Muhtasari: Miche ya mboga ni hatua ya kwanza katika uzalishaji wa mboga, na ubora wa miche ni muhimu sana kwa mavuno na ubora wa mboga baada ya kupanda. Kwa uboreshaji unaoendelea wa mgawanyo wa kazi katika tasnia ya mboga, miche ya mboga imeunda polepole mnyororo huru wa viwanda na kutoa uzalishaji wa mboga. Kwa kuathiriwa na hali mbaya ya hewa, mbinu za kitamaduni za miche bila shaka hukabiliwa na changamoto nyingi kama vile ukuaji wa polepole wa miche, ukuaji wa miguu, na wadudu na magonjwa. Ili kukabiliana na miche ya miguu, wakulima wengi wa kibiashara hutumia vidhibiti ukuaji. Hata hivyo, kuna hatari za ugumu wa miche, usalama wa chakula na uchafuzi wa mazingira kwa kutumia vidhibiti ukuaji. Mbali na mbinu za udhibiti wa kemikali, ingawa kusisimua kwa mitambo, udhibiti wa halijoto na maji pia kunaweza kuchukua jukumu katika kuzuia ukuaji wa miche ya miguu, ni rahisi kidogo na sio mzuri. Chini ya athari ya janga jipya la Covid-19 duniani, matatizo ya ugumu wa usimamizi wa uzalishaji unaosababishwa na uhaba wa wafanyakazi na gharama zinazoongezeka za wafanyakazi katika tasnia ya miche yamekuwa dhahiri zaidi.

Kwa maendeleo ya teknolojia ya taa, matumizi ya mwanga bandia kwa ajili ya kukuza miche ya mboga yana faida za ufanisi mkubwa wa miche, wadudu na magonjwa machache, na usanifishaji rahisi. Ikilinganishwa na vyanzo vya mwanga vya kitamaduni, kizazi kipya cha vyanzo vya mwanga vya LED kina sifa za kuokoa nishati, ufanisi mkubwa, maisha marefu, ulinzi wa mazingira na uimara, ukubwa mdogo, mionzi ya joto kidogo, na ukubwa mdogo wa urefu wa wimbi. Inaweza kuunda wigo unaofaa kulingana na mahitaji ya ukuaji na ukuaji wa miche katika mazingira ya viwanda vya mimea, na kudhibiti kwa usahihi mchakato wa kisaikolojia na kimetaboliki wa miche, wakati huo huo, ikichangia uzalishaji usio na uchafuzi, sanifu na wa haraka wa miche ya mboga, na kufupisha mzunguko wa miche. Kusini mwa China, inachukua takriban siku 60 kulima miche ya pilipili na nyanya (majani 3-4 halisi) katika nyumba za plastiki za kijani, na takriban siku 35 kwa miche ya tango (majani 3-5 halisi). Chini ya hali ya kiwanda cha mimea, inachukua siku 17 pekee kulima miche ya nyanya na siku 25 kwa miche ya pilipili chini ya hali ya kipindi cha picha cha saa 20 na PPF ya 200-300 μmol/(m2•s). Ikilinganishwa na mbinu ya kawaida ya kilimo cha miche kwenye chafu, matumizi ya mbinu ya kilimo cha miche ya kiwanda cha mimea cha LED yalifupisha kwa kiasi kikubwa mzunguko wa ukuaji wa tango kwa siku 15-30, na idadi ya maua na matunda ya kike kwa kila mmea iliongezeka kwa 33.8% na 37.3%, mtawalia, na mavuno ya juu zaidi yaliongezeka kwa 71.44%.

