంట పెంపకం పురోగతిని వేగవంతం చేయడానికి, పెంపకం సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం మరియు తరం సమయాన్ని తగ్గించడం అత్యవసరం.

వేగవంతమైన పెంపకం అంటే మొక్కల పెరుగుదల రేటును పెంచడం, పుష్పించే మరియు ఫలాలు కాసేలా వేగవంతం చేయడం మరియు పూర్తిగా మూసివేసిన నియంత్రిత పర్యావరణ వృద్ధి గదిలో పర్యావరణ పరిస్థితులను నియంత్రించడం ద్వారా సంతానోత్పత్తి చక్రాన్ని తగ్గించడం. ప్లాంట్ ఫ్యాక్టరీ అనేది ఒక వ్యవసాయ వ్యవస్థ, ఇది సౌకర్యాలలో అధిక-ఖచ్చితమైన పర్యావరణ నియంత్రణ ద్వారా అధిక-సామర్థ్య పంట ఉత్పత్తిని సాధించగలదు మరియు ఇది వేగవంతమైన సంతానోత్పత్తికి అనువైన వాతావరణం. ఫ్యాక్టరీలో కాంతి, ఉష్ణోగ్రత, తేమ మరియు CO2 సాంద్రత వంటి నాటడం పర్యావరణ పరిస్థితులు సాపేక్షంగా నియంత్రించదగినవి మరియు బాహ్య వాతావరణం ద్వారా తక్కువ లేదా తక్కువ ప్రభావితం కావు. నియంత్రిత పర్యావరణ పరిస్థితులలో, ఉత్తమ కాంతి తీవ్రత, కాంతి సమయం మరియు ఉష్ణోగ్రత మొక్కల యొక్క వివిధ శారీరక ప్రక్రియలను వేగవంతం చేస్తాయి, ముఖ్యంగా కిరణజన్య సంతానోత్పత్తి మరియు పుష్పించేలా చేస్తాయి, తద్వారా పంట పెరుగుదల ఉత్పత్తి సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది. పంట పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధిని నియంత్రించడానికి మొక్కల ఫ్యాక్టరీ సాంకేతికతను ఉపయోగించడం, అంకురోత్పత్తి సామర్థ్యం ఉన్న కొన్ని విత్తనాలు సంతానోత్పత్తి అవసరాలను తీర్చగలిగినంత వరకు, ముందుగానే పండ్లను కోయడం.

పంట పెరుగుదల చక్రాన్ని ప్రభావితం చేసే ప్రధాన పర్యావరణ కారకం ఫోటోపీరియడ్.

కాంతి చక్రం అనేది ఒక రోజులో కాంతి కాలం మరియు చీకటి కాలం యొక్క ప్రత్యామ్నాయాన్ని సూచిస్తుంది. కాంతి చక్రం పంటల పెరుగుదల, అభివృద్ధి, పుష్పించే మరియు ఫలాలను ప్రభావితం చేసే ఒక ముఖ్యమైన అంశం. కాంతి చక్రం యొక్క మార్పును గ్రహించడం ద్వారా, పంటలు ఏపుగా పెరుగుదల నుండి పునరుత్పత్తి పెరుగుదలకు మరియు పూర్తి పుష్పించే మరియు ఫలాలను ఇచ్చే దశకు మారవచ్చు. వివిధ పంట రకాలు మరియు జన్యురూపాలు ఫోటోపిరియడ్ మార్పులకు భిన్నమైన శారీరక ప్రతిస్పందనలను కలిగి ఉంటాయి. దీర్ఘ-సూర్యరశ్మి మొక్కలు, సూర్యరశ్మి సమయం క్లిష్టమైన సూర్యరశ్మి పొడవును మించిన తర్వాత, ఓట్స్, గోధుమ మరియు బార్లీ వంటి ఫోటోపిరియడ్ పొడిగించడం ద్వారా పుష్పించే సమయం సాధారణంగా వేగవంతం అవుతుంది. ఫోటోపిరియడ్‌తో సంబంధం లేకుండా తటస్థ మొక్కలు, వరి, మొక్కజొన్న మరియు దోసకాయ వంటివి వికసిస్తాయి. పత్తి, సోయాబీన్ మరియు మిల్లెట్ వంటి తక్కువ-రోజుల మొక్కలు వికసించడానికి క్లిష్టమైన సూర్యరశ్మి పొడవు కంటే తక్కువ ఫోటోపిరియడ్ అవసరం. 8 గంటల కాంతి మరియు 30℃ అధిక ఉష్ణోగ్రత యొక్క కృత్రిమ పర్యావరణ పరిస్థితులలో, అమరాంత్ పుష్పించే సమయం పొలం వాతావరణంలో కంటే 40 రోజుల కంటే ముందుగా ఉంటుంది. 16/8 గంటల కాంతి చక్రం (కాంతి/చీకటి) చికిత్సలో, ఏడు బార్లీ జన్యురూపాలన్నీ ముందుగానే వికసించాయి: ఫ్రాంక్లిన్ (36 రోజులు), గైర్డ్నర్ (35 రోజులు), గిమ్మెట్ (33 రోజులు), కమాండర్ (30 రోజులు), ఫ్లీట్ (29 రోజులు), బౌడిన్ (26 రోజులు) మరియు లాక్యర్ (25 రోజులు).

