Кыскача мазмуну: Жашылча көчөттөрү жашылча өндүрүүнүн биринчи кадамы болуп саналат жана көчөттөрдүн сапаты отургузулгандан кийинки жашылчалардын түшүмдүүлүгү жана сапаты үчүн абдан маанилүү. Жашылча тармагындагы эмгек бөлүштүрүүнүн тынымсыз өркүндөтүлүшү менен жашылча көчөттөрү акырындык менен көз карандысыз өнөр жай чынжырын түзүп, жашылча өндүрүүгө кызмат кылды. Жаман аба ырайынын таасиринен улам, салттуу көчөт ыкмалары көчөттөрдүн жай өсүшү, буттарынын өсүшү жана зыянкечтер менен илдеттер сыяктуу көптөгөн кыйынчылыктарга туш болот. Буттарынын өсүшү менен күрөшүү үчүн көптөгөн коммерциялык дыйкандар өсүү жөнгө салуучуларын колдонушат. Бирок, өсүү жөнгө салуучуларын колдонуу менен көчөттөрдүн катуулугу, азык-түлүк коопсуздугу жана айлана-чөйрөнүн булганышы коркунучу бар. Химиялык көзөмөл ыкмаларынан тышкары, механикалык стимулдаштыруу, температураны жана сууну көзөмөлдөө көчөттөрдүн буттарынын өсүшүнө жол бербөөдө роль ойношу мүмкүн болсо да, алар бир аз ыңгайлуу жана натыйжалуу эмес. Дүйнөлүк жаңы COVID-19 эпидемиясынын таасири астында, көчөт тармагында жумушчу күчүнүн жетишсиздиги жана жумушчу күчүнүн баасынын өсүшүнөн улам өндүрүштү башкаруудагы кыйынчылыктар көбүрөөк байкалууда.

Жарыктандыруу технологиясынын өнүгүшү менен жашылча көчөттөрүн өстүрүү үчүн жасалма жарыкты колдонуу көчөттөрдүн жогорку эффективдүүлүгү, зыянкечтердин жана оорулардын аздыгы жана стандартташтыруунун оңойлугу сыяктуу артыкчылыктарга ээ. Салттуу жарык булактарына салыштырмалуу, жаңы муундагы LED жарык булактары энергияны үнөмдөө, жогорку эффективдүүлүк, узак кызмат мөөнөтү, айлана-чөйрөнү коргоо жана бышыктык, кичинекей өлчөмдөгү, төмөн жылуулук нурлануусу жана кичинекей толкун узундугундагы амплитуда сыяктуу мүнөздөмөлөргө ээ. Ал өсүмдүк заводдорунун чөйрөсүндө көчөттөрдүн өсүү жана өнүгүү муктаждыктарына ылайык тиешелүү спектрди түзө алат жана көчөттөрдүн физиологиялык жана зат алмашуу процессин так көзөмөлдөй алат, ошол эле учурда жашылча көчөттөрүн булгануудан таза, стандартташтырылган жана тез өндүрүүгө салым кошот жана көчөт циклин кыскартат. Түштүк Кытайда пластик күнөсканаларда калемпир жана помидор көчөттөрүн (3-4 чыныгы жалбырак) өстүрүү үчүн болжол менен 60 күн, ал эми бадыраң көчөттөрүн (3-5 чыныгы жалбырак) өстүрүү үчүн болжол менен 35 күн талап кылынат. Өсүмдүк заводунун шарттарында, 20 сааттык фотопериод жана 200-300 мкмоль/(м2•с) PPF шартында помидор көчөттөрүн өстүрүү үчүн болгону 17 күн, ал эми калемпир көчөттөрүн өстүрүү үчүн 25 күн талап кылынат. Күнөсканада көчөт өстүрүүнүн кадимки ыкмасына салыштырмалуу, LED өсүмдүктөрүнүн заводдук көчөт өстүрүү ыкмасын колдонуу бадыраңдын өсүү циклин 15-30 күнгө бир топ кыскартты, ал эми бир өсүмдүктөгү ургаачы гүлдөрдүн жана мөмөлөрдүн саны тиешелүүлүгүнө жараша 33,8% жана 37,3% га көбөйдү, ал эми эң жогорку түшүм 71,44% га жогорулады.

