الخلاصة: شتلات الخضر هي الخطوة الأولى في إنتاج الخضر ، وجودة الشتلات مهمة جداً للمحصول وجودة الخضار بعد الزراعة.مع التنقيح المستمر لتقسيم العمل في صناعة الخضروات ، شكلت شتلات الخضروات تدريجياً سلسلة صناعية مستقلة وخدمت إنتاج الخضروات.تتأثر طرق الشتلات التقليدية بالطقس السيئ ، وتواجه حتماً العديد من التحديات مثل بطء نمو الشتلات ، ونمو الساقين ، والآفات والأمراض.للتعامل مع الشتلات الطويلة ، يستخدم العديد من المزارعين التجاريين منظمات النمو.ومع ذلك ، هناك مخاطر من صلابة الشتلات وسلامة الأغذية وتلوث البيئة باستخدام منظمات النمو.بالإضافة إلى طرق التحكم الكيميائي ، على الرغم من أن التحفيز الميكانيكي والتحكم في درجة الحرارة والماء يمكن أن يلعب أيضًا دورًا في منع النمو الطويل للشتلات ، إلا أنها أقل ملاءمة وفعالية إلى حد ما.تحت تأثير وباء Covid-19 العالمي الجديد ، أصبحت مشاكل صعوبات إدارة الإنتاج الناجمة عن نقص العمالة وارتفاع تكاليف العمالة في صناعة الشتلات أكثر بروزًا.

مع تطور تكنولوجيا الإضاءة ، فإن استخدام الضوء الاصطناعي في تربية شتلات الخضروات يتميز بكفاءة الشتلات العالية ، وتقليل الآفات والأمراض ، وسهولة التوحيد القياسي.مقارنة بمصادر الإضاءة التقليدية ، يتميز الجيل الجديد من مصادر الضوء LED بخصائص توفير الطاقة والكفاءة العالية والعمر الطويل وحماية البيئة والمتانة وصغر الحجم والإشعاع الحراري المنخفض وسعة الطول الموجي الصغيرة.يمكنها صياغة الطيف المناسب وفقًا لاحتياجات النمو والتطور للشتلات في بيئة مصانع النباتات ، والتحكم بدقة في العملية الفسيولوجية والتمثيل الغذائي للشتلات ، في نفس الوقت ، مما يساهم في إنتاج شتلات نباتية خالية من التلوث وموحدة وسريعة ويقصر دورة الشتلات.في جنوب الصين ، يستغرق الأمر حوالي 60 يومًا لزراعة شتلات الفلفل والطماطم (3-4 أوراق حقيقية) في الصوبات البلاستيكية ، وحوالي 35 يومًا لشتلات الخيار (3-5 أوراق حقيقية).في ظل ظروف المصنع ، يستغرق زراعة شتلات الطماطم 17 يومًا فقط و 25 يومًا لشتلات الفلفل في ظل ظروف فترة ضوئية تبلغ 20 ساعة و PPF من 200-300 ميكرولتر / (م 2 • ث).بالمقارنة مع طريقة زراعة الشتلات التقليدية في الدفيئة ، أدى استخدام طريقة زراعة شتلات نبات LED في مصنع LED إلى تقصير دورة نمو الخيار بشكل ملحوظ بمقدار 15-30 يومًا ، وزاد عدد الأزهار النسائية والفاكهة لكل نبات بنسبة 33.8٪ و 37.3٪ على التوالي ، وزاد أعلى محصول بنسبة 71.44٪.

من حيث كفاءة استخدام الطاقة ، فإن كفاءة استخدام الطاقة في المصانع أعلى من الصوبات الزجاجية من نوع Venlo على نفس خط العرض.على سبيل المثال ، في مصنع نباتي سويدي ، يلزم 1411 ميجا جول لإنتاج 1 كجم من المادة الجافة من الخس ، بينما يلزم 1699 ميجا جول في الدفيئة.ومع ذلك ، إذا تم حساب الكهرباء المطلوبة لكل كيلوغرام من المادة الجافة للخس ، فإن المصنع يحتاج إلى 247 كيلوواط / ساعة لإنتاج 1 كجم من الوزن الجاف للخس ، بينما تتطلب البيوت البلاستيكية في السويد وهولندا والإمارات العربية المتحدة 182 كيلو وات. h و 70 kW · h و 111 kW · h على التوالي.

