რეზიუმე: ბოსტნეულის ნერგები პირველი საფეხურია ბოსტნეულის წარმოებაში და ნერგების ხარისხი ძალიან მნიშვნელოვანია დარგვის შემდეგ ბოსტნეულის მოსავლიანობისა და ხარისხისთვის.ბოსტნეულის მრეწველობაში შრომის დანაწილების უწყვეტი დახვეწით, ბოსტნეულის ნერგებმა თანდათან ჩამოაყალიბეს დამოუკიდებელი სამრეწველო ჯაჭვი და ემსახურებოდნენ ბოსტნეულის წარმოებას.უამინდობის გავლენის ქვეშ, ნერგების ტრადიციული მეთოდები გარდაუვალია მრავალი გამოწვევის წინაშე, როგორიცაა ნერგების ნელი ზრდა, ფეხების ზრდა და მავნებლები და დაავადებები.ფეხის ნერგებთან გასამკლავებლად, ბევრი კომერციული კულტივატორი იყენებს ზრდის რეგულატორებს.თუმცა, ზრდის რეგულატორების გამოყენებისას არსებობს ნერგების სიმყარის, სურსათის უვნებლობისა და გარემოს დაბინძურების რისკები.ქიმიური კონტროლის მეთოდების გარდა, მიუხედავად იმისა, რომ მექანიკურმა სტიმულაციამ, ტემპერატურისა და წყლის კონტროლმა ასევე შეიძლება როლი შეასრულოს ნერგების ჩითილების ზრდის პრევენციაში, ისინი ოდნავ ნაკლებად მოსახერხებელი და ეფექტურია.გლობალური ახალი Covid-19 ეპიდემიის გავლენის ქვეშ, წარმოების მართვის სირთულეების პრობლემები, რომლებიც გამოწვეულია მუშახელის დეფიციტით და ნერგების მრეწველობაში შრომის ხარჯების გაზრდით, უფრო თვალსაჩინო გახდა.

განათების ტექნოლოგიის განვითარებით, ბოსტნეულის ნერგების გაშენებისთვის ხელოვნური განათების გამოყენებას აქვს უპირატესობა ნერგების მაღალი ეფექტურობის, მავნებლებისა და დაავადებების ნაკლებობისა და მარტივი სტანდარტიზაციის უპირატესობებში.ტრადიციულ სინათლის წყაროებთან შედარებით, ახალი თაობის LED განათების წყაროებს აქვს ენერგიის დაზოგვის, მაღალი ეფექტურობის, ხანგრძლივი სიცოცხლის, გარემოს დაცვისა და გამძლეობის მახასიათებლები, მცირე ზომები, დაბალი თერმული გამოსხივება და მცირე ტალღის სიგრძის ამპლიტუდა.მას შეუძლია შექმნას შესაბამისი სპექტრი მცენარეთა ქარხნების გარემოში ნერგების ზრდისა და განვითარების საჭიროებების შესაბამისად და ზუსტად აკონტროლოს ნერგების ფიზიოლოგიური და მეტაბოლური პროცესი, ამავდროულად, ხელი შეუწყოს ბოსტნეულის ნერგების დაბინძურების, სტანდარტიზებულ და სწრაფ წარმოებას. , და ამცირებს ნერგების ციკლს.სამხრეთ ჩინეთში პლასტმასის სათბურებში წიწაკისა და პომიდვრის ნერგების (3-4 ნამდვილი ფოთოლი) გაშენებას დაახლოებით 60 დღე სჭირდება, კიტრის ნერგებს (3-5 ნამდვილი ფოთოლი) დაახლოებით 35 დღე.მცენარეთა ქარხნის პირობებში პომიდვრის ნერგების გაშენებას მხოლოდ 17 დღე სჭირდება, ხოლო წიწაკის ნერგებს 25 დღე ფოტოპერიოდით 20 სთ და PPF 200-300 μmol/(m2•s) პირობებში.სათბურში ჩითილების გაშენების ჩვეულებრივ მეთოდთან შედარებით, LED მცენარის ქარხნული ნერგების გაშენების მეთოდის გამოყენებამ მნიშვნელოვნად შეამცირა კიტრის ზრდის ციკლი 15-30 დღით, ხოლო მდედრობითი ყვავილებისა და ხილის რაოდენობა მცენარეზე გაიზარდა 33,8%-ით და 37,3%-ით. შესაბამისად, ყველაზე მაღალი სარგებელი კი 71.44%-ით გაიზარდა.