Энергияны пайдалануу натыйжалуулугу жагынан алганда, өсүмдүк заводдорунун энергияны пайдалануу натыйжалуулугу ошол эле кеңдиктеги Венло тибиндеги күнөсканаларга караганда жогору. Мисалы, швед өсүмдүк заводунда 1 кг салат жалбырагынын кургак затын өндүрүү үчүн 1411 МДж талап кылынат, ал эми күнөсканада 1699 МДж талап кылынат. Бирок, эгерде салат жалбырагынын бир килограмм кургак затына талап кылынган электр энергиясы эсептелсе, өсүмдүк заводуна 1 кг кургак салмактагы салат жалбырагын өндүрүү үчүн 247 кВт·с керектелет, ал эми Швеция, Нидерландия жана Бириккен Араб Эмираттарындагы күнөсканалар тиешелүүлүгүнө жараша 182 кВт·с, 70 кВт·с жана 111 кВт·с талап кылат.

Ошол эле учурда, өсүмдүк заводунда компьютерлерди, автоматтык жабдууларды, жасалма интеллектти жана башка технологияларды колдонуу көчөт өстүрүүгө ылайыктуу экологиялык шарттарды так көзөмөлдөп, жаратылыш чөйрөсүнүн чектөөлөрүнөн арылып, көчөт өндүрүшүнүн акылдуу, механикалаштырылган жана жылдык туруктуу өндүрүшүн ишке ашыра алат. Акыркы жылдары өсүмдүк заводунун көчөттөрү Японияда, Түштүк Кореяда, Европада жана АКШда жана башка өлкөлөрдө жалбырактуу жашылчаларды, мөмө-жемиштерди жана башка экономикалык өсүмдүктөрдү коммерциялык өндүрүүдө колдонулуп келет. Өсүмдүк заводдорунун жогорку баштапкы инвестициялары, жогорку эксплуатациялык чыгымдар жана системанын чоң энергия керектөөсү дагы эле Кытайдын өсүмдүк заводдорунда көчөт өстүрүү технологиясын жайылтууну чектеген тоскоолдуктар болуп саналат. Ошондуктан, экономикалык пайданы жогорулатуу үчүн жарыкты башкаруу стратегиялары, жашылча өстүрүү моделдерин түзүү жана автоматташтыруу жабдуулары жагынан жогорку түшүмдүүлүк жана энергияны үнөмдөө талаптарын эске алуу зарыл.

Бул макалада, акыркы жылдары өсүмдүк заводдорунда жашылча көчөттөрүнүн өсүшүнө жана өнүгүшүнө LED жарык чөйрөсүнүн таасири, ошондой эле өсүмдүк заводдорунда жашылча көчөттөрүнүн жарыкты жөнгө салуу боюнча изилдөө багытынын келечеги каралат.

1. Жашылча көчөттөрүнүн өсүшүнө жана өнүгүшүнө жарык чөйрөсүнүн таасири

Өсүмдүктөрдүн өсүшү жана өнүгүшү үчүн маанилүү экологиялык факторлордун бири катары жарык өсүмдүктөрдүн фотосинтезди жүргүзүүсү үчүн энергия булагы гана эмес, ошондой эле өсүмдүктөрдүн фотоморфогенезине таасир этүүчү негизги сигнал болуп саналат. Өсүмдүктөр жарык сигнал системасы аркылуу сигналдын багытын, энергиясын жана жарыктын сапатын сезишет, өздөрүнүн өсүшүн жана өнүгүшүн жөнгө салышат жана жарыктын бар же жок экендигине, толкун узундугуна, интенсивдүүлүгүнө жана узактыгына жооп беришет. Учурда белгилүү болгон өсүмдүк фоторецепторлоруна жок дегенде үч класс кирет: кызыл жана алыскы кызыл жарыкты (FR) сезген фитохромдор (PHYA~PHYE), көк жана ультрафиолет А нурларын сезген криптохромдор (CRY1 жана CRY2) жана UV-B нурларын сезген UVR8 ультрафиолет-В рецептору (Phot1 жана Phot2). Бул фоторецепторлор байланыштуу гендердин экспрессиясына катышат жана жөнгө салат, андан кийин өсүмдүктүн үрөнүнүн өнүп чыгышы, фотоморфогенез, гүлдөө убактысы, экинчилик метаболиттердин синтези жана топтолушу, ошондой эле биотикалык жана абиотикалык стресстерге чыдамдуулук сыяктуу жашоо иш-аракеттерин жөнгө салат.