في الوقت نفسه ، في مصنع المصنع ، يمكن أن يؤدي استخدام أجهزة الكمبيوتر والمعدات الأوتوماتيكية والذكاء الاصطناعي وغيرها من التقنيات إلى التحكم بدقة في الظروف البيئية المناسبة لزراعة الشتلات ، والتخلص من قيود ظروف البيئة الطبيعية ، وتحقيق الذكاء ، الإنتاج الميكانيكي والمستقر السنوي لإنتاج الشتلات.في السنوات الأخيرة ، تم استخدام شتلات المصانع في الإنتاج التجاري للخضروات الورقية وخضروات الفاكهة والمحاصيل الاقتصادية الأخرى في اليابان وكوريا الجنوبية وأوروبا والولايات المتحدة ودول أخرى.لا تزال الاستثمارات الأولية المرتفعة لمصانع المصانع ، وتكاليف التشغيل المرتفعة ، والاستهلاك الضخم لطاقة النظام تمثل الاختناقات التي تحد من ترويج تكنولوجيا زراعة الشتلات في مصانع المصانع الصينية.لذلك ، من الضروري مراعاة متطلبات الإنتاجية العالية وتوفير الطاقة من حيث استراتيجيات إدارة الضوء ، وإنشاء نماذج نمو الخضروات ، ومعدات التشغيل الآلي لتحسين الفوائد الاقتصادية.

في هذه المقالة ، تمت مراجعة تأثير بيئة ضوء LED على نمو وتطور شتلات الخضروات في مصانع النباتات في السنوات الأخيرة ، مع نظرة مستقبلية لاتجاه البحث في تنظيم الإضاءة للشتلات النباتية في مصانع النباتات.

1. تأثير البيئة الخفيفة على نمو وتطور شتلات الخضر

كواحد من العوامل البيئية الأساسية لنمو النبات وتطوره ، فإن الضوء ليس فقط مصدر طاقة للنباتات لإجراء عملية التمثيل الضوئي ، ولكنه أيضًا إشارة رئيسية تؤثر على التكوين الضوئي للنبات.تستشعر النباتات اتجاه الإشارة وطاقتها وجودة الضوء من خلال نظام الإشارات الضوئية ، وتنظم نموها وتطورها ، وتستجيب لوجود أو غياب ، وطول الموجة ، وكثافة ومدة الضوء.تشتمل المستقبلات الضوئية النباتية المعروفة حاليًا على ثلاث فئات على الأقل: phytochromes (PHYA ~ PHYE) التي تستشعر الضوء الأحمر والبعد الأحمر (FR) ، الكريبتوكروميس (CRY1 و CRY2) التي تستشعر اللون الأزرق والأشعة فوق البنفسجية A ، والعناصر (Phot1 و Phot2) ، مستقبلات UV-B UVR8 التي تستشعر UV-B.تشارك هذه المستقبلات الضوئية في التعبير عن الجينات ذات الصلة وتنظمها ، ثم تنظم أنشطة الحياة مثل إنبات بذور النبات ، والتشكل الضوئي ، ووقت الإزهار ، وتوليف وتراكم المستقلبات الثانوية ، وتحمل الضغوط الحيوية وغير الحيوية.