Kwa upande wa ufanisi wa matumizi ya nishati, ufanisi wa matumizi ya nishati ya viwanda vya mimea ni mkubwa zaidi kuliko ule wa nyumba za kijani aina ya Venlo katika latitudo moja. Kwa mfano, katika kiwanda cha mimea cha Uswidi, 1411 MJ zinahitajika kutoa kilo 1 ya lettuce kavu, huku 1699 MJ zinahitajika katika nyumba ya kijani. Hata hivyo, ikiwa umeme unaohitajika kwa kila kilo ya lettuce kavu utahesabiwa, kiwanda cha mimea kinahitaji 247 kW·h ili kutoa kilo 1 ya uzito kavu wa lettuce, na nyumba za kijani nchini Uswidi, Uholanzi, na Falme za Kiarabu zinahitaji 182 kW·h, 70 kW·h, na 111 kW·h, mtawalia.

Wakati huo huo, katika kiwanda cha mimea, matumizi ya kompyuta, vifaa vya kiotomatiki, akili bandia na teknolojia zingine zinaweza kudhibiti kwa usahihi hali ya mazingira inayofaa kwa kilimo cha miche, kuondoa mapungufu ya hali ya mazingira asilia, na kutambua uzalishaji thabiti, wa mitambo na wa kila mwaka wa uzalishaji wa miche. Katika miaka ya hivi karibuni, miche ya kiwanda cha mimea imetumika katika uzalishaji wa kibiashara wa mboga za majani, mboga za matunda na mazao mengine ya kiuchumi nchini Japani, Korea Kusini, Ulaya na Marekani na nchi zingine. Uwekezaji mkubwa wa awali wa viwanda vya mimea, gharama kubwa za uendeshaji, na matumizi makubwa ya nishati ya mfumo bado ni vikwazo vinavyopunguza uendelezaji wa teknolojia ya kilimo cha miche katika viwanda vya mimea vya China. Kwa hivyo, ni muhimu kuzingatia mahitaji ya mavuno mengi na kuokoa nishati katika suala la mikakati ya usimamizi wa mwanga, uanzishwaji wa mifumo ya ukuaji wa mboga, na vifaa vya otomatiki ili kuboresha faida za kiuchumi.

Katika makala haya, ushawishi wa mazingira ya mwanga wa LED kwenye ukuaji na ukuaji wa miche ya mboga katika viwanda vya mimea katika miaka ya hivi karibuni unapitiwa upya, kwa kuzingatia mwelekeo wa utafiti wa udhibiti wa mwanga wa miche ya mboga katika viwanda vya mimea.

1. Athari za Mazingira Mepesi kwenye Ukuaji na Ukuaji wa Miche ya Mboga

Kama moja ya vipengele muhimu vya kimazingira kwa ukuaji na ukuaji wa mimea, mwanga si chanzo cha nishati tu kwa mimea kutekeleza usanisinuru, lakini pia ni ishara muhimu inayoathiri ufotomofogenesis wa mimea. Mimea huhisi mwelekeo, nishati na ubora wa mwanga wa ishara kupitia mfumo wa ishara ya mwanga, hudhibiti ukuaji na ukuaji wao wenyewe, na huitikia uwepo au kutokuwepo, urefu wa wimbi, nguvu na muda wa mwanga. Vipokezi vya picha vya mimea vinavyojulikana kwa sasa vinajumuisha angalau madarasa matatu: phytochromes (PHYA~PHYE) zinazohisi mwanga mwekundu na mwekundu sana (FR), cryptochromes (CRY1 na CRY2) zinazohisi bluu na urujuanimno A, na Vipengele (Phot1 na Phot2), kipokezi cha UV-B UVR8 kinachohisi UV-B. Vipokezi hivi vya picha hushiriki katika na kudhibiti usemi wa jeni zinazohusiana na kisha kudhibiti shughuli za maisha kama vile kuota kwa mbegu za mimea, ufotomofogenesis, muda wa maua, usanisi na mkusanyiko wa metaboliti za sekondari, na uvumilivu kwa mikazo ya kibiolojia na abiotic.