కృత్రిమ వాతావరణంలో, మొలకల కోసం పిండ సంస్కృతిని ఉపయోగించడం ద్వారా గోధుమ పెరుగుదల కాలాన్ని తగ్గించవచ్చు, ఆపై 16 గంటలు వికిరణం చేయవచ్చు మరియు ప్రతి సంవత్సరం 8 తరాలు ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. బఠానీ పెరుగుదల కాలాన్ని పొలంలో 143 రోజుల నుండి 16 గంటల కాంతితో కృత్రిమ గ్రీన్‌హౌస్‌లో 67 రోజులకు తగ్గించారు. ఫోటోపీరియడ్‌ను 20 గంటలకు పొడిగించి, 21°C/16°C (పగలు/రాత్రి)తో కలపడం ద్వారా, బఠానీ పెరుగుదల కాలాన్ని 68 రోజులకు తగ్గించవచ్చు మరియు విత్తనాల అమరిక రేటు 97.8%. నియంత్రిత వాతావరణంలో, 20 గంటల ఫోటోపీరియడ్ చికిత్స తర్వాత, విత్తడం నుండి పుష్పించే వరకు 32 రోజులు పడుతుంది మరియు మొత్తం పెరుగుదల కాలం 62-71 రోజులు, ఇది పొలంలో కంటే 30 రోజుల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. 22 గంటల ఫోటోపీరియడ్ తో కృత్రిమ గ్రీన్హౌస్ పరిస్థితిలో, గోధుమ, బార్లీ, రేప్ మరియు శనగ పంటల పుష్పించే సమయం వరుసగా సగటున 22, 64, 73 మరియు 33 రోజులు తగ్గించబడుతుంది. విత్తనాల ప్రారంభ పంటతో కలిపి, ప్రారంభ పంట విత్తనాల అంకురోత్పత్తి రేట్లు వరుసగా సగటున 92%, 98%, 89% మరియు 94% కి చేరుకుంటాయి, ఇది సంతానోత్పత్తి అవసరాలను పూర్తిగా తీర్చగలదు. వేగవంతమైన రకాలు నిరంతరం 6 తరాలు (గోధుమ) మరియు 7 తరాలు (గోధుమ) ఉత్పత్తి చేయగలవు. 22 గంటల ఫోటోపీరియడ్ పరిస్థితిలో, ఓట్స్ పుష్పించే సమయం 11 రోజులు తగ్గించబడింది మరియు పుష్పించే 21 రోజుల తర్వాత, కనీసం 5 ఆచరణీయ విత్తనాలను హామీ ఇవ్వవచ్చు మరియు ప్రతి సంవత్సరం ఐదు తరాలను నిరంతరం ప్రచారం చేయవచ్చు. 22 గంటల ప్రకాశంతో కృత్రిమ గ్రీన్హౌస్లో, కాయధాన్యాల పెరుగుదల కాలం 115 రోజులకు తగ్గించబడుతుంది మరియు అవి సంవత్సరానికి 3-4 తరాల వరకు పునరుత్పత్తి చేయగలవు. కృత్రిమ గ్రీన్‌హౌస్‌లో 24 గంటల నిరంతర ప్రకాశం ఉన్న పరిస్థితిలో, వేరుశెనగ పెరుగుదల చక్రం 145 రోజుల నుండి 89 రోజులకు తగ్గుతుంది మరియు దీనిని ఒక సంవత్సరంలో 4 తరాల వరకు ప్రచారం చేయవచ్చు.