2. تأثير بيئة ضوء LED على التأسيس الضوئي للشتلات النباتية

2.1 تأثيرات جودة الضوء المختلفة على التكوُّن الضوئي لشتلات الخضر

تتمتع المناطق الحمراء والزرقاء من الطيف بكفاءات كمومية عالية لعملية التمثيل الضوئي لأوراق النبات.ومع ذلك ، فإن التعرض الطويل الأمد لأوراق الخيار للضوء الأحمر النقي سوف يضر بالنظام الضوئي ، مما يؤدي إلى ظاهرة "متلازمة الضوء الأحمر" مثل استجابة الثغور المتوقفة ، وانخفاض القدرة على التمثيل الضوئي وكفاءة استخدام النيتروجين ، وتأخر النمو.في حالة شدة الإضاءة المنخفضة (100 ± 5 ميكرول / (m2 • s)) ، يمكن للضوء الأحمر النقي أن يتلف البلاستيدات الخضراء لكل من أوراق الخيار الصغيرة والناضجة ، ولكن تم استرداد البلاستيدات الخضراء التالفة بعد تغييرها من الضوء الأحمر النقي للضوء الأحمر والأزرق (R: B = 7: 3).على العكس من ذلك ، عندما تحولت نباتات الخيار من بيئة الضوء الأحمر والأزرق إلى بيئة الضوء الأحمر النقي ، لم تنخفض كفاءة التمثيل الضوئي بشكل كبير ، مما يدل على القدرة على التكيف مع بيئة الضوء الأحمر.من خلال التحليل المجهري الإلكتروني لبنية أوراق شتلات الخيار المصابة "بمتلازمة الضوء الأحمر" ، وجد المجربون أن عدد البلاستيدات الخضراء ، وحجم حبيبات النشا ، وسمك الحبيبات في الأوراق تحت الضوء الأحمر النقي كانت أقل بكثير من تلك الموجودة تحت الضوء الأحمر النقي. العلاج بالضوء الأبيض.يعمل تدخل الضوء الأزرق على تحسين البنية التحتية الدقيقة وخصائص التمثيل الضوئي للبلاستيدات الخضراء في الخيار ويزيل التراكم المفرط للعناصر الغذائية.بالمقارنة مع الضوء الأبيض والضوء الأحمر والأزرق ، شجع الضوء الأحمر النقي على استطالة hypocotyl وتوسع النبتة في شتلات الطماطم ، مما أدى إلى زيادة كبيرة في ارتفاع النبات ومساحة الأوراق ، ولكن قلل بشكل كبير من قدرة التمثيل الضوئي ، وقلل محتوى Rubisco والكفاءة الضوئية الكيميائية ، وزاد بشكل ملحوظ تبديد الحرارة.يمكن ملاحظة أن الأنواع المختلفة من النباتات تستجيب بشكل مختلف لنفس جودة الضوء ، ولكن بالمقارنة مع الضوء أحادي اللون ، تتمتع النباتات بكفاءة أعلى في التمثيل الضوئي ونمو أكثر قوة في بيئة الضوء المختلط.