ენერგიის გამოყენების ეფექტურობის თვალსაზრისით, მცენარეთა ქარხნების ენერგოუტილიზაციის ეფექტურობა უფრო მაღალია, ვიდრე იმავე განედზე მდებარე ვენლოს ტიპის სათბურები.მაგალითად, შვედეთის მცენარის ქარხანაში 1 კგ მშრალი სალათის ფოთლის დასამზადებლად საჭიროა 1411 MJ, ხოლო სათბურში 1699 MJ.თუმცა, თუ სალათის მშრალ ნივთიერებაზე მოთხოვნილი ელექტროენერგია გამოითვლება, ქარხანას ესაჭიროება 247 კვტ.სთ 1 კგ მშრალი წონის სალათის წარმოებისთვის, ხოლო შვედეთის, ნიდერლანდების და არაბეთის გაერთიანებულ საამიროებში სათბურები საჭიროებენ 182 კვტ. h, 70 kW·h და 111 kW·h, შესაბამისად.

ამავდროულად, მცენარეთა ქარხანაში კომპიუტერების, ავტომატური აღჭურვილობის, ხელოვნური ინტელექტისა და სხვა ტექნოლოგიების გამოყენებას შეუძლია ზუსტად გააკონტროლოს ნერგების გაშენებისთვის შესაფერისი გარემო პირობები, მოიცილოს ბუნებრივი გარემო პირობების შეზღუდვები და გააცნობიეროს ინტელექტუალური, ნერგების წარმოების მექანიზებული და წლიური სტაბილური წარმოება.ბოლო წლებში მცენარეთა ქარხნის ნერგები გამოიყენება ფოთლოვანი ბოსტნეულის, ხილის ბოსტნეულის და სხვა ეკონომიკური კულტურების კომერციულ წარმოებაში იაპონიაში, სამხრეთ კორეაში, ევროპასა და შეერთებულ შტატებში და სხვა ქვეყნებში.მცენარის ქარხნების მაღალი საწყისი ინვესტიცია, მაღალი საოპერაციო ხარჯები და სისტემის ენერგიის უზარმაზარი მოხმარება კვლავ არის ის პრობლემები, რომლებიც ზღუდავს ჩითილების გაშენების ტექნოლოგიის პოპულარიზაციას ჩინურ მცენარეთა ქარხნებში.აქედან გამომდინარე, აუცილებელია გავითვალისწინოთ მაღალი მოსავლიანობისა და ენერგიის დაზოგვის მოთხოვნები მსუბუქი მართვის სტრატეგიების, ბოსტნეულის ზრდის მოდელების დამკვიდრებისა და ავტომატიზაციის აღჭურვილობის თვალსაზრისით ეკონომიკური სარგებლის გასაუმჯობესებლად.

ამ სტატიაში მიმოხილულია LED განათების გარემოს გავლენა მცენარეთა ქარხნებში ბოსტნეულის ნერგების ზრდა-განვითარებაზე ბოლო წლებში, მცენარეთა ქარხნებში ბოსტნეულის ნერგების სინათლის რეგულირების კვლევის მიმართულების პერსპექტივით.

1. მსუბუქი გარემოს გავლენა ბოსტნეულის ნერგების ზრდა-განვითარებაზე

როგორც მცენარეთა ზრდისა და განვითარების ერთ-ერთი აუცილებელი გარემო ფაქტორი, სინათლე არა მხოლოდ ენერგიის წყაროა მცენარეებისთვის ფოტოსინთეზის განსახორციელებლად, არამედ მცენარეთა ფოტომორფოგენეზზე ზემოქმედების საკვანძო სიგნალი.მცენარეები გრძნობენ სიგნალის მიმართულებას, ენერგიას და სინათლის ხარისხს სინათლის სიგნალის სისტემის მეშვეობით, არეგულირებენ საკუთარ ზრდას და განვითარებას და რეაგირებენ სინათლის არსებობაზე ან არარსებობაზე, ტალღის სიგრძეზე, ინტენსივობასა და ხანგრძლივობაზე.ამჟამად ცნობილი მცენარეების ფოტორეცეპტორები მოიცავს მინიმუმ სამ კლასს: ფიტოქრომები (PHYA~PHYE), რომლებიც გრძნობენ წითელ და შორს წითელ შუქს (FR), კრიპტოქრომები (CRY1 და CRY2), რომლებიც გრძნობენ ლურჯ და ულტრაიისფერ A-ს და ელემენტები (Phot1 და Photo2). UV-B რეცეპტორი UVR8, რომელიც გრძნობს UV-B-ს.ეს ფოტორეცეპტორები მონაწილეობენ და არეგულირებენ დაკავშირებული გენების გამოხატვას და შემდეგ არეგულირებენ სასიცოცხლო აქტივობებს, როგორიცაა მცენარის თესლის გაღივება, ფოტომორფოგენეზი, ყვავილობის დრო, მეორადი მეტაბოლიტების სინთეზი და დაგროვება და ბიოტიკური და აბიოტიკური სტრესებისადმი ტოლერანტობა.