2. Жашылча көчөттөрүнүн фотоморфологиялык түзүлүшүнө LED жарык чөйрөсүнүн таасири

2.1 Жашылча көчөттөрүнүн фотоморфогенезине ар кандай жарыктын сапатынын таасири

Спектрдин кызыл жана көк аймактары өсүмдүк жалбырактарынын фотосинтези үчүн жогорку кванттык эффективдүүлүккө ээ. Бирок, бадыраң жалбырактарынын таза кызыл жарыкка узак убакытка дуушар болушу фотосистемага зыян келтирип, стоматологиялык реакциянын токтошу, фотосинтездик жөндөмдүүлүктүн жана азотту колдонуунун эффективдүүлүгүнүн төмөндөшү жана өсүүнү басаңдатуу сыяктуу "кызыл жарык синдрому" кубулушуна алып келет. Жарыктын интенсивдүүлүгү төмөн болгондо (100±5 мкмоль/(м2•с)), таза кызыл жарык бадыраңдын жаш жана жетилген жалбырактарынын хлоропласттарына зыян келтириши мүмкүн, бирок бузулган хлоропласттар таза кызыл жарыктан кызыл жана көк жарыкка өткөндөн кийин калыбына келет (R:B= 7:3). Тескерисинче, бадыраң өсүмдүктөрү кызыл-көк жарык чөйрөсүнөн таза кызыл жарык чөйрөсүнө өткөндө, фотосинтездик эффективдүүлүк олуттуу түрдө төмөндөгөн жок, бул кызыл жарык чөйрөсүнө ыңгайлашууну көрсөтөт. "Кызыл жарык синдрому" менен ооруган бадыраң көчөттөрүнүн жалбырактарынын түзүлүшүн электрондук микроскоп менен талдоо аркылуу эксперимент жүргүзүүчүлөр таза кызыл жарык астында жалбырактардагы хлоропласттардын саны, крахмал гранулдарынын өлчөмү жана грананын калыңдыгы ак жарык менен иштетилгенге караганда бир топ төмөн экенин аныкташкан. Көк жарыктын кийлигишүүсү бадыраң хлоропласттарынын ультраструктурасын жана фотосинтетикалык мүнөздөмөлөрүн жакшыртат жана азык заттардын ашыкча топтолушун жок кылат. Ак жарык жана кызыл жана көк жарык менен салыштырганда, таза кызыл жарык помидор көчөттөрүнүн гипокотил узарышына жана котиледондордун кеңейишине өбөлгө түзүп, өсүмдүктүн бийиктигин жана жалбырак аянтын бир топ жогорулаткан, бирок фотосинтетикалык жөндөмдүүлүктү бир топ төмөндөткөн, Рубиско курамын жана фотохимиялык натыйжалуулукту төмөндөткөн жана жылуулуктун таркалышын бир топ жогорулаткан. Ар кандай типтеги өсүмдүктөр бирдей жарыктын сапатына ар кандай жооп кайтарарын, бирок монохроматикалык жарык менен салыштырганда өсүмдүктөр фотосинтездин эффективдүүлүгү жогору жана аралаш жарык чөйрөсүндө күчтүүрөөк өсөт.