కాంతి నాణ్యత

మొక్కల పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధిలో కాంతి కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. కాంతి అనేక ఫోటోరిసెప్టర్లను ప్రభావితం చేయడం ద్వారా పుష్పించేలా నియంత్రించగలదు. పంట పుష్పించడానికి ఎరుపు కాంతి (R) మరియు నీలి కాంతి (B) నిష్పత్తి చాలా ముఖ్యమైనది. 600~700nm యొక్క ఎరుపు కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం 660nm యొక్క క్లోరోఫిల్ యొక్క శోషణ శిఖరాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియను సమర్థవంతంగా ప్రోత్సహిస్తుంది. 400~500nm యొక్క నీలి కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం మొక్కల ఫోటోట్రోపిజం, స్టోమాటల్ ఓపెనింగ్ మరియు మొలకల పెరుగుదలను ప్రభావితం చేస్తుంది. గోధుమలలో, ఎరుపు కాంతి మరియు నీలి కాంతి నిష్పత్తి సుమారు 1, ఇది ప్రారంభ దశలోనే పుష్పించేలా ప్రేరేపిస్తుంది. R:B=4:1 యొక్క కాంతి నాణ్యత కింద, మధ్య మరియు ఆలస్యంగా పరిపక్వమయ్యే సోయాబీన్ రకాల పెరుగుదల కాలాన్ని 120 రోజుల నుండి 63 రోజులకు కుదించారు మరియు మొక్కల ఎత్తు మరియు పోషక బయోమాస్ తగ్గించబడ్డాయి, కానీ విత్తన దిగుబడి ప్రభావితం కాలేదు, ఇది మొక్కకు కనీసం ఒక విత్తనాన్ని సంతృప్తి పరచగలదు మరియు అపరిపక్వ విత్తనాల సగటు అంకురోత్పత్తి రేటు 81.7%. 10 గంటల ప్రకాశం మరియు నీలి కాంతి సప్లిమెంట్ పరిస్థితిలో, సోయాబీన్ మొక్కలు పొట్టిగా మరియు బలంగా మారాయి, విత్తిన 23 రోజుల తర్వాత వికసించాయి, 77 రోజుల్లోపు పరిపక్వం చెందాయి మరియు ఒక సంవత్సరంలో 5 తరాల వరకు పునరుత్పత్తి చేయగలవు.

ఎరుపు కాంతి నుండి చాలా ఎరుపు కాంతి (FR) నిష్పత్తి కూడా మొక్కల పుష్పించేలా ప్రభావితం చేస్తుంది. ఫోటోసెన్సిటివ్ వర్ణద్రవ్యం రెండు రూపాల్లో ఉంటుంది: చాలా ఎరుపు కాంతి శోషణ (Pfr) మరియు ఎరుపు కాంతి శోషణ (Pr). తక్కువ R:FR నిష్పత్తి వద్ద, ఫోటోసెన్సిటివ్ వర్ణద్రవ్యం Pfr నుండి Pr కు మార్చబడుతుంది, ఇది దీర్ఘ-రోజు మొక్కలు పుష్పించడానికి దారితీస్తుంది. తగిన R:FR(0.66~1.07) ని నియంత్రించడానికి LED లైట్లను ఉపయోగించడం వలన మొక్కల ఎత్తు పెరుగుతుంది, దీర్ఘ-రోజు మొక్కలు (మార్నింగ్ గ్లోరీ మరియు స్నాప్‌డ్రాగన్ వంటివి) పుష్పించడాన్ని ప్రోత్సహిస్తుంది మరియు స్వల్ప-రోజు మొక్కలు (మేరిగోల్డ్ వంటివి) పుష్పించడాన్ని నిరోధిస్తుంది. R:FR 3.1 కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, కాయధాన్యాలు పుష్పించే సమయం ఆలస్యం అవుతుంది. R:FR ను 1.9 కి తగ్గించడం వల్ల ఉత్తమ పుష్పించే ప్రభావాన్ని పొందవచ్చు మరియు విత్తిన 31వ రోజున అది వికసించగలదు. పుష్పించే నిరోధంపై ఎరుపు కాంతి ప్రభావం ఫోటోసెన్సిటివ్ వర్ణద్రవ్యం Pr ద్వారా మధ్యవర్తిత్వం చెందుతుంది. R:FR 3.5 కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, ఐదు చిక్కుళ్ళు మొక్కలు (బఠానీ, శనగ, బ్రాడ్ బీన్, కాయధాన్యాలు మరియు లూపిన్) పుష్పించే సమయం ఆలస్యం అవుతుందని అధ్యయనాలు సూచించాయి. అమరాంత్ మరియు బియ్యం యొక్క కొన్ని జన్యురూపాలలో, పుష్పించే సమయాన్ని వరుసగా 10 రోజులు మరియు 20 రోజులు పెంచడానికి ఫార్-రెడ్ లైట్ ఉపయోగించబడుతుంది.