2. LED განათების გარემოს გავლენა ბოსტნეულის ნერგების ფოტომორფოლოგიურ დაფუძნებაზე

2.1 სინათლის განსხვავებული ხარისხის ეფექტი ბოსტნეულის ნერგების ფოტომორფოგენეზზე

სპექტრის წითელ და ლურჯ რეგიონებს აქვთ მაღალი კვანტური ეფექტურობა მცენარის ფოთლების ფოტოსინთეზისთვის.თუმცა, კიტრის ფოთლების სუფთა წითელ შუქზე ხანგრძლივი ზემოქმედება აზიანებს ფოტოსისტემას, რაც გამოიწვევს „წითელი სინათლის სინდრომის“ ფენომენს, როგორიცაა სტომატალური რეაქციის შეფერხება, ფოტოსინთეზის უნარის დაქვეითება და აზოტის გამოყენების ეფექტურობა და ზრდის შეფერხება.დაბალი სინათლის ინტენსივობის პირობებში (100±5 μmol/(m2•s)), სუფთა წითელმა შუქმა შეიძლება დააზიანოს კიტრის როგორც ახალგაზრდა, ისე მომწიფებული ფოთლების ქლოროპლასტები, მაგრამ დაზიანებული ქლოროპლასტები აღდგენილია მას შემდეგ, რაც ის შეიცვალა წმინდა წითელი შუქისგან. წითელ და ლურჯ შუქზე (R:B= 7:3).პირიქით, როდესაც კიტრის მცენარეები წითელ-ლურჯი შუქის გარემოდან გადავიდნენ წმინდა წითელ შუქზე, ფოტოსინთეზის ეფექტურობა მნიშვნელოვნად არ შემცირდა, რაც აჩვენა წითელ შუქთან ადაპტირებას.„წითელი სინათლის სინდრომის“ მქონე კიტრის ნერგების ფოთლის სტრუქტურის ელექტრონული მიკროსკოპის ანალიზით, ექსპერიმენტატორებმა დაადგინეს, რომ ქლოროპლასტების რაოდენობა, სახამებლის მარცვლების ზომა და გრანას სისქე ფოთლებში წმინდა წითელ შუქზე მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე სუფთა წითელ შუქზე. თეთრი სინათლის მკურნალობა.ლურჯი შუქის ჩარევა აუმჯობესებს კიტრის ქლოროპლასტების ულტრასტრუქტურულ და ფოტოსინთეზურ მახასიათებლებს და გამორიცხავს საკვები ნივთიერებების გადაჭარბებულ დაგროვებას.თეთრ შუქთან და წითელ და ლურჯ შუქთან შედარებით, სუფთა წითელი შუქი ხელს უწყობს პომიდვრის ნერგების ჰიპოკოტილის გახანგრძლივებას და კოტილედონის გაფართოებას, მნიშვნელოვნად ზრდიდა მცენარის სიმაღლეს და ფოთლის ფართობს, მაგრამ მნიშვნელოვნად ამცირებს ფოტოსინთეზურ შესაძლებლობებს, ამცირებს რუბისკოს შემცველობას და ფოტოქიმიურ ეფექტურობას და მნიშვნელოვნად ზრდის სითბოს გაფრქვევას.ჩანს, რომ სხვადასხვა ტიპის მცენარეები განსხვავებულად რეაგირებენ ერთი და იგივე სინათლის ხარისხზე, მაგრამ მონოქრომატულ შუქთან შედარებით, მცენარეებს აქვთ ფოტოსინთეზის უფრო მაღალი ეფექტურობა და უფრო ენერგიული ზრდა შერეული სინათლის გარემოში.

მკვლევარებმა ჩაატარეს ბევრი კვლევა ბოსტნეულის ნერგების მსუბუქი ხარისხის კომბინაციის ოპტიმიზაციის შესახებ.სინათლის იმავე ინტენსივობით, წითელი შუქის თანაფარდობის მატებასთან ერთად, მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა პომიდვრისა და კიტრის ნერგების მცენარის სიმაღლე და სუფთა წონა, ხოლო საუკეთესო ეფექტი მოახდინა დამუშავებამ წითელი-ლურჯი შეფარდებით 3:1;პირიქით, ცისფერი შუქის მაღალი თანაფარდობა აფერხებდა პომიდვრის და კიტრის ნერგების ზრდას, რომლებიც მოკლე და კომპაქტური იყო, მაგრამ ზრდიდა მშრალი ნივთიერების და ქლოროფილის შემცველობას ნერგების ყლორტებში.მსგავსი ნიმუშები შეინიშნება სხვა კულტურებში, როგორიცაა წიწაკა და საზამთრო.გარდა ამისა, თეთრ შუქთან შედარებით, წითელი და ლურჯი შუქი (R:B=3:1) არა მხოლოდ მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ფოთლის სისქეს, ქლოროფილის შემცველობას, ფოტოსინთეზის ეფექტურობას და ელექტრონების გადაცემის ეფექტურობას პომიდვრის ნერგებში, არამედ ასევე აუმჯობესებს ფერმენტების გამოხატვის დონეს. კალვინის ციკლამდე, ზრდის ვეგეტარიანული შემცველობა და ნახშირწყლების დაგროვება ასევე მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა.წითელი და ლურჯი სინათლის ორი თანაფარდობის შედარება (R:B=2:1, 4:1), ცისფერი შუქის უფრო მაღალი თანაფარდობა უფრო ხელსაყრელი იყო კიტრის ნერგებში მდედრობითი ყვავილების წარმოქმნისთვის და დააჩქარა მდედრი ყვავილების ყვავილობის დრო. .მიუხედავად იმისა, რომ წითელი და ლურჯი შუქის სხვადასხვა თანაფარდობამ მნიშვნელოვანი გავლენა არ მოახდინა კომბოსტოს, რუკოლას და მდოგვის ნერგების ახალ წონაზე, ცისფერი შუქის მაღალი თანაფარდობა (30% ცისფერი შუქი) მნიშვნელოვნად ამცირებს ჰიპოკოტილის სიგრძეს და კომბოსტოს კოტილედონის ფართობს. და მდოგვის ნერგები, ხოლო კოტილედონის ფერი გაღრმავდა.ამიტომ, ნერგების წარმოებისას, ცისფერი შუქის პროპორციის სათანადო ზრდამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეამციროს მცენარეული ნერგების კვანძების მანძილი და ფოთლების ფართობი, ხელი შეუწყოს ნერგების გვერდითი გაფართოებას და გააუმჯობესოს ნერგების სიძლიერის ინდექსი, რაც ხელს უწყობს მტკიცე ნერგების გაშენება.იმ პირობით, რომ სინათლის ინტენსივობა უცვლელი რჩებოდა, წითელ და ლურჯ შუქზე მწვანე შუქის მატებამ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა ტკბილი წიწაკის ნერგების ახალი წონა, ფოთლის ფართობი და მცენარის სიმაღლე.ტრადიციულ თეთრ ფლუორესცენტურ ნათურასთან შედარებით, წითელ-მწვანე-ლურჯი (R3:G2:B5) განათების პირობებში, "Okagi No. 1 პომიდვრის" ნერგების Y[II], qP და ETR მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა.ულტრაიისფერი შუქის დამატება (100 μmol/(m2•s) ლურჯი შუქი + 7% UV-A) სუფთა ლურჯ შუქზე მნიშვნელოვნად შეამცირა რუკოლას და მდოგვის ღეროს გახანგრძლივების სიჩქარე, ხოლო FR-ის დამატება საპირისპირო იყო.ეს ასევე აჩვენებს, რომ წითელი და ლურჯი სინათლის გარდა, მცენარის ზრდისა და განვითარების პროცესში მნიშვნელოვან როლს თამაშობს სხვა სინათლის თვისებებიც.მიუხედავად იმისა, რომ არც ულტრაიისფერი შუქი და არც FR არ არის ფოტოსინთეზის ენერგიის წყარო, ორივე მათგანი ჩართულია მცენარეთა ფოტომორფოგენეზში.მაღალი ინტენსივობის ულტრაიისფერი გამოსხივება საზიანოა მცენარის დნმ-ისა და ცილების და ა.შ. თუმცა, ულტრაიისფერი შუქი ააქტიურებს უჯრედულ სტრესის რეაქციებს, რაც იწვევს მცენარის ზრდის, მორფოლოგიისა და განვითარების ცვლილებებს გარემოს ცვლილებებთან ადაპტაციისთვის.კვლევებმა აჩვენა, რომ დაბალი R/FR იწვევს მცენარეებში ჩრდილის აცილების რეაქციას, რაც იწვევს მცენარეებში მორფოლოგიურ ცვლილებებს, როგორიცაა ღეროს გახანგრძლივება, ფოთლების გათხელება და მშრალი ნივთიერების მოსავლიანობის შემცირება.წვრილი ყუნწი არ არის კარგი ზრდის თვისება ძლიერი ნერგების გასაზრდელად.ზოგადად ფოთლოვანი და ხილის ბოსტნეულის ნერგებისთვის მყარი, კომპაქტური და ელასტიური ნერგები არ არის მიდრეკილი ტრანსპორტირებისა და დარგვის დროს პრობლემების წინაშე.

UV-A-ს შეუძლია კიტრის ნერგი უფრო მოკლე და კომპაქტური გახადოს, ხოლო გადარგვის შემდეგ მოსავლიანობა მნიშვნელოვნად არ განსხვავდება კონტროლისგან;ხოლო UV-B-ს აქვს უფრო მნიშვნელოვანი ინჰიბიტორული ეფექტი და მოსავლიანობის შემცირების ეფექტი გადარგვის შემდეგ არ არის მნიშვნელოვანი.წინა კვლევებმა აჩვენა, რომ UV-A აფერხებს მცენარეთა ზრდას და აფერხებს მცენარეებს.მაგრამ არსებობს მზარდი მტკიცებულება, რომ UV-A-ს არსებობა, მოსავლის ბიომასის დათრგუნვის ნაცვლად, რეალურად ხელს უწყობს მას.ძირითად წითელ და თეთრ შუქთან შედარებით (R:W=2:3, PPFD არის 250 μmol/(m2·s)), წითელ და თეთრ შუქზე დამატებითი ინტენსივობა არის 10 W/m2 (დაახლოებით 10 μmol/(m2·s) ს)) კალეს UV-A მნიშვნელოვნად გაზრდიდა კომბოსტოს ნერგების ბიომასას, კვანძთაშორის სიგრძეს, ღეროს დიამეტრს და მცენარის ტილოების სიგანეს, მაგრამ ხელშემწყობი ეფექტი შესუსტდა, როდესაც ულტრაიისფერი ინტენსივობა გადააჭარბა 10 ვტ/მ2-ს.ყოველდღიურად 2 სთ UV-A დანამატმა (0.45 J/(m2•s)) შეიძლება მნიშვნელოვნად გაზარდოს მცენარის სიმაღლე, კოტილედონის ფართობი და "Oxheart" პომიდვრის ნერგების ახალი წონა, ამასთან შეამციროს პომიდვრის ნერგებში H2O2 შემცველობა.ჩანს, რომ სხვადასხვა კულტურა განსხვავებულად რეაგირებს UV შუქზე, რაც შეიძლება დაკავშირებული იყოს კულტურების მგრძნობელობასთან ულტრაიისფერი სინათლის მიმართ.

ნამყენი ნერგების კულტივირებისთვის ღეროს სიგრძე სათანადოდ უნდა გაიზარდოს საძირეების მყნობის გასაადვილებლად.FR-ის სხვადასხვა ინტენსივობამ განსხვავებული გავლენა მოახდინა პომიდვრის, წიწაკის, კიტრის, გოგრისა და საზამთროს ნერგების ზრდაზე.ცივ თეთრ შუქზე 18,9 μmol/(m2•s) FR-ის დამატებამ მნიშვნელოვნად გაზარდა პომიდვრისა და წიწაკის ნერგების ჰიპოკოტილის სიგრძე და ღეროს დიამეტრი;34.1 μmol/(m2•s) FR-ს ჰქონდა საუკეთესო ეფექტი კიტრის, გოგრის და საზამთროს ნერგების ჰიპოკოტილის სიგრძისა და ღეროს დიამეტრის ხელშეწყობაზე;მაღალი ინტენსივობის FR (53.4 μmol/(m2•s)) ჰქონდა საუკეთესო ეფექტი ამ ხუთ ბოსტნეულზე.ნერგების ჰიპოკოტილის სიგრძე და ღეროს დიამეტრი მნიშვნელოვნად აღარ გაიზარდა და დაიწყო კლების ტენდენცია.წიწაკის ნერგების ახალი წონა მნიშვნელოვნად შემცირდა, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ ბოსტნეულის ხუთი ნერგის FR გაჯერების მნიშვნელობები იყო 53.4 μmol/(m2•s) დაბალი, ხოლო FR მნიშვნელობა მნიშვნელოვნად დაბალი იყო ვიდრე FR.ასევე განსხვავებულია გავლენა სხვადასხვა ბოსტნეულის ნერგების ზრდაზე.

2.2 დღის სინათლის სხვადასხვა ინტეგრალის ეფექტი ბოსტნეულის ნერგების ფოტომორფოგენეზზე

დღის სინათლის ინტეგრალი (DLI) წარმოადგენს მცენარის ზედაპირის მიერ დღეში მიღებული ფოტოსინთეზური ფოტონების მთლიან რაოდენობას, რაც დაკავშირებულია სინათლის ინტენსივობასთან და სინათლის დროსთან.გაანგარიშების ფორმულა არის DLI (მოლ/მ2/დღე) = სინათლის ინტენსივობა [μmol/(m2•s)] × დღიური განათების დრო (სთ) × 3600 × 10-6.დაბალი სინათლის ინტენსივობის მქონე გარემოში მცენარეები რეაგირებენ დაბალ განათებაზე ღეროსა და კვანძთაშორის სიგრძის გახანგრძლივებით, მცენარის სიმაღლის, ფოთლის სიგრძისა და ფოთლის ფართობის გაზრდით და ფოთლის სისქის და წმინდა ფოტოსინთეზის სიჩქარის შემცირებით.სინათლის ინტენსივობის მატებასთან ერთად, მდოგვის გარდა, საგრძნობლად შემცირდა რუკოლას, კომბოსტოსა და კომბოსტოს ნერგების ჰიპოკოტილის სიგრძე და ღეროს გახანგრძლივება იმავე სინათლის ხარისხის პირობებში.ჩანს, რომ სინათლის გავლენა მცენარის ზრდასა და მორფოგენეზზე დაკავშირებულია სინათლის ინტენსივობასთან და მცენარეთა სახეობებთან.DLI-ის მატებასთან ერთად (8,64~28,8 მოლ/მ2/დღეში) კიტრის ნერგების მცენარის ტიპი გახდა მოკლე, ძლიერი და კომპაქტური, ხოლო ფოთლის სპეციფიკური წონა და ქლოროფილის შემცველობა თანდათან მცირდება.კიტრის ნერგების დათესვიდან 6-16 დღის შემდეგ ფოთლები და ფესვები გამშრა.წონა თანდათან მატულობდა და ზრდის ტემპი თანდათან აჩქარდა, მაგრამ დათესვიდან 16-21 დღის შემდეგ კიტრის ნერგების ფოთლებისა და ფესვების ზრდის ტემპი საგრძნობლად შემცირდა.გაძლიერებულმა DLI-მ ხელი შეუწყო კიტრის ნერგების ფოტოსინთეზის წმინდა სიჩქარეს, მაგრამ გარკვეული მნიშვნელობის შემდეგ, წმინდა ფოტოსინთეზის სიჩქარემ დაიწყო კლება.ამიტომ, შესაბამისი DLI-ს არჩევა და სხვადასხვა დამატებითი სინათლის სტრატეგიების მიღება ნერგების ზრდის სხვადასხვა ეტაპებზე შეიძლება შეამციროს ენერგიის მოხმარება.კიტრისა და პომიდვრის ნერგებში ხსნადი შაქრის და SOD ფერმენტის შემცველობა გაიზარდა DLI ინტენსივობის მატებასთან ერთად.როდესაც DLI ინტენსივობა გაიზარდა 7,47 მოლ/მ2/დღეში 11,26 მოლ/მ2/დღეში, ხსნადი შაქრისა და SOD ფერმენტის შემცველობა კიტრის ნერგებში გაიზარდა 81,03%-ით და 55,5%-ით შესაბამისად.იმავე DLI პირობებში, სინათლის ინტენსივობის მატებასთან და სინათლის დროის შემცირებასთან ერთად, პომიდვრის და კიტრის ნერგების PSII აქტივობა შეფერხდა და დაბალი განათების ინტენსივობისა და ხანგრძლივობის დამატებითი სინათლის სტრატეგიის არჩევა უფრო ხელსაყრელი იყო მაღალი ნერგების გაშენებისთვის. კიტრისა და პომიდვრის ნერგების ინდექსი და ფოტოქიმიური ეფექტურობა.

ნამყენი ნერგების წარმოებისას დაბალი განათების გარემომ შესაძლოა გამოიწვიოს ნამყენი ნერგების ხარისხის დაქვეითება და შეხორცების დროის გაზრდა.შესაბამისი სინათლის ინტენსივობა არა მხოლოდ შეუძლია გააძლიეროს ნამყენი სამკურნალო ადგილის შეკვრის უნარი და გააუმჯობესოს ძლიერი ნერგების ინდექსი, არამედ შეამციროს მდედრი ყვავილების კვანძის პოზიცია და გაზარდოს მდედრი ყვავილების რაოდენობა.მცენარეთა ქარხნებში, DLI 2,5-7,5 მოლ/მ2/დღეში საკმარისი იყო პომიდვრის ნამყენი ნერგების სამკურნალო საჭიროებების დასაკმაყოფილებლად.ნამყენი პომიდვრის ნერგების კომპაქტურობა და ფოთლის სისქე მნიშვნელოვნად გაიზარდა DLI ინტენსივობის მატებასთან ერთად.ეს გვიჩვენებს, რომ ნამყენი ნერგები შეხორცებისთვის არ საჭიროებს სინათლის მაღალ ინტენსივობას.ამიტომ, ენერგიის მოხმარებისა და დარგვის გარემოს გათვალისწინებით, შესაბამისი განათების ინტენსივობის არჩევა ხელს შეუწყობს ეკონომიკური სარგებლის გაუმჯობესებას.

3. LED განათების გარემოს გავლენა ბოსტნეულის ნერგების სტრესის წინააღმდეგობაზე

მცენარეები იღებენ გარე სინათლის სიგნალებს ფოტორეცეპტორების საშუალებით, რაც იწვევს მცენარეში სიგნალის მოლეკულების სინთეზს და დაგროვებას, რითაც იცვლება მცენარის ორგანოების ზრდა და ფუნქცია და საბოლოოდ აუმჯობესებს მცენარის წინააღმდეგობას სტრესის მიმართ.განათების განსხვავებულ ხარისხს აქვს გარკვეული ხელშემწყობი ეფექტი ნერგების სიცივის ტოლერანტობისა და მარილის ტოლერანტობის გაუმჯობესებაზე.მაგალითად, როდესაც პომიდვრის ნერგებს ამატებდნენ შუქს ღამით 4 საათის განმავლობაში, დამატებითი სინათლის გარეშე მკურნალობასთან შედარებით, თეთრი შუქი, წითელი შუქი, ლურჯი შუქი და წითელი და ლურჯი შუქი შეიძლება შეამციროს პომიდვრის ნერგების ელექტროლიტების გამტარიანობა და MDA შემცველობა. და გააუმჯობესოს სიცივის ტოლერანტობა.SOD-ის, POD-ისა და CAT-ის აქტივობა პომიდვრის ნერგებში 8:2 წითელ-ლურჯი თანაფარდობის დამუშავებისას მნიშვნელოვნად მაღალი იყო, ვიდრე სხვა სამკურნალო საშუალებებისა და მათ ჰქონდათ უფრო მაღალი ანტიოქსიდანტური უნარი და სიცივის ტოლერანტობა.

UV-B ეფექტი სოიოს ფესვების ზრდაზე ძირითადად აუმჯობესებს მცენარეთა სტრესის წინააღმდეგობას ფესვის NO და ROS შემცველობის გაზრდით, მათ შორის ჰორმონის სასიგნალო მოლეკულების ჩათვლით, როგორიცაა ABA, SA და JA, და აფერხებს ფესვების განვითარებას IAA-ს შემცველობის შემცირებით. , CTK და GA.UV-B-ს ფოტორეცეპტორი, UVR8, არა მხოლოდ ჩართულია ფოტომორფოგენეზის რეგულირებაში, არამედ მნიშვნელოვან როლს ასრულებს UV-B სტრესში.პომიდვრის ნერგებში, UVR8 შუამავალია ანთოციანინების სინთეზსა და დაგროვებაში, ხოლო UV კლიმატის მქონე ველური პომიდვრის ნერგები აუმჯობესებენ მათ უნარს გაუმკლავდნენ მაღალი ინტენსივობის UV-B სტრესს.თუმცა, UV-B-ის ადაპტაცია გვალვის სტრესთან, რომელიც გამოწვეულია Arabidopsis-ით, არ არის დამოკიდებული UVR8 გზაზე, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ UV-B მოქმედებს როგორც მცენარეთა დაცვის მექანიზმების სიგნალით გამოწვეული ჯვარედინი რეაქცია, ასე რომ, სხვადასხვა ჰორმონები ერთობლივად არიან განლაგებული. მონაწილეობს გვალვის სტრესის წინააღმდეგობის გაწევაში, ზრდის ROS-ის დაგროვების უნარს.

როგორც მცენარის ჰიპოკოტილის ან ღეროს გახანგრძლივება გამოწვეული FR-ით, ასევე მცენარეების ადაპტაცია ცივ სტრესთან, რეგულირდება მცენარეული ჰორმონებით.ამიტომ, FR-ით გამოწვეული „ჩრდილის თავიდან აცილების ეფექტი“ დაკავშირებულია მცენარეების ცივ ადაპტაციასთან.ექსპერიმენტატორებმა შეავსეს ქერის ნერგები გაღივებიდან 18 დღის შემდეგ 15°C-ზე 10 დღის განმავლობაში, გაცივდნენ 5°C-მდე + FR-ის დამატება 7 დღის განმავლობაში და დაადგინეს, რომ თეთრი სინათლის მკურნალობასთან შედარებით, FR აძლიერებს ქერის ნერგების ყინვაგამძლეობას.ამ პროცესს თან ახლავს ABA და IAA შემცველობის გაზრდა ქერის ნერგებში.15°C FR-ზე წინასწარ დამუშავებული ქერის ნერგების შემდგომი გადატანა 5°C-მდე და FR-ის გაგრძელება 7 დღის განმავლობაში, მოჰყვა მსგავს შედეგებს ზემოთ მოცემულ ორ მკურნალობასთან, მაგრამ შემცირებული ABA პასუხით.სხვადასხვა R:FR მნიშვნელობების მქონე მცენარეები აკონტროლებენ ფიტოჰორმონების (GA, IAA, CTK და ABA) ბიოსინთეზს, რომლებიც ასევე მონაწილეობენ მცენარის მარილის ტოლერანტობაში.მარილის სტრესის პირობებში, დაბალი თანაფარდობის R:FR სინათლის გარემოს შეუძლია გააუმჯობესოს პომიდვრის ნერგების ანტიოქსიდანტური და ფოტოსინთეზური შესაძლებლობები, შეამციროს ROS და MDA-ს გამომუშავება ნერგებში და გააუმჯობესოს მარილის ტოლერანტობა.როგორც მარილიანობის სტრესი, ასევე დაბალი R:FR მნიშვნელობა (R:FR=0.8) თრგუნავს ქლოროფილის ბიოსინთეზს, რაც შეიძლება დაკავშირებული იყოს PBG-ის ბლოკირებულ გარდაქმნასთან UroIII-ად ქლოროფილის სინთეზის გზაზე, ხოლო დაბალი R:FR გარემოს შეუძლია ეფექტურად შეამსუბუქოს მარილიანობა სტრესით გამოწვეული ქლოროფილის სინთეზის დარღვევა.ეს შედეგები მიუთითებს მნიშვნელოვან კორელაციაზე ფიტოქრომებსა და მარილის ტოლერანტობას შორის.

გარდა მსუბუქი გარემოსა, ბოსტნეულის ნერგების ზრდასა და ხარისხზე გავლენას ახდენს სხვა გარემო ფაქტორებიც.მაგალითად, CO2 კონცენტრაციის ზრდა გაზრდის სინათლის გაჯერების მაქსიმალურ მნიშვნელობას Pn (Pnmax), შეამცირებს სინათლის კომპენსაციის წერტილს და გააუმჯობესებს სინათლის გამოყენების ეფექტურობას.სინათლის ინტენსივობისა და CO2-ის კონცენტრაციის გაზრდა ხელს უწყობს ფოტოსინთეზური პიგმენტების შემცველობის გაუმჯობესებას, წყლის გამოყენების ეფექტურობას და ფერმენტების აქტივობას, რომლებიც დაკავშირებულია კალვინის ციკლთან, და ბოლოს მივაღწიოთ უფრო მაღალ ფოტოსინთეზურ ეფექტურობას და პომიდვრის ნერგების ბიომასის დაგროვებას.პომიდვრისა და წიწაკის ნერგების მშრალი წონა და კომპაქტურობა დადებითად იყო დაკავშირებული DLI-სთან და ტემპერატურის ცვლილებამ ასევე იმოქმედა ზრდაზე იმავე DLI მკურნალობის დროს.23~25℃ გარემო უფრო შესაფერისი იყო პომიდვრის ნერგების გასაზრდელად.ტემპერატურისა და სინათლის პირობების მიხედვით, მკვლევარებმა შეიმუშავეს მეთოდი წიწაკის შედარებით ზრდის ტემპის პროგნოზირებისთვის, ბატის განაწილების მოდელზე დაყრდნობით, რომელიც შეიძლება უზრუნველყოს სამეცნიერო ხელმძღვანელობით წიწაკის ნამყენი ნერგების წარმოების გარემოსდაცვითი რეგულირებისთვის.

ამიტომ, წარმოებაში სინათლის რეგულირების სქემის შემუშავებისას გასათვალისწინებელია არა მხოლოდ სინათლის გარემოს ფაქტორები და მცენარეთა სახეობები, არამედ კულტივირებისა და მართვის ფაქტორები, როგორიცაა ნერგების კვება და წყლის მართვა, გაზის გარემო, ტემპერატურა და ნერგების ზრდის ეტაპი.

4. პრობლემები და პერსპექტივები

ჯერ ერთი, ბოსტნეულის ნერგების სინათლის რეგულირება დახვეწილი პროცესია და ქარხნის გარემოში სხვადასხვა ტიპის ბოსტნეულის ნერგებზე სხვადასხვა განათების პირობების ზემოქმედება დეტალურად უნდა იყოს გაანალიზებული.ეს ნიშნავს, რომ მაღალი ეფექტურობის და მაღალი ხარისხის ნერგების წარმოების მიზნის მისაღწევად საჭიროა უწყვეტი კვლევა მომწიფებული ტექნიკური სისტემის ჩამოსაყალიბებლად.

მეორეც, მიუხედავად იმისა, რომ LED სინათლის წყაროს ენერგიის გამოყენების მაჩვენებელი შედარებით მაღალია, მცენარეთა განათებისთვის ენერგიის მოხმარება არის ენერგიის ძირითადი მოხმარება ხელოვნური სინათლის გამოყენებით ნერგების გაშენებისთვის.ქარხნების ქარხნების უზარმაზარი ენერგიის მოხმარება ჯერ კიდევ ქარხნების ქარხნების განვითარებას ზღუდავს.

დაბოლოს, სოფლის მეურნეობაში მცენარეთა განათების ფართო გამოყენების გამო, მომავალში მოსალოდნელია, რომ LED მცენარეული განათების ღირებულება მნიშვნელოვნად შემცირდება;პირიქით, შრომის ხარჯების ზრდა, განსაკუთრებით პოსტეპიდემიურ ეპოქაში, მუშახელის ნაკლებობა აუცილებლად ხელს შეუწყობს წარმოების მექანიზაციისა და ავტომატიზაციის პროცესს.მომავალში, ხელოვნური ინტელექტის საფუძველზე საკონტროლო მოდელები და ინტელექტუალური წარმოების მოწყობილობა გახდება ბოსტნეულის ნერგების წარმოების ერთ-ერთი ძირითადი ტექნოლოგია და გააგრძელებს მცენარეთა ქარხნის ნერგების ტექნოლოგიის განვითარებას.

ავტორები: Jiehui Tan, Houcheng Liu
სტატიის წყარო: Wechat ანგარიში სოფლის მეურნეობის საინჟინრო ტექნოლოგიების (სათბურის მებაღეობა)