Изилдөөчүлөр жашылча көчөттөрүнүн жарык сапатынын айкалышын оптималдаштыруу боюнча көптөгөн изилдөөлөрдү жүргүзүштү. Ошол эле жарыктын интенсивдүүлүгүндө, кызыл жарыктын катышынын жогорулашы менен, өсүмдүктүн бийиктиги жана помидор менен бадыраң көчөттөрүнүн жаңы салмагы бир топ жакшырды, ал эми кызыл менен көктүн катышы 3:1 болгон дарылоо эң жакшы натыйжа берди; тескерисинче, көк жарыктын жогорку катышы кыска жана тыгыз болгон помидор менен бадыраң көчөттөрүнүн өсүшүнө тоскоол болду, бирок көчөттөрдүн бүчүрлөрүндө кургак заттын жана хлорофиллдин курамын көбөйттү. Ушул сыяктуу мыйзам ченемдүүлүктөр башка өсүмдүктөрдө, мисалы, калемпирде жана дарбызда байкалат. Мындан тышкары, ак жарыкка салыштырмалуу, кызыл жана көк жарык (R:B=3:1) помидор көчөттөрүнүн жалбырактарынын калыңдыгын, хлорофиллдин курамын, фотосинтетикалык натыйжалуулугун жана электрон өткөрүү натыйжалуулугун бир топ жакшыртып гана тим болбостон, Кальвин циклине, вегетариандык өсүү курамына жана углеводдордун топтолушуна байланыштуу ферменттердин экспрессия деңгээлин да бир топ жакшыртты. Кызыл жана көк жарыктын эки катышын салыштырганда (R:B=2:1, 4:1), көк жарыктын жогорку катышы бадыраң көчөттөрүндө ургаачы гүлдөрдүн пайда болушуна өбөлгө түзүп, ургаачы гүлдөрдүн гүлдөө убактысын тездеткен. Кызыл жана көк жарыктын ар кандай катыштары капустанын, руккола жана горчица көчөттөрүнүн жаңы салмактык түшүмдүүлүгүнө олуттуу таасир этпесе да, көк жарыктын жогорку катышы (30% көк жарык) капуста жана горчица көчөттөрүнүн гипокотил узундугун жана жалбырактуу аянтын бир кыйла кыскарткан, ал эми жалбырактуу аянттын түсү тереңдеген. Ошондуктан, көчөттөрдү өндүрүүдө көк жарыктын үлүшүн тийиштүү түрдө көбөйтүү жашылча көчөттөрүнүн түйүн аралыктарын жана жалбырактуу аянтын бир кыйла кыскартып, көчөттөрдүн капталга созулушун шарттап, көчөттөрдүн күч индексин жакшырта алат, бул бекем көчөттөрдү өстүрүүгө өбөлгө түзөт. Жарыктын интенсивдүүлүгү өзгөрүүсүз калган шартта, кызыл жана көк жарыктагы жашыл жарыктын көбөйүшү таттуу калемпир көчөттөрүнүн жаңы салмагын, жалбырактуу аянтын жана өсүмдүктүн бийиктигин бир топ жакшырткан. Салттуу ак флуоресценттик лампа менен салыштырганда, кызыл-жашыл-көк (R3:G2:B5) жарык шарттарында, "Okagi No. 1" помидор көчөттөрүнүн Y[II], qP жана ETR бир кыйла жакшырган. Таза көк жарыкка ультрафиолет нурун (100 мкмоль/(м2•с) көк жарык + 7% ультрафиолет-А) кошумча берүү руккола менен горчицанын сабактарынын созулуш ылдамдыгын бир кыйла төмөндөткөн, ал эми FR кошумча берүү тескерисинче болгон. Бул ошондой эле кызыл жана көк жарыктан тышкары, башка жарык сапаттары да өсүмдүктөрдүн өсүшү жана өнүгүү процессинде маанилүү ролду ойной турганын көрсөтүп турат. Ультрафиолет нуру да, FR да фотосинтездин энергия булагы болбосо да, экөө тең өсүмдүктөрдүн фотоморфогенезине катышат. Жогорку интенсивдүү ультрафиолет нуру өсүмдүктүн ДНКсына жана белокторуна ж.б. зыяндуу. Бирок, ультрафиолет нуру клеткалык стресстик реакцияларды активдештирип, өсүмдүктөрдүн өсүшүндө, морфологиясында жана өнүгүүсүндө айлана-чөйрөнүн өзгөрүүлөрүнө ыңгайлашуу үчүн өзгөрүүлөрдү жаратат. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, R/FR төмөндүгү өсүмдүктөрдө көлөкөдөн качуу реакциясын пайда кылат, натыйжада өсүмдүктөрдө морфологиялык өзгөрүүлөргө, мисалы, сабактын узарышына, жалбырактардын суюлушуна жана кургак заттын түшүмдүүлүгүнүн төмөндөшүнө алып келет. Ичке сабак күчтүү көчөттөрдү өстүрүү үчүн жакшы өсүү белгиси эмес. Жалпы жалбырактуу жана мөмө-жемиш көчөттөрү үчүн катуу, тыгыз жана ийкемдүү көчөттөр ташуу жана отургузуу учурунда көйгөйлөргө дуушар болбойт.