ఎరువులు CO₂

CO₂కిరణజన్య సంయోగక్రియకు ప్రధాన కార్బన్ మూలం. అధిక సాంద్రత CO₂సాధారణంగా C3 వార్షిక మొక్కల పెరుగుదల మరియు పునరుత్పత్తిని ప్రోత్సహిస్తుంది, అయితే తక్కువ సాంద్రత CO₂కార్బన్ పరిమితి కారణంగా పెరుగుదల మరియు పునరుత్పత్తి దిగుబడి తగ్గవచ్చు. ఉదాహరణకు, బియ్యం మరియు గోధుమ వంటి C3 మొక్కల కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యం CO పెరుగుదలతో పెరుగుతుంది.₂స్థాయి, ఫలితంగా బయోమాస్ పెరుగుదల మరియు ప్రారంభ పుష్పించే సమయం వస్తుంది. CO యొక్క సానుకూల ప్రభావాన్ని గ్రహించడానికి₂ఏకాగ్రత పెరుగుదల, నీరు మరియు పోషక సరఫరాను ఆప్టిమైజ్ చేయడం అవసరం కావచ్చు. అందువల్ల, అపరిమిత పెట్టుబడి పరిస్థితిలో, హైడ్రోపోనిక్స్ మొక్కల పెరుగుదల సామర్థ్యాన్ని పూర్తిగా విడుదల చేయగలదు. తక్కువ CO₂అరబిడోప్సిస్ థాలియానా పుష్పించే సమయాన్ని ఏకాగ్రత ఆలస్యం చేసింది, అయితే అధిక CO₂ఏకాగ్రత వరి పుష్పించే సమయాన్ని వేగవంతం చేసింది, వరి పెరుగుదల కాలాన్ని 3 నెలలకు తగ్గించింది మరియు సంవత్సరానికి 4 తరాల ప్రచారం చేసింది. CO ని భర్తీ చేయడం ద్వారా₂కృత్రిమ పెరుగుదల పెట్టెలో 785.7μmol/mol కు, సోయాబీన్ రకం 'ఎన్రీ' యొక్క సంతానోత్పత్తి చక్రం 70 రోజులకు కుదించబడింది మరియు ఇది ఒక సంవత్సరంలో 5 తరాలను సంతానోత్పత్తి చేయగలదు. CO₂సాంద్రత 550μmol/mol కు పెరిగింది, కాజనస్ కాజన్ పుష్పించడం 8~9 రోజులు ఆలస్యం అయింది, మరియు పండ్లు ఏర్పడటం మరియు పండే సమయం కూడా 9 రోజులు ఆలస్యం అయింది. కాజనస్ కాజన్ అధిక CO వద్ద కరగని చక్కెరను సేకరించింది.₂ఏకాగ్రత, ఇది మొక్కల సిగ్నల్ ప్రసారాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు పుష్పించే ఆలస్యం చేస్తుంది. అదనంగా, పెరిగిన CO ఉన్న పెరుగుదల గదిలో₂, సోయాబీన్ పువ్వుల సంఖ్య మరియు నాణ్యత పెరుగుతాయి, ఇది హైబ్రిడైజేషన్‌కు అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు దాని హైబ్రిడైజేషన్ రేటు పొలంలో పండించిన సోయాబీన్‌ల కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