2. Ushawishi wa mazingira ya mwanga wa LED kwenye uundaji wa miche ya mboga kwa kutumia upigaji picha

2.1 Athari za Ubora Tofauti wa Mwanga kwenye Uundaji wa Umeme wa Miche ya Mboga

Maeneo ya rangi nyekundu na bluu ya wigo yana ufanisi mkubwa wa kiasi kwa ajili ya usanisinuru wa majani ya mimea. Hata hivyo, kuathiriwa kwa muda mrefu kwa majani ya tango na mwanga mwekundu kutaharibu mfumo wa mwanga, na kusababisha hali ya "dalili ya mwanga mwekundu" kama vile mwitikio wa tumbo uliodumaa, kupungua kwa uwezo wa usanisinuru na ufanisi wa matumizi ya nitrojeni, na kuchelewa kwa ukuaji. Chini ya hali ya kiwango kidogo cha mwanga (100±5 μmol/(m2•s)), mwanga mwekundu mwekundu unaweza kuharibu kloroplasti za majani machanga na yaliyokomaa ya tango, lakini kloroplasti zilizoharibika zilipatikana baada ya kubadilishwa kutoka mwanga mwekundu mwekundu hadi mwanga mwekundu na bluu (R:B= 7:3). Kinyume chake, mimea ya tango ilipobadilika kutoka mazingira ya mwanga mwekundu-bluu hadi mazingira ya mwanga mwekundu mwekundu, ufanisi wa usanisinuru haukupungua sana, kuonyesha uwezo wa kubadilika na mazingira ya mwanga mwekundu. Kupitia uchambuzi wa darubini ya elektroni ya muundo wa jani la miche ya tango yenye "ugonjwa wa mwanga mwekundu", watafiti waligundua kuwa idadi ya kloroplasti, ukubwa wa chembechembe za wanga, na unene wa grana katika majani chini ya mwanga mwekundu safi zilikuwa chini sana kuliko zile zilizo chini ya matibabu ya mwanga mweupe. Uingiliaji kati wa mwanga wa bluu huboresha muundo wa hali ya juu na sifa za usanisinuru wa kloroplasti za tango na huondoa mkusanyiko mwingi wa virutubisho. Ikilinganishwa na mwanga mweupe na mwanga mwekundu na bluu, mwanga mwekundu safi ulikuza upanuzi wa hypocotyl na upanuzi wa kotyledon wa miche ya nyanya, uliongeza kwa kiasi kikubwa urefu wa mimea na eneo la jani, lakini ulipunguza kwa kiasi kikubwa uwezo wa usanisinuru, ulipunguza kiwango cha Rubisco na ufanisi wa usanisinuru, na uliongeza kwa kiasi kikubwa utengano wa joto. Inaweza kuonekana kuwa aina tofauti za mimea huitikia tofauti kwa ubora sawa wa mwanga, lakini ikilinganishwa na mwanga wa monochromatic, mimea ina ufanisi mkubwa wa usanisinuru na ukuaji mkubwa zaidi katika mazingira ya mwanga mchanganyiko.