UV-A бадыраң көчөттөрүнүн өсүмдүктөрүн кыскараак жана тыгызыраак кыла алат, ал эми көчүрүүдөн кийинки түшүм контролдук өсүмдүктөрдүкүнөн анчалык деле айырмаланбайт; ал эми UV-B кыйла ингибирлөөчү таасирге ээ, ал эми көчүрүүдөн кийинки түшүмдүн төмөндөшү анчалык деле маанилүү эмес. Мурунку изилдөөлөр UV-A өсүмдүктөрдүн өсүшүнө тоскоол болуп, өсүмдүктөрдү эргежээл кылып коёрун көрсөткөн. Бирок UV-Aнын болушу өсүмдүк биомассасын басуунун ордуна, аны чындыгында күчөтөт деген далилдер көбөйүүдө. Негизги кызыл жана ак жарык менен салыштырганда (R:W=2:3, PPFD 250 мкмоль/(м2·с)), кызыл жана ак жарыктагы кошумча интенсивдүүлүк 10 Вт/м2 (болжол менен 10 мкмоль/(м2·с)) Каленин UV-Aсы капуста көчөттөрүнүн биомассасын, түйүн аралык узундугун, сабагынын диаметрин жана өсүмдүктүн капкагынын туурасын бир топ жогорулаткан, бирок UV интенсивдүүлүгү 10 Вт/м2ден ашканда промоциялоочу таасири алсыраган. Күн сайын 2 сааттык ультрафиолет-А кошумчасын (0,45 Дж/(м2•с)) берүү "Oxheart" помидор көчөттөрүнүн бийиктигин, жалбырактарынын аянтын жана жаңы салмагын бир топ жогорулатып, ошол эле учурда помидор көчөттөрүнүн H2O2 курамын азайтышы мүмкүн. Ар кандай өсүмдүктөр ультрафиолет нуруна ар кандай жооп кайтарарын көрүүгө болот, бул өсүмдүктөрдүн ультрафиолет нуруна сезгичтиги менен байланыштуу болушу мүмкүн.

Кыйыштырылган көчөттөрдү өстүрүү үчүн, тамыр сабагын кыйыштырууну жеңилдетүү үчүн сабактын узундугун тийиштүү түрдө көбөйтүү керек. FRдин ар кандай интенсивдүүлүгү помидор, калемпир, бадыраң, ашкабак жана дарбыз көчөттөрүнүн өсүшүнө ар кандай таасир эткен. Муздак ак жарыкта 18,9 мкмоль/(м2•с) FR кошумчасы помидор жана калемпир көчөттөрүнүн гипокотил узундугун жана сабагынын диаметрин бир кыйла жогорулаткан; 34,1 мкмоль/(м2•с) FR бадыраң, ашкабак жана дарбыз көчөттөрүнүн гипокотил узундугун жана сабагынын диаметрин жогорулатууга эң жакшы таасир эткен; жогорку интенсивдүү FR (53,4 мкмоль/(м2•с)) бул беш жашылчага эң жакшы таасир эткен. Көчөттөрдүн гипокотил узундугу жана сабагынын диаметри мындан ары олуттуу түрдө көбөйбөй, төмөндөө тенденциясын көрсөтө баштаган. Калемпир көчөттөрүнүн жаңы салмагы бир кыйла төмөндөгөн, бул беш жашылча көчөтүнүн FR каныккандык маанилери 53,4 мкмоль/(м2•с) дан төмөн экенин жана FR мааниси FR маанисине караганда бир кыйла төмөн экенин көрсөтүп турат. Ар кандай жашылча көчөттөрүнүн өсүшүнө тийгизген таасири да ар башка.

2.2 Жашылча көчөттөрүнүн фотоморфогенезине ар кандай күндүзгү интегралдын таасири