భవిష్యత్తు అవకాశాలు

ఆధునిక వ్యవసాయం ప్రత్యామ్నాయ పెంపకం మరియు సౌకర్యాల పెంపకం ద్వారా పంటల పెంపకం ప్రక్రియను వేగవంతం చేయగలదు. అయితే, ఈ పద్ధతుల్లో కొన్ని లోపాలు ఉన్నాయి, కఠినమైన భౌగోళిక అవసరాలు, ఖరీదైన శ్రమ నిర్వహణ మరియు అస్థిర సహజ పరిస్థితులు, ఇవి విజయవంతమైన విత్తన పంటకు హామీ ఇవ్వలేవు. సౌకర్యాల పెంపకం వాతావరణ పరిస్థితుల ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది మరియు తరం జోడింపు సమయం పరిమితం. అయితే, మాలిక్యులర్ మార్కర్ బ్రీడింగ్ సంతానోత్పత్తి లక్ష్య లక్షణాల ఎంపిక మరియు నిర్ణయాన్ని వేగవంతం చేస్తుంది. ప్రస్తుతం, గ్రామినియే, లెగ్యుమినోసే, క్రూసిఫెరే మరియు ఇతర పంటలకు వేగవంతమైన పెంపకం సాంకేతికత వర్తింపజేయబడింది. అయితే, ప్లాంట్ ఫ్యాక్టరీ రాపిడ్ జనరేషన్ బ్రీడింగ్ వాతావరణ పరిస్థితుల ప్రభావాన్ని పూర్తిగా తొలగిస్తుంది మరియు మొక్కల పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధి అవసరాలకు అనుగుణంగా పెరుగుదల వాతావరణాన్ని నియంత్రించగలదు. ప్లాంట్ ఫ్యాక్టరీ రాపిడ్ బ్రీడింగ్ టెక్నాలజీని సాంప్రదాయ పెంపకం, మాలిక్యులర్ మార్కర్ బ్రీడింగ్ మరియు ఇతర పెంపకం పద్ధతులతో సమర్థవంతంగా కలపడం ద్వారా, వేగవంతమైన పెంపకం పరిస్థితిలో, హైబ్రిడైజేషన్ తర్వాత హోమోజైగస్ లైన్లను పొందేందుకు అవసరమైన సమయాన్ని తగ్గించవచ్చు మరియు అదే సమయంలో, ఆదర్శ లక్షణాలు మరియు సంతానోత్పత్తి తరాలను పొందడానికి అవసరమైన సమయాన్ని తగ్గించడానికి ప్రారంభ తరాలను ఎంచుకోవచ్చు.

కర్మాగారాల్లో మొక్కల వేగవంతమైన పెంపకం సాంకేతికత యొక్క ముఖ్యమైన పరిమితి ఏమిటంటే, వివిధ పంటల పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధికి అవసరమైన పర్యావరణ పరిస్థితులు చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి మరియు లక్ష్య పంటల వేగవంతమైన పెంపకం కోసం పర్యావరణ పరిస్థితులను పొందడానికి చాలా సమయం పడుతుంది. అదే సమయంలో, మొక్కల ఫ్యాక్టరీ నిర్మాణం మరియు నిర్వహణ యొక్క అధిక వ్యయం కారణంగా, పెద్ద ఎత్తున సంకలిత పెంపకం ప్రయోగాన్ని నిర్వహించడం కష్టం, ఇది తరచుగా పరిమిత విత్తన దిగుబడికి దారితీస్తుంది, ఇది తదుపరి క్షేత్ర లక్షణ మూల్యాంకనాన్ని పరిమితం చేయవచ్చు. మొక్కల ఫ్యాక్టరీ పరికరాలు మరియు సాంకేతికత క్రమంగా మెరుగుపడటం మరియు మెరుగుపడటంతో, మొక్కల ఫ్యాక్టరీ నిర్మాణం మరియు నిర్వహణ ఖర్చు క్రమంగా తగ్గుతుంది. మొక్కల ఫ్యాక్టరీ వేగవంతమైన పెంపకం సాంకేతికతను ఇతర పెంపకం పద్ధతులతో సమర్థవంతంగా కలపడం ద్వారా వేగవంతమైన పెంపకం సాంకేతికతను మరింత ఆప్టిమైజ్ చేయడం మరియు పెంపకం చక్రాన్ని తగ్గించడం సాధ్యమవుతుంది.

ముగింపు

ఉదహరించబడిన సమాచారం

లియు కైజే, లియు హౌచెంగ్. మొక్కల ఫ్యాక్టరీ వేగవంతమైన పెంపకం సాంకేతికత పరిశోధన పురోగతి [J]. వ్యవసాయ ఇంజనీరింగ్ సాంకేతికత, 2022,42(22):46-49.