Хураангуй: Хүнсний ногооны суулгац нь хүнсний ногооны үйлдвэрлэлийн эхний алхам бөгөөд суулгацын чанар нь тариалалтын дараах хүнсний ногооны ургац, чанарт маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хүнсний ногооны салбарын хөдөлмөрийн хуваарилалтыг тасралтгүй сайжруулснаар хүнсний ногооны суулгац аажмаар бие даасан үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээг бий болгож, хүнсний ногооны үйлдвэрлэлд үйлчилдэг болсон. Цаг агаарын таагүй байдлаас болж уламжлалт суулгацын аргууд нь суулгацын удаан өсөлт, хөлтэй ургалт, хортон шавьж, өвчин зэрэг олон бэрхшээлтэй тулгардаг. Хөлтэй суулгацтай тэмцэхийн тулд олон арилжааны тариалагчид өсөлтийн зохицуулагч ашигладаг. Гэсэн хэдий ч өсөлтийн зохицуулагчийг ашигласнаар суулгацын хатуурал, хүнсний аюулгүй байдал, хүрээлэн буй орчны бохирдол зэрэг эрсдэлүүд байдаг. Химийн хяналтын аргуудаас гадна механик өдөөлт, температур, усны хяналт нь суулгацын хөлтэй ургалтыг зогсооход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг боловч тэдгээр нь арай бага тохиромжтой, үр дүнтэй байдаг. Дэлхий даяарх шинэ Ковид-19 цар тахлын нөлөөгөөр суулгацын салбарт хөдөлмөрийн хомсдол, хөдөлмөрийн зардал нэмэгдэж байгаагаас үүдэлтэй үйлдвэрлэлийн менежментийн бэрхшээлүүд улам бүр тод илэрч байна.

Гэрэлтүүлгийн технологи хөгжихийн хэрээр хүнсний ногооны суулгац ургуулахад хиймэл гэрэл ашиглах нь суулгацын өндөр үр ашиг, хортон шавьж, өвчин багатай, стандартчилал хялбар байх зэрэг давуу талуудтай. Уламжлалт гэрлийн эх үүсвэртэй харьцуулахад шинэ үеийн LED гэрлийн эх үүсвэрүүд нь эрчим хүч хэмнэх, өндөр үр ашигтай, урт наслалттай, байгаль орчныг хамгаалах, бат бөх, жижиг хэмжээтэй, дулааны цацраг багатай, долгионы урт багатай зэрэг шинж чанартай. Энэ нь ургамлын үйлдвэрийн орчинд суулгацын өсөлт, хөгжлийн хэрэгцээнд нийцүүлэн зохих спектрийг боловсруулж, суулгацын физиологийн болон бодисын солилцооны үйл явцыг нарийн хянаж, хүнсний ногооны суулгацыг бохирдолгүй, стандартчилагдсан, хурдан үйлдвэрлэхэд хувь нэмэр оруулж, суулгацын мөчлөгийг богиносгодог. Өмнөд Хятадад хуванцар хүлэмжинд чинжүү, улаан лоолийн суулгац (3-4 жинхэнэ навч) ургуулахад 60 орчим хоног, өргөст хэмхний суулгац (3-5 жинхэнэ навч) ургуулахад 35 орчим хоног шаардагддаг. Ургамлын үйлдвэрийн нөхцөлд 20 цагийн фотопериод, 200-300 мкмоль/(м2•с) PPF нөхцөлд улаан лоолийн суулгац ургуулахад ердөө 17 хоног, чинжүүний суулгац 25 хоног шаардагддаг. Хүлэмжинд уламжлалт суулгац тариалах аргатай харьцуулахад LED ургамлын үйлдвэрийн суулгац тариалах аргыг ашигласнаар өргөст хэмхний ургалтын мөчлөгийг 15-30 хоногоор мэдэгдэхүйц богиносгож, ургамал тус бүрт эмэгчин цэцэг, жимсний тоо тус тус 33.8%, 37.3%-иар өссөн бөгөөд хамгийн өндөр ургац 71.44%-иар нэмэгдсэн байна.

Эрчим хүчний хэрэглээний үр ашгийн хувьд ургамлын үйлдвэрүүдийн эрчим хүчний хэрэглээний үр ашиг нь ижил өргөрөгт орших Венло төрлийн хүлэмжүүдээс өндөр байдаг. Жишээлбэл