Watafiti wamefanya utafiti mwingi kuhusu uboreshaji wa mchanganyiko wa ubora wa mwanga wa miche ya mboga. Chini ya kiwango sawa cha mwanga, pamoja na ongezeko la uwiano wa mwanga mwekundu, urefu wa mmea na uzito mpya wa miche ya nyanya na tango uliboreshwa kwa kiasi kikubwa, na matibabu kwa uwiano wa nyekundu hadi bluu wa 3:1 yalikuwa na athari bora; kinyume chake, uwiano mkubwa wa mwanga wa bluu. Ilizuia ukuaji wa miche ya nyanya na tango, ambayo ilikuwa mifupi na midogo, lakini iliongeza kiwango cha vitu vikavu na klorofili kwenye machipukizi ya miche. Mifumo kama hiyo huzingatiwa katika mazao mengine, kama vile pilipili hoho na matikiti maji. Kwa kuongezea, ikilinganishwa na mwanga mweupe, mwanga mwekundu na bluu (R:B=3:1) sio tu kwamba iliboresha kwa kiasi kikubwa unene wa jani, kiwango cha klorofili, ufanisi wa usanisinuru na ufanisi wa uhamishaji wa elektroni wa miche ya nyanya, lakini pia viwango vya usemi wa vimeng'enya vinavyohusiana na mzunguko wa Calvin, ukuaji wa mboga na mkusanyiko wa wanga pia viliboreshwa kwa kiasi kikubwa. Kwa kulinganisha uwiano mbili wa mwanga mwekundu na bluu (R:B=2:1, 4:1), uwiano wa juu wa mwanga wa bluu ulikuwa mzuri zaidi katika kuchochea uundaji wa maua ya kike katika miche ya tango na kuharakisha muda wa maua ya kike. Ingawa uwiano tofauti wa mwanga mwekundu na bluu haukuwa na athari kubwa kwenye mavuno ya uzito mpya wa miche ya kale, arugula, na haradali, uwiano mkubwa wa mwanga wa bluu (30% mwanga wa bluu) ulipunguza kwa kiasi kikubwa urefu wa hypocotyl na eneo la cotyledon la miche ya kale na haradali, huku rangi ya cotyledon ikiongezeka. Kwa hivyo, katika uzalishaji wa miche, ongezeko linalofaa la uwiano wa mwanga wa bluu linaweza kufupisha kwa kiasi kikubwa nafasi ya nodi na eneo la majani ya miche ya mboga, kukuza upanuzi wa pembeni wa miche, na kuboresha kiashiria cha nguvu ya miche, ambacho kinafaa kwa kulima miche imara. Chini ya hali kwamba nguvu ya mwanga haikubadilika, ongezeko la mwanga wa kijani katika mwanga mwekundu na bluu liliboresha kwa kiasi kikubwa uzito mpya, eneo la majani na urefu wa mimea ya miche ya pilipili hoho tamu. Ikilinganishwa na taa nyeupe ya kawaida ya fluorescent, chini ya hali ya mwanga nyekundu-kijani-bluu (R3:G2:B5), Y[II], qP na ETR ya miche ya nyanya ya 'Okagi Nambari 1' iliboreshwa kwa kiasi kikubwa. Nyongeza ya mwanga wa UV (100 μmol/(m2•s) mwanga wa bluu + 7% UV-A) kwa mwanga safi wa bluu ilipunguza kwa kiasi kikubwa kasi ya kurefusha shina la arugula na haradali, huku nyongeza ya FR ikiwa kinyume chake. Hii pia inaonyesha kwamba pamoja na mwanga mwekundu na bluu, sifa zingine za mwanga pia zina jukumu muhimu katika mchakato wa ukuaji na ukuaji wa mimea. Ingawa mwanga wa urujuanimno wala FR sio chanzo cha nishati ya usanisinuru, zote mbili zinahusika katika ufotomofogenesis wa mimea. Mwanga wa UV wenye nguvu kubwa ni hatari kwa DNA ya mimea na protini, n.k. Hata hivyo, mwanga wa UV huamsha majibu ya msongo wa seli, na kusababisha mabadiliko katika ukuaji wa mimea, mofolojia na ukuaji ili kuendana na mabadiliko ya mazingira. Uchunguzi umeonyesha kuwa kiwango cha chini cha R/FR husababisha mwitikio wa kuepuka kivuli katika mimea, na kusababisha mabadiliko ya kimofolojia katika mimea, kama vile kurefusha shina, kukonda kwa majani, na kupungua kwa mavuno ya vitu vikavu. Shina jembamba si sifa nzuri ya ukuaji kwa ajili ya kupanda miche imara. Kwa miche ya mboga yenye majani na matunda kwa ujumla, miche imara, fupi na inayonyumbulika haikabiliwi na matatizo wakati wa usafirishaji na upandaji.