Күндүзгү интегралдык (DLI) өсүмдүктүн бетине бир суткада түшкөн фотосинтетикалык фотондордун жалпы санын билдирет, ал жарыктын интенсивдүүлүгүнө жана жарык убактысына байланыштуу. Эсептөө формуласы DLI (моль/м2/күн) = жарыктын интенсивдүүлүгү [μмоль/(м2•с)] × Күндүзгү жарык убактысы (саат) × 3600 × 10-6. Жарык интенсивдүүлүгү төмөн чөйрөдө өсүмдүктөр жарыктын аздыгына сабактын жана түйүн аралыктын узундугун узартуу, өсүмдүктүн бийиктигин, жалбырактын узундугун жана жалбырак аянтын көбөйтүү, ошондой эле жалбырактын калыңдыгын жана фотосинтетикалык таза ылдамдыкты азайтуу менен жооп беришет. Жарыктын интенсивдүүлүгүнүн жогорулашы менен, горчицадан тышкары, бирдей жарык сапатындагы руккола, капуста жана капуста көчөттөрүнүн гипокотил узундугу жана сабактын узарышы бир кыйла төмөндөгөн. Жарыктын өсүмдүктөрдүн өсүшүнө жана морфогенезине тийгизген таасири жарыктын интенсивдүүлүгүнө жана өсүмдүктүн түрлөрүнө байланыштуу экенин көрүүгө болот. DLI көбөйгөн сайын (8,64 ~ 28,8 моль/м2/күн), бадыраң көчөттөрүнүн өсүмдүк түрү кыска, күчтүү жана тыгыз болуп, жалбырактын салыштырма салмагы жана хлорофиллдин курамы акырындык менен төмөндөдү. Бадыраң көчөттөрүн себүүдөн 6 ~ 16 күндөн кийин жалбырактары жана тамырлары куурап калды. Салмагы акырындык менен жогорулап, өсүү темпи акырындык менен тездеди, бирок себилгенден 16 күндөн 21 күнгө чейин бадыраң көчөттөрүнүн жалбырактарынын жана тамырларынын өсүү темпи бир кыйла төмөндөдү. Күчөтүлгөн DLI бадыраң көчөттөрүнүн таза фотосинтез ылдамдыгын жогорулатты, бирок белгилүү бир мааниден кийин таза фотосинтез ылдамдыгы төмөндөй баштады. Ошондуктан, тиешелүү DLIди тандоо жана көчөттөрдүн ар кандай өсүү этаптарында ар кандай кошумча жарык стратегияларын колдонуу энергияны керектөөнү азайта алат. Бадыраң жана помидор көчөттөрүндөгү эрүүчү канттын жана SOD ферментинин курамы DLI интенсивдүүлүгүнүн жогорулашы менен көбөйдү. DLI интенсивдүүлүгү күнүнө 7,47 моль/м2ден 11,26 моль/м2ге чейин жогорулаганда, бадыраң көчөттөрүндөгү эрүүчү канттын жана SOD ферментинин курамы тиешелүүлүгүнө жараша 81,03% жана 55,5% га жогорулаган. Ошол эле DLI шарттарында, жарыктын интенсивдүүлүгүнүн жогорулашы жана жарык убактысынын кыскарышы менен, помидор жана бадыраң көчөттөрүнүн PSII активдүүлүгү басаңдап, жарыктын аз интенсивдүүлүгү жана узактыгы боюнча кошумча жарык стратегиясын тандоо бадыраң жана помидор көчөттөрүнүн жогорку көчөт индексин жана фотохимиялык натыйжалуулугун өстүрүүгө ыңгайлуу болгон.

Кыйыштырылган көчөттөрдү өндүрүүдө жарыктын аздыгы кыйыштырылган көчөттөрдүн сапатынын төмөндөшүнө жана айыгуу убактысынын көбөйүшүнө алып келиши мүмкүн. Тийиштүү жарыктын интенсивдүүлүгү кыйыштырылган айыгуу жеринин байланышуу жөндөмүн жогорулатып, күчтүү көчөттөрдүн индексин жакшыртып гана тим болбостон, ургаачы гүлдөрдүн түйүндөрдүн жайгашуусун азайтып, ургаачы гүлдөрдүн санын көбөйтө алат. Өсүмдүк заводдорунда күнүнө 2,5-7,5 моль/м2 DLI помидор кыйыштырылган көчөттөрдүн айыгуу муктаждыктарын канааттандыруу үчүн жетиштүү болгон. Кыйыштырылган помидор көчөттөрүнүн тыгыздыгы жана жалбырактарынын калыңдыгы DLI интенсивдүүлүгүнүн жогорулашы менен бир топ жогорулаган. Бул кыйыштырылган көчөттөрдүн айыгуу үчүн жогорку жарыктын интенсивдүүлүгүн талап кылбай турганын көрсөтүп турат. Ошондуктан, энергияны керектөөнү жана отургузуу чөйрөсүн эске алуу менен, тиешелүү жарыктын интенсивдүүлүгүн тандоо экономикалык пайданы жакшыртууга жардам берет.

3. Жашылча көчөттөрүнүн стресске туруктуулугуна LED жарык чөйрөсүнүн таасири

Өсүмдүктөр фоторецепторлор аркылуу тышкы жарык сигналдарын кабыл алып, өсүмдүктө сигнал молекулаларынын синтезин жана топтолушун шарттайт, ошону менен өсүмдүк органдарынын өсүшүн жана функциясын өзгөртөт жана акырында өсүмдүктүн стресске туруктуулугун жакшыртат. Ар кандай жарыктын сапаты көчөттөрдүн суукка жана тузга чыдамдуулугун жакшыртууга белгилүү бир деңгээлде өбөлгө түзөт. Мисалы, помидор көчөттөрү түнкүсүн 4 саат жарык менен кошумча жарык менен камсыздалганда, кошумча жарыксыз дарылоого салыштырмалуу, ак жарык, кызыл жарык, көк жарык жана кызыл жана көк жарык помидор көчөттөрүнүн электролит өткөрүмдүүлүгүн жана MDA курамын азайтып, суукка чыдамдуулугун жакшырта алат. 8:2 кызыл-көк катышында дарылоодо помидор көчөттөрүндөгү SOD, POD жана CAT активдүүлүгү башка дарылоолорго караганда бир кыйла жогору болгон жана алардын антиоксиданттык жөндөмдүүлүгү жана суукка чыдамдуулугу жогору болгон.

Соя тамырынын өсүшүнө UV-B нурунун таасири негизинен ABA, SA жана JA сыяктуу гормоналдык сигнал берүүчү молекулаларды кошо алганда, тамырдын NO жана ROS курамын көбөйтүү жана IAA, CTK жана GA курамын азайтуу менен тамырдын өнүгүшүн басаңдатуу аркылуу өсүмдүктөрдүн стресске туруктуулугун жакшыртуу болуп саналат. UV-B фоторецептору UVR8 фотоморфогенезди жөнгө салууга гана катышпастан, ошондой эле UV-B стрессинде да маанилүү ролду ойнойт. Помидор көчөттөрүндө UVR8 антоцианиндердин синтезин жана топтолушун ортомчулук кылат, ал эми UV-акклиматташтырылган жапайы помидор көчөттөрү алардын жогорку интенсивдүү UV-B стрессине туруштук берүү жөндөмүн жакшыртат. Бирок, Arabidopsis козгогон кургакчылык стрессине UV-B адаптациясы UVR8 жолунан көз каранды эмес, бул UV-B өсүмдүктөрдүн коргонуу механизмдеринин сигнал менен индукцияланган кайчылаш реакциясы катары иштээрин көрсөтүп турат, ошондуктан ар кандай гормондор кургакчылык стрессине каршы турууга биргелешип катышып, ROSту тазалоо жөндөмүн жогорулатат.

FRден улам өсүмдүктүн гипокотилинин же сабагынын узарышы жана өсүмдүктөрдүн суук стресске ыңгайлашуусу өсүмдүк гормондору менен жөнгө салынат. Ошондуктан, FRден улам пайда болгон "көлөкөдөн качуу эффектиси" өсүмдүктөрдүн суукка ыңгайлашуусуна байланыштуу. Эксперимент жүргүзүүчүлөр арпа көчөттөрүн өнүп чыккандан кийин 18 күндөн кийин 15°C температурада 10 күн бою кошумча азыктандырып, 5°C чейин муздатып + 7 күн FR кошумча азыктандырып, ак жарык менен иштетүүгө салыштырмалуу FR арпа көчөттөрүнүн үшүккө туруктуулугун жогорулаткандыгын аныкташкан. Бул процесс арпа көчөттөрүндө ABA жана IAA курамынын жогорулашы менен коштолот. Кийинчерээк 15°C FR менен алдын ала иштетилген арпа көчөттөрүн 5°C температурага которуу жана 7 күн бою FR кошумча азыктандыруу жогорудагы эки дарылоого окшош натыйжаларга алып келген, бирок ABA реакциясынын төмөндөшү менен коштолгон. R:FR маанилери ар кандай өсүмдүктөр өсүмдүктөрдүн тузга чыдамдуулугуна да катышкан фитогормондордун (GA, IAA, CTK жана ABA) биосинтезин көзөмөлдөйт. Туз стресси астында, R:FR катышынын төмөн жарык чөйрөсү помидор көчөттөрүнүн антиоксиданттык жана фотосинтездик жөндөмдүүлүгүн жакшыртып, көчөттөрдө ROS жана MDA өндүрүшүн азайтып, тузга чыдамдуулукту жакшырта алат. Туздуулук стресси жана R:FRдин төмөн мааниси (R:FR=0,8) хлорофиллдин биосинтезин басаңдатты, бул хлорофилл синтез жолунда PBGнин UroIIIге айлануусунун бөгөттөлгөнүнө байланыштуу болушу мүмкүн, ал эми R:FRдин төмөн чөйрөсү туздуулукту натыйжалуу түрдө азайта алат, бул хлорофилл синтезинин стресстен улам бузулушуна алып келет. Бул жыйынтыктар фитохромдор менен тузга чыдамдуулуктун ортосундагы олуттуу корреляцияны көрсөтүп турат.

Жарык чөйрөсүнөн тышкары, башка экологиялык факторлор да жашылча көчөттөрүнүн өсүшүнө жана сапатына таасир этет. Мисалы, CO2 концентрациясынын жогорулашы жарыктын каныккандыгынын максималдуу мааниси Pn (Pnmax) жогорулатат, жарыктын компенсациялык чекитин азайтат жана жарыкты пайдалануу натыйжалуулугун жогорулатат. Жарыктын интенсивдүүлүгүнүн жана CO2 концентрациясынын жогорулашы фотосинтетикалык пигменттердин курамын, сууну пайдалануу натыйжалуулугун жана Кальвин циклине байланыштуу ферменттердин активдүүлүгүн жакшыртууга жардам берет жана акырында помидор көчөттөрүнүн фотосинтетикалык натыйжалуулугун жана биомассанын топтолушун жогорулатат. Помидор жана калемпир көчөттөрүнүн кургак салмагы жана тыгыздыгы DLI менен оң корреляцияланган жана температуранын өзгөрүшү ошол эле DLI дарылоосундагы өсүүгө да таасирин тийгизген. 23~25℃ чөйрөсү помидор көчөттөрүнүн өсүшү үчүн көбүрөөк ылайыктуу болгон. Температура жана жарык шарттарына ылайык, изилдөөчүлөр калемпирдин салыштырмалуу өсүү темпин бате бөлүштүрүү моделине негизделген алдын ала айтуу ыкмасын иштеп чыгышкан, бул калемпир кыйыштырылган көчөттөрдү өндүрүүнү экологиялык жактан жөнгө салуу үчүн илимий көрсөтмө бере алат.

Ошондуктан, өндүрүштө жарыкты жөнгө салуу схемасын иштеп чыгууда жарык чөйрөсүнүн факторлорун жана өсүмдүк түрлөрүн гана эмес, көчөттөрдүн азыктануусу жана сууну башкаруу, газ чөйрөсү, температура жана көчөттөрдүн өсүү стадиясы сыяктуу өстүрүү жана башкаруу факторлорун да эске алуу керек.

4. Көйгөйлөр жана келечектүү көз караштар

Биринчиден, жашылча көчөттөрүнүн жарыкты жөнгө салуу татаал процесс болуп саналат жана өсүмдүк заводунун чөйрөсүндөгү ар кандай жарык шарттарынын ар кандай жашылча көчөттөрүнө тийгизген таасирин кылдат талдоо керек. Бул жогорку натыйжалуу жана жогорку сапаттагы көчөт өндүрүү максатына жетүү үчүн жетилген техникалык системаны түзүү үчүн тынымсыз изилдөө жүргүзүү керек дегенди билдирет.

Экинчиден, LED жарык булагынын энергияны пайдалануу көрсөткүчү салыштырмалуу жогору болгону менен, жасалма жарыкты колдонуп көчөттөрдү өстүрүү үчүн өсүмдүктөрдү жарыктандырууга кеткен энергия сарптоо негизги энергия сарптоосу болуп саналат. Өсүмдүк заводдорунун энергияны көп сарптоосу дагы эле өсүмдүк заводдорунун өнүгүшүнө тоскоол болуп саналат.

Акырында, айыл чарбасында өсүмдүктөрдү жарыктандыруунун кеңири колдонулушу менен, келечекте LED өсүмдүктөр чырактарынын баасы бир топ төмөндөйт деп күтүлүүдө; тескерисинче, эмгек чыгымдарынын көбөйүшү, айрыкча эпидемиядан кийинки доордо, жумушчу күчүнүн жетишсиздиги өндүрүштү механикалаштыруу жана автоматташтыруу процессин тездетет. Келечекте жасалма интеллектке негизделген башкаруу моделдери жана акылдуу өндүрүш жабдуулары жашылча көчөттөрүн өндүрүүнүн негизги технологияларынын бирине айланат жана өсүмдүк заводунун көчөт технологиясын өнүктүрүүнү улантат.

Авторлору: Цзехуй Тан, Хученг Лю
Макаланын булагы: Айыл чарба инженериясынын технологиясынын (күндүк багбанчылык) Wechat аккаунту