أجرى الباحثون الكثير من الأبحاث حول تحسين مزيج جودة الضوء لشتلات الخضروات.تحت نفس شدة الضوء ، مع زيادة نسبة الضوء الأحمر ، تم تحسين ارتفاع النبات والوزن الطازج لشتلات الطماطم والخيار بشكل كبير ، وكان العلاج بنسبة أحمر إلى أزرق 3: 1 أفضل تأثير ؛على العكس من ذلك ، فإن النسبة العالية من الضوء الأزرق تثبط نمو شتلات الطماطم والخيار ، والتي كانت قصيرة ومضغوطة ، ولكنها زادت من محتوى المادة الجافة والكلوروفيل في براعم الشتلات.لوحظت أنماط مماثلة في المحاصيل الأخرى ، مثل الفلفل والبطيخ.بالإضافة إلى ذلك ، بالمقارنة مع الضوء الأبيض والضوء الأحمر والأزرق (R: B = 3: 1) لم يحسن فقط بشكل كبير سماكة الأوراق ومحتوى الكلوروفيل وكفاءة التمثيل الضوئي وكفاءة نقل الإلكترون لشتلات الطماطم ، ولكن أيضًا مستويات التعبير عن الإنزيمات ذات الصلة بالنسبة لدورة كالفين ، تم أيضًا تحسين المحتوى النباتي للنمو وتراكم الكربوهيدرات بشكل ملحوظ.بمقارنة نسبتي الضوء الأحمر والأزرق (R: B = 2: 1 ، 4: 1) ، كانت النسبة الأعلى من الضوء الأزرق أكثر ملاءمة للحث على تكوين أزهار أنثوية في شتلات الخيار وتسريع وقت ازدهار الأزهار الأنثوية .على الرغم من أن النسب المختلفة للضوء الأحمر والأزرق لم يكن لها تأثير معنوي على محصول الوزن الطازج لشتلات اللفت والجرجير والخردل ، إلا أن النسبة العالية من الضوء الأزرق (30٪ ضوء أزرق) قللت بشكل كبير من طول الهايبوكوتيل ومساحة الفلقة في اللفت. وشتلات الخردل ، بينما تعمق لون الفلقة.لذلك ، في إنتاج الشتلات ، يمكن أن تؤدي الزيادة المناسبة في نسبة الضوء الأزرق إلى تقصير تباعد العقدة ومساحة أوراق الشتلات بشكل كبير ، وتعزيز الامتداد الجانبي للشتلات ، وتحسين مؤشر قوة الشتلات ، مما يؤدي إلى زراعة شتلات قوية.في حالة بقاء شدة الضوء دون تغيير ، أدت زيادة الضوء الأخضر في الضوء الأحمر والأزرق إلى تحسن كبير في الوزن الطازج ومساحة الأوراق وارتفاع نبات شتلات الفلفل الحلو.مقارنة بالمصباح الفلوري الأبيض التقليدي ، في ظل ظروف الضوء الأحمر والأخضر والأزرق (R3: G2: B5) ، تم تحسين Y [II] و qP و ETR لشتلات طماطم Okagi No. 1 بشكل ملحوظ.أدى تكميل ضوء الأشعة فوق البنفسجية (100 ميكرولتر / (م 2 ث) ضوء أزرق + 7٪ من الأشعة فوق البنفسجية - أ) إلى ضوء أزرق نقي إلى تقليل سرعة استطالة الجذع للجرجير والخردل بشكل كبير ، في حين أن مكملات FR كانت عكس ذلك.يوضح هذا أيضًا أنه بالإضافة إلى الضوء الأحمر والأزرق ، تلعب صفات الضوء الأخرى أيضًا دورًا مهمًا في عملية نمو النبات وتطوره.على الرغم من أن الأشعة فوق البنفسجية ولا FR هي مصدر الطاقة لعملية التمثيل الضوئي ، إلا أن كلاهما يشارك في التكوين الضوئي للنبات.ضوء الأشعة فوق البنفسجية عالي الكثافة ضار بالحمض النووي والبروتينات النباتية ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، فإن ضوء الأشعة فوق البنفسجية ينشط استجابات الإجهاد الخلوي ، مما يتسبب في تغيرات في نمو النبات ، وتشكله وتطوره للتكيف مع التغيرات البيئية.أظهرت الدراسات أن R / FR المنخفض يؤدي إلى استجابات تجنب الظل في النباتات ، مما يؤدي إلى تغيرات شكلية في النباتات ، مثل استطالة الساق ، وترقق الأوراق ، وانخفاض إنتاجية المادة الجافة.الساق النحيلة ليست سمة نمو جيدة لزراعة شتلات قوية.بالنسبة لشتلات الخضروات الورقية والفاكهة العامة ، فإن الشتلات الصلبة والمضغوطة والمرنة ليست عرضة لمشاكل أثناء النقل والغرس.

يمكن للأشعة فوق البنفسجية - أ أن تجعل نباتات شتلات الخيار أقصر وأكثر إحكاما ، ولا يختلف المحصول بعد الزرع بشكل كبير عن محصول الشاهد ؛في حين أن للأشعة فوق البنفسجية - باء تأثير مثبط أكثر أهمية ، وتأثير خفض الغلة بعد الزرع ليس معنويًا.أشارت دراسات سابقة إلى أن الأشعة فوق البنفسجية - أ تثبط نمو النبات وتجعله قزمًا.ولكن هناك أدلة متزايدة على أن وجود الأشعة فوق البنفسجية - أ ، بدلاً من كبت الكتلة الحيوية للمحاصيل ، يعززها بالفعل.بالمقارنة مع الضوء الأحمر والأبيض الأساسي (R: W = 2: 3 ، PPFD هو 250 ميكرولتر / (م 2 · ث)) ، الشدة الإضافية في الضوء الأحمر والأبيض هي 10 وات / م 2 (حوالي 10 ميكرولتر / (م 2 · ق) أدت الأشعة فوق البنفسجية - أ في اللفت إلى زيادة كبيرة في الكتلة الحيوية ، وطول السطح الداخلي ، وقطر الساق ، وعرض مظلة النبات لشتلات اللفت ، ولكن تم إضعاف تأثير التعزيز عندما تجاوزت كثافة الأشعة فوق البنفسجية 10 وات / م 2.يمكن أن تزيد مكملات UV-A اليومية لمدة ساعتين (0.45 J / (m2 • s)) بشكل كبير من ارتفاع النبات ومنطقة النبتة والوزن الطازج لشتلات الطماطم "Oxheart" ، مع تقليل محتوى H2O2 في شتلات الطماطم.يمكن ملاحظة أن المحاصيل المختلفة تستجيب بشكل مختلف للأشعة فوق البنفسجية ، والتي قد تكون مرتبطة بحساسية المحاصيل للأشعة فوق البنفسجية.

لزراعة الشتلات المطعمة ، يجب زيادة طول الساق بشكل مناسب لتسهيل تطعيم الجذر.كان للشدة المختلفة لـ FR تأثيرات مختلفة على نمو شتلات الطماطم والفلفل والخيار والقرع والبطيخ.أدت إضافة 18.9 ميكرومول / (م 2 • ث) من FR في الضوء الأبيض البارد إلى زيادة كبيرة في طول hypocotyl وقطر ساق شتلات الطماطم والفلفل ؛كان FR من 34.1 ميكرول / (م 2 • ث) أفضل تأثير على تعزيز طول hypocotyl وقطر الساق لشتلات الخيار والقرع والبطيخ.كان لـ FR عالي الكثافة (53.4 ميكرول / (m2 • s)) أفضل تأثير على هذه الخضروات الخمس.لم يعد طول hypocotyl وقطر ساق الشتلات يزدادان بشكل ملحوظ ، وبدأا في إظهار اتجاه هبوطي.انخفض الوزن الطازج لشتلات الفلفل بشكل كبير ، مما يشير إلى أن قيم تشبع FR للشتلات النباتية الخمسة كانت جميعها أقل من 53.4 ميكرولتر / (م 2 • ث) ، وكانت قيمة FR أقل بكثير من قيمة FR.تختلف التأثيرات على نمو شتلات الخضروات المختلفة أيضًا.

2.2 تأثيرات التكامل مع ضوء النهار المختلف على التكوُّن الضوئي لشتلات الخضر

يمثل Daylight Integral (DLI) إجمالي كمية فوتونات التمثيل الضوئي التي يتلقاها سطح النبات في اليوم ، والتي ترتبط بكثافة الضوء ووقت الضوء.صيغة الحساب هي DLI (mol / m2 / day) = شدة الضوء [μmol / (m2 • s)] × زمن الضوء اليومي (h) × 3600 × 10-6.في بيئة ذات كثافة إضاءة منخفضة ، تستجيب النباتات لبيئة الإضاءة المنخفضة عن طريق استطالة طول الساق وطول السيقان ، وزيادة ارتفاع النبات ، وطول السيقان ، ومساحة الأوراق ، وتقليل سماكة الأوراق ومعدل التمثيل الضوئي الصافي.مع زيادة شدة الضوء ، باستثناء الخردل ، انخفض طول الهايبوكوتيل واستطالة ساق الجرجير والكرنب واللفت تحت نفس جودة الضوء بشكل ملحوظ.يمكن ملاحظة أن تأثير الضوء على نمو النبات وتكوينه مرتبط بكثافة الضوء وأنواع النباتات.مع زيادة DLI (8.64 ~ 28.8 مول / م 2 / يوم) ، أصبح نوع نبات شتلات الخيار قصيرًا وقويًا ومضغوطًا ، وانخفض وزن الورقة المحدد ومحتوى الكلوروفيل تدريجيًا.بعد 6 إلى 16 يومًا من بذر شتلات الخيار ، جفت الأوراق والجذور.زاد الوزن تدريجيًا ، وتسارع معدل النمو تدريجيًا ، ولكن بعد 16 إلى 21 يومًا من الزراعة ، انخفض معدل نمو أوراق وجذور شتلات الخيار بشكل ملحوظ.عزز المؤشر المرتبط بالصرف المحسن معدل التمثيل الضوئي الصافي لشتلات الخيار ، ولكن بعد قيمة معينة ، بدأ معدل التمثيل الضوئي الصافي في الانخفاض.لذلك ، فإن اختيار المؤشر المرتبط بالصرف المناسب واعتماد استراتيجيات إضاءة تكميلية مختلفة في مراحل نمو مختلفة للشتلات يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة.زاد محتوى السكر الذائب وإنزيم SOD في شتلات الخيار والطماطم مع زيادة كثافة DLI.عندما زادت كثافة المؤشر المرتبط بالصرف من 7.47 مول / م 2 / يوم إلى 11.26 مول / م 2 / يوم ، زاد محتوى السكر الذائب وإنزيم SOD في شتلات الخيار بنسبة 81.03٪ و 55.5٪ على التوالي.في ظل نفس ظروف المؤشر ، مع زيادة شدة الضوء وتقصير وقت الضوء ، تم تثبيط نشاط PSII لشتلات الطماطم والخيار ، وكان اختيار إستراتيجية إضاءة تكميلية ذات كثافة إضاءة منخفضة ومدة طويلة أكثر ملاءمة لزراعة شتلة عالية المؤشر والكفاءة الكيميائية الضوئية لشتلات الخيار والطماطم.

في إنتاج الشتلات المطعمة ، قد تؤدي بيئة الإضاءة المنخفضة إلى انخفاض جودة الشتلات المطعمة وزيادة وقت الشفاء.لا يمكن لشدة الضوء المناسبة أن تعزز فقط قدرة الربط لموقع الشفاء المطعمة وتحسن مؤشر الشتلات القوية ، ولكن أيضًا تقلل من موضع عقدة الأزهار الأنثوية وتزيد من عدد الأزهار الأنثوية.في المصانع النباتية ، كان المؤشر المرتبط بالصنف 2.5-7.5 مول / م 2 / يوم كافياً لتلبية الاحتياجات العلاجية لشتلات الطماطم المطعمة.زاد انضغاط وسماكة الأوراق لشتلات الطماطم المطعمة بشكل ملحوظ مع زيادة كثافة المؤشر.هذا يدل على أن الشتلات المطعمة لا تتطلب شدة إضاءة عالية للشفاء.لذلك ، مع الأخذ في الاعتبار استهلاك الطاقة وبيئة الزراعة ، فإن اختيار شدة الإضاءة المناسبة سيساعد في تحسين الفوائد الاقتصادية.

3. تأثيرات بيئة ضوء LED على مقاومة الإجهاد للشتلات النباتية

تتلقى النباتات إشارات ضوئية خارجية من خلال المستقبلات الضوئية ، مما يتسبب في تخليق وتراكم جزيئات الإشارة في النبات ، وبالتالي تغيير نمو ووظيفة أعضاء النبات ، وفي النهاية تحسين مقاومة النبات للإجهاد.جودة الضوء المختلفة لها تأثير ترويجي معين على تحسين تحمل الشتلات للبرودة وتحمل الملح.على سبيل المثال ، عندما يتم استكمال شتلات الطماطم بالضوء لمدة 4 ساعات في الليل ، مقارنة بالعلاج بدون ضوء إضافي ، يمكن للضوء الأبيض والضوء الأحمر والضوء الأزرق والضوء الأحمر والأزرق أن يقلل من نفاذية الإلكتروليت ومحتوى MDA لشتلات الطماطم ، وتحسين تحمل البرد.كانت أنشطة SOD و POD و CAT في شتلات الطماطم تحت المعاملة بنسبة 8: 2 الأحمر والأزرق أعلى بكثير من تلك المستخدمة في العلاجات الأخرى ، وكان لديهم قدرة عالية على مضادات الأكسدة وتحمل البرد.

إن تأثير الأشعة فوق البنفسجية على نمو جذر فول الصويا هو بشكل أساسي لتحسين مقاومة إجهاد النبات عن طريق زيادة محتوى جذر NO و ROS ، بما في ذلك جزيئات إشارات الهرمونات مثل ABA و SA و JA ، وتثبيط نمو الجذور عن طريق تقليل محتوى IAA و CTK و GA.لا يشارك المستقبل الضوئي للأشعة فوق البنفسجية UV-B ، UVR8 ، فقط في تنظيم التكوُّن الضوئي ، ولكنه يلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في إجهاد الأشعة فوق البنفسجية - باء.في شتلات الطماطم ، يتوسط UVR8 في تخليق وتراكم الأنثوسيانين ، وتحسن شتلات الطماطم البرية المتأقلمة مع الأشعة فوق البنفسجية من قدرتها على التعامل مع إجهاد UV-B عالي الكثافة.ومع ذلك ، فإن تكيف الأشعة فوق البنفسجية - باء مع إجهاد الجفاف الناجم عن نبات الأرابيدوبسيس لا يعتمد على مسار UVR8 ، مما يشير إلى أن الأشعة فوق البنفسجية - باء تعمل كاستجابة متقاطعة ناتجة عن إشارات لآليات دفاع النبات ، بحيث تكون مجموعة متنوعة من الهرمونات مشتركة. تشارك في مقاومة إجهاد الجفاف ، مما يزيد من قدرة الكسح ROS.

يتم تنظيم كل من استطالة hypocotyl النبات أو الساق الناجم عن FR وتكيف النباتات مع الإجهاد البارد بواسطة الهرمونات النباتية.لذلك ، يرتبط "تأثير تجنب الظل" الناجم عن FR بالتكيف البارد للنباتات.استكمل المجربون شتلات الشعير بعد 18 يومًا من إنباتها عند 15 درجة مئوية لمدة 10 أيام ، وتبريدها إلى 5 درجات مئوية + مكمل FR لمدة 7 أيام ، ووجدوا أنه مقارنة بمعالجة الضوء الأبيض ، عززت FR مقاومة الصقيع لشتلات الشعير.هذه العملية مصحوبة بزيادة محتوى ABA و IAA في شتلات الشعير.أدى النقل اللاحق لشتلات الشعير المعالجة بـ 15 درجة مئوية إلى 5 درجات مئوية واستمرار مكملات FR لمدة 7 أيام إلى نتائج مماثلة للمعالجتين المذكورتين أعلاه ، ولكن مع انخفاض استجابة ABA.النباتات ذات قيم R: FR المختلفة تتحكم في التخليق الحيوي للهرمونات النباتية (GA ، IAA ، CTK ، ABA) ، والتي تشارك أيضًا في تحمل ملح النبات.تحت ضغط الملح ، يمكن لبيئة الضوء ذات النسبة المنخفضة R: FR تحسين القدرة المضادة للأكسدة والتمثيل الضوئي لشتلات الطماطم ، وتقليل إنتاج ROS و MDA في الشتلات ، وتحسين تحمل الملح.أدى كل من إجهاد الملوحة وقيمة R: FR المنخفضة (R: FR = 0.8) إلى تثبيط التخليق الحيوي للكلوروفيل ، والذي قد يكون مرتبطًا بالتحويل المحظور لـ PBG إلى UroIII في مسار تخليق الكلوروفيل ، في حين أن بيئة R: FR المنخفضة يمكن أن تخفف بشكل فعال الملوحة الناتج عن الإجهاد ضعف تخليق الكلوروفيل.تشير هذه النتائج إلى وجود علاقة معنوية بين فيتوكروميس وتحمل الملح.

بالإضافة إلى البيئة الخفيفة ، تؤثر العوامل البيئية الأخرى أيضًا على نمو وجودة شتلات الخضروات.على سبيل المثال ، ستؤدي زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون إلى زيادة الحد الأقصى لقيمة تشبع الضوء Pn (Pnmax) ، وتقليل نقطة تعويض الضوء ، وتحسين كفاءة استخدام الضوء.تساعد زيادة شدة الضوء وتركيز ثاني أكسيد الكربون على تحسين محتوى أصباغ التمثيل الضوئي ، وكفاءة استخدام المياه وأنشطة الإنزيمات المتعلقة بدورة كالفين ، وأخيراً تحقيق كفاءة أعلى في التمثيل الضوئي وتراكم الكتلة الحيوية لشتلات الطماطم.ارتبط الوزن الجاف والاكتناز لشتلات الطماطم والفلفل بشكل إيجابي مع DLI ، كما أثر تغير درجة الحرارة أيضًا على النمو تحت نفس معالجة المؤشر.كانت بيئة 23 ~ 25 ℃ أكثر ملاءمة لنمو شتلات الطماطم.وفقًا لظروف درجة الحرارة والضوء ، طور الباحثون طريقة للتنبؤ بمعدل النمو النسبي للفلفل بناءً على نموذج توزيع الخفافيش ، والذي يمكن أن يوفر إرشادات علمية للتنظيم البيئي لإنتاج شتلات الفلفل المطعمة.

لذلك ، عند تصميم مخطط تنظيم الضوء في الإنتاج ، لا ينبغي فقط مراعاة عوامل البيئة الخفيفة وأنواع النباتات ، ولكن أيضًا عوامل الزراعة والإدارة مثل تغذية الشتلات وإدارة المياه ، وبيئة الغاز ، ودرجة الحرارة ، ومرحلة نمو الشتلات.

4. مشاكل وتوقعات

أولاً ، يعد التنظيم الخفيف للشتلات النباتية عملية معقدة ، ويجب تحليل تأثيرات ظروف الإضاءة المختلفة على أنواع مختلفة من شتلات الخضروات في بيئة مصنع النبات بالتفصيل.هذا يعني أنه لتحقيق هدف إنتاج الشتلات عالي الكفاءة والجودة ، فإن الاستكشاف المستمر مطلوب لإنشاء نظام تقني ناضج.

ثانيًا ، على الرغم من أن معدل استخدام الطاقة لمصدر ضوء LED مرتفع نسبيًا ، فإن استهلاك الطاقة لإضاءة المصنع هو استهلاك الطاقة الرئيسي لزراعة الشتلات باستخدام الضوء الاصطناعي.لا يزال الاستهلاك الهائل للطاقة في المصانع يمثل عنق الزجاجة الذي يعيق تطوير المصانع.

أخيرًا ، مع التطبيق الواسع لإضاءة المصنع في الزراعة ، من المتوقع أن تنخفض تكلفة مصابيح LED للنباتات بشكل كبير في المستقبل ؛على العكس من ذلك ، فإن الزيادة في تكاليف العمالة ، خاصة في حقبة ما بعد الوباء ، ونقص العمالة لا بد أن يعزز عملية ميكنة وأتمتة الإنتاج.في المستقبل ، ستصبح نماذج التحكم القائمة على الذكاء الاصطناعي ومعدات الإنتاج الذكية إحدى التقنيات الأساسية لإنتاج شتلات الخضروات ، وستستمر في تعزيز تطوير تكنولوجيا شتلات المصنع.

المؤلفون: Jiehui Tan، Houcheng Liu
مصدر المقال: حساب Wechat لتكنولوجيا الهندسة الزراعية (البستنة الدفيئة)