UV-A inaweza kufanya mimea ya miche ya tango kuwa mifupi na midogo zaidi, na mavuno baada ya kupandikizwa hayatofautiani sana na yale ya udhibiti; huku UV-B ikiwa na athari kubwa zaidi ya kuzuia, na athari ya kupunguza mavuno baada ya kupandikizwa si muhimu. Uchunguzi wa awali umependekeza kwamba UV-A huzuia ukuaji wa mimea na kufanya mimea kuwa midogo. Lakini kuna ushahidi unaoongezeka kwamba uwepo wa UV-A, badala ya kukandamiza mimea ya mazao, kwa kweli huikuza. Ikilinganishwa na mwanga wa msingi mwekundu na mweupe (R:W=2:3, PPFD ni 250 μmol/(m2·s)), kiwango cha ziada katika mwanga mwekundu na mweupe ni 10 W/m2 (karibu 10 μmol/(m2·s)) UV-A ya kale iliongeza kwa kiasi kikubwa unene wa mimea, urefu wa ndani ya nodi, kipenyo cha shina na upana wa dari ya mmea wa miche ya kale, lakini athari ya kukuza ilidhoofika wakati kiwango cha UV kilizidi 10 W/m2. Kirutubisho cha UV-A cha saa 2 kila siku (0.45 J/(m2•s)) kinaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa urefu wa mmea, eneo la kotyledon na uzito mpya wa miche ya nyanya ya 'Oxheart', huku kikipunguza kiwango cha H2O2 cha miche ya nyanya. Inaweza kuonekana kwamba mazao tofauti huitikia tofauti kwa mwanga wa UV, jambo ambalo linaweza kuhusishwa na unyeti wa mazao kwa mwanga wa UV.

Kwa ajili ya kulima miche iliyopandikizwa, urefu wa shina unapaswa kuongezwa ipasavyo ili kuwezesha kupandikizwa kwa vipandikizi. Nguvu tofauti za FR zilikuwa na athari tofauti kwenye ukuaji wa miche ya nyanya, pilipili hoho, tango, kibuyu na tikiti maji. Nyongeza ya 18.9 μmol/(m2•s) ya FR katika mwanga mweupe baridi iliongeza kwa kiasi kikubwa urefu wa hypocotyl na kipenyo cha shina la miche ya nyanya na pilipili hoho; FR ya 34.1 μmol/(m2•s) ilikuwa na athari bora katika kukuza urefu wa hypocotyl na kipenyo cha shina la miche ya tango, kibuyu na tikiti maji; FR yenye nguvu kubwa (53.4 μmol/(m2•s)) ilikuwa na athari bora kwa mboga hizi tano. Urefu wa hypocotyl na kipenyo cha shina la miche haikuongezeka tena kwa kiasi kikubwa, na ilianza kuonyesha mwelekeo wa kushuka. Uzito mpya wa miche ya pilipili hoho ulipungua kwa kiasi kikubwa, ikionyesha kwamba thamani za kueneza FR za miche mitano ya mboga zote zilikuwa chini ya 53.4 μmol/(m2•s), na thamani ya FR ilikuwa chini sana kuliko ile ya FR. Athari kwenye ukuaji wa miche tofauti ya mboga pia ni tofauti.

2.2 Athari za Mchana Tofauti Jumuishi kwenye Uundaji wa Umeme wa Miche ya Mboga

Mchana Jumuishi (DLI) inawakilisha jumla ya fotoni za usanisinuru zinazopokelewa na uso wa mmea kwa siku, ambayo inahusiana na nguvu ya mwanga na muda wa mwanga. Fomula ya hesabu ni DLI (mol/m2/siku) = nguvu ya mwanga [μmol/(m2•s)] × Muda wa mwanga wa kila siku (h) × 3600 × 10-6. Katika mazingira yenye nguvu ya mwanga mdogo, mimea huitikia mazingira yenye mwanga mdogo kwa kuongeza urefu wa shina na internode, kuongeza urefu wa mmea, urefu wa petiole na eneo la jani, na kupunguza unene wa jani na kiwango halisi cha usanisinuru. Kwa kuongezeka kwa nguvu ya mwanga, isipokuwa haradali, urefu wa hypocotyl na urefu wa shina la arugula, kabichi na miche ya kale chini ya ubora sawa wa mwanga ulipungua sana. Inaweza kuonekana kuwa athari ya mwanga kwenye ukuaji wa mimea na umbo lake inahusiana na nguvu ya mwanga na spishi za mimea. Kwa ongezeko la DLI (8.64~28.8 mol/m2/siku), aina ya mmea wa miche ya tango ikawa mifupi, imara na fupi, na uzito maalum wa jani na kiwango cha klorofili kilipungua polepole. Siku 6-16 baada ya kupanda miche ya tango, majani na mizizi yalikauka. Uzito uliongezeka polepole, na kiwango cha ukuaji kiliongezeka polepole, lakini siku 16 hadi 21 baada ya kupanda, kiwango cha ukuaji wa majani na mizizi ya miche ya tango kilipungua sana. DLI iliyoimarishwa ilikuza kiwango halisi cha usanisinuru wa miche ya tango, lakini baada ya thamani fulani, kiwango halisi cha usanisinuru wa mimea kilianza kupungua. Kwa hivyo, kuchagua DLI inayofaa na kupitisha mikakati tofauti ya ziada ya mwanga katika hatua tofauti za ukuaji wa miche kunaweza kupunguza matumizi ya nguvu. Kiwango cha sukari mumunyifu na kimeng'enya cha SOD katika miche ya tango na nyanya kiliongezeka kadri kiwango cha DLI kinavyoongezeka. Wakati kiwango cha DLI kiliongezeka kutoka 7.47 mol/m2/siku hadi 11.26 mol/m2/siku, kiwango cha sukari mumunyifu na kimeng'enya cha SOD katika miche ya matango kiliongezeka kwa 81.03%, na 55.5% mtawalia. Chini ya hali hiyo hiyo ya DLI, pamoja na ongezeko la kiwango cha mwanga na kufupisha muda wa mwanga, shughuli ya PSII ya miche ya nyanya na matango ilizuiliwa, na kuchagua mkakati wa ziada wa mwanga wenye kiwango cha chini cha mwanga na muda mrefu ulikuwa mzuri zaidi kwa kulima kiwango cha juu cha miche na ufanisi wa upigaji picha wa miche ya matango na nyanya.

Katika uzalishaji wa miche iliyopandikizwa, mazingira ya mwanga mdogo yanaweza kusababisha kupungua kwa ubora wa miche iliyopandikizwa na kuongezeka kwa muda wa uponyaji. Kiwango sahihi cha mwanga hakiwezi tu kuongeza uwezo wa kufungamana wa eneo la uponyaji lililopandikizwa na kuboresha faharisi ya miche imara, lakini pia kupunguza nafasi ya nodi za maua ya kike na kuongeza idadi ya maua ya kike. Katika viwanda vya mimea, DLI ya 2.5-7.5 mol/m2/siku ilitosha kukidhi mahitaji ya uponyaji wa miche iliyopandikizwa ya nyanya. Unene na unene wa majani ya miche ya nyanya iliyopandikizwa uliongezeka kwa kiasi kikubwa kadri kiwango cha DLI kinavyoongezeka. Hii inaonyesha kwamba miche iliyopandikizwa haihitaji kiwango cha juu cha mwanga kwa ajili ya uponyaji. Kwa hivyo, kwa kuzingatia matumizi ya nguvu na mazingira ya upandaji, kuchagua kiwango sahihi cha mwanga kutasaidia kuboresha faida za kiuchumi.

3. Athari za mazingira ya mwanga wa LED kwenye upinzani wa msongo wa mawazo wa miche ya mboga

Mimea hupokea ishara za mwanga wa nje kupitia vipokezi mwanga, na kusababisha usanisi na mkusanyiko wa molekuli za ishara kwenye mmea, na hivyo kubadilisha ukuaji na utendaji kazi wa viungo vya mimea, na hatimaye kuboresha upinzani wa mmea dhidi ya msongo wa mawazo. Ubora tofauti wa mwanga una athari fulani ya kukuza uboreshaji wa uvumilivu wa baridi na uvumilivu wa chumvi wa miche. Kwa mfano, miche ya nyanya ilipoongezewa mwanga kwa saa 4 usiku, ikilinganishwa na matibabu bila mwanga wa ziada, mwanga mweupe, mwanga mwekundu, mwanga wa bluu, na mwanga mwekundu na bluu vingeweza kupunguza upenyezaji wa elektroliti na kiwango cha MDA cha miche ya nyanya, na kuboresha uvumilivu wa baridi. Shughuli za SOD, POD na CAT kwenye miche ya nyanya chini ya matibabu ya uwiano wa 8:2 nyekundu-bluu zilikuwa kubwa zaidi kuliko zile za matibabu mengine, na zilikuwa na uwezo wa juu wa antioxidant na uvumilivu wa baridi.

Athari ya UV-B kwenye ukuaji wa mizizi ya soya ni hasa kuboresha upinzani wa msongo wa mawazo wa mimea kwa kuongeza kiwango cha NO na ROS ya mizizi, ikiwa ni pamoja na molekuli za kuashiria homoni kama vile ABA, SA, na JA, na kuzuia ukuaji wa mizizi kwa kupunguza kiwango cha IAA, CTK, na GA. Kipokezi cha picha cha UV-B, UVR8, hakihusiki tu katika kudhibiti ufotomojenesisi, lakini pia kina jukumu muhimu katika msongo wa mawazo wa UV-B. Katika miche ya nyanya, UVR8 huingilia usanisi na mkusanyiko wa anthocyanini, na miche ya nyanya porini iliyozoeleka kwa UV huboresha uwezo wao wa kukabiliana na msongo wa mawazo wa UV-B wenye nguvu kubwa. Hata hivyo, marekebisho ya UV-B kwa msongo wa mawazo wa ukame unaosababishwa na Arabidopsis hayategemei njia ya UVR8, ambayo inaonyesha kwamba UV-B hufanya kazi kama mwitikio mtambuka unaosababishwa na ishara wa mifumo ya ulinzi wa mimea, ili homoni mbalimbali zishirikiane katika kupinga msongo wa mawazo wa ukame, na kuongeza uwezo wa ROS wa kuokota.

Kurefuka kwa hypocotyl au shina la mmea linalosababishwa na FR na urekebishaji wa mimea kwa mkazo wa baridi hudhibitiwa na homoni za mimea. Kwa hivyo, "athari ya kuepuka kivuli" inayosababishwa na FR inahusiana na urekebishaji wa baridi wa mimea. Wajaribu waliongeza miche ya shayiri siku 18 baada ya kuota kwa 15°C kwa siku 10, na kupoa hadi 5°C + FR ya ziada kwa siku 7, na kugundua kuwa ikilinganishwa na matibabu ya mwanga mweupe, FR iliongeza upinzani wa baridi wa miche ya shayiri. Mchakato huu unaambatana na Kuongezeka kwa kiwango cha ABA na IAA katika miche ya shayiri. Uhamisho uliofuata wa miche ya shayiri iliyotibiwa mapema ya 15°C hadi 5°C na kuendelea kuongeza FR kwa siku 7 kulisababisha matokeo sawa na matibabu mawili hapo juu, lakini kwa mwitikio mdogo wa ABA. Mimea yenye thamani tofauti za R:FR hudhibiti usanisinuru wa phytohomoni (GA, IAA, CTK, na ABA), ambazo pia zinahusika katika uvumilivu wa chumvi ya mimea. Chini ya mkazo wa chumvi, uwiano mdogo wa mazingira ya mwanga wa R:FR unaweza kuboresha uwezo wa antioxidant na photosynthesis wa miche ya nyanya, kupunguza uzalishaji wa ROS na MDA kwenye miche, na kuboresha uvumilivu wa chumvi. Mkazo wa chumvi na thamani ya chini ya R:FR (R:FR=0.8) vilizuia usanisi wa klorofili, ambayo inaweza kuhusishwa na ubadilishaji uliozuiwa wa PBG hadi UroIII katika njia ya usanisi wa klorofili, huku mazingira ya chini ya R:FR yanaweza kupunguza kwa ufanisi chumvi Uharibifu unaosababishwa na mkazo wa usanisi wa klorofili. Matokeo haya yanaonyesha uhusiano mkubwa kati ya phytochromes na uvumilivu wa chumvi.

Mbali na mazingira ya mwanga, mambo mengine ya kimazingira pia huathiri ukuaji na ubora wa miche ya mboga. Kwa mfano, ongezeko la mkusanyiko wa CO2 litaongeza thamani ya juu ya kueneza mwanga Pn (Pnmax), kupunguza kiwango cha fidia ya mwanga, na kuboresha ufanisi wa matumizi ya mwanga. Ongezeko la kiwango cha mwanga na mkusanyiko wa CO2 husaidia kuboresha kiwango cha rangi za usanisinuru, ufanisi wa matumizi ya maji na shughuli za vimeng'enya vinavyohusiana na mzunguko wa Calvin, na hatimaye kufikia ufanisi wa juu wa usanisinuru na mkusanyiko wa mimea ya miche ya nyanya. Uzito mkavu na ufupi wa miche ya nyanya na pilipili ulihusiana vyema na DLI, na mabadiliko ya halijoto pia yaliathiri ukuaji chini ya matibabu sawa ya DLI. Mazingira ya 23~25℃ yalikuwa yanafaa zaidi kwa ukuaji wa miche ya nyanya. Kulingana na hali ya joto na mwanga, watafiti walitengeneza njia ya kutabiri kiwango cha ukuaji wa pilipili kulingana na modeli ya usambazaji wa bate, ambayo inaweza kutoa mwongozo wa kisayansi kwa udhibiti wa mazingira wa uzalishaji wa miche iliyopandikizwa pilipili.

Kwa hivyo, wakati wa kubuni mpango wa udhibiti wa mwanga katika uzalishaji, si vipengele vya mazingira ya mwanga na spishi za mimea pekee vinavyopaswa kuzingatiwa, lakini pia vipengele vya kilimo na usimamizi kama vile lishe ya miche na usimamizi wa maji, mazingira ya gesi, halijoto, na hatua ya ukuaji wa miche.

4. Matatizo na Mitazamo

Kwanza, udhibiti wa mwanga wa miche ya mboga ni mchakato tata, na athari za hali tofauti za mwanga kwenye aina tofauti za miche ya mboga katika mazingira ya kiwanda cha mimea zinahitaji kuchanganuliwa kwa undani. Hii ina maana kwamba ili kufikia lengo la uzalishaji wa miche yenye ufanisi wa hali ya juu na ubora wa juu, uchunguzi endelevu unahitajika ili kuanzisha mfumo wa kiufundi uliokomaa.

Pili, ingawa kiwango cha matumizi ya nguvu ya chanzo cha mwanga wa LED ni kikubwa kiasi, matumizi ya nguvu kwa ajili ya taa za mimea ndiyo matumizi makuu ya nishati kwa ajili ya kilimo cha miche kwa kutumia mwanga bandia. Matumizi makubwa ya nishati ya viwanda vya mimea bado ni kikwazo kinachozuia maendeleo ya viwanda vya mimea.

Hatimaye, kwa matumizi mapana ya taa za mimea katika kilimo, gharama ya taa za mimea za LED inatarajiwa kupunguzwa sana katika siku zijazo; kinyume chake, ongezeko la gharama za wafanyakazi, hasa katika enzi ya baada ya janga, ukosefu wa wafanyakazi utakuza mchakato wa utengenezaji wa mashine na otomatiki wa uzalishaji. Katika siku zijazo, mifumo ya udhibiti inayotegemea akili bandia na vifaa vya uzalishaji vyenye akili vitakuwa moja ya teknolojia kuu za uzalishaji wa miche ya mboga, na itaendelea kukuza maendeleo ya teknolojia ya miche ya kiwanda cha mimea.

Waandishi: Jiehui Tan, Houcheng Liu
Chanzo cha makala: Akaunti ya Wechat ya Teknolojia ya Uhandisi wa Kilimo (kilimo cha bustani cha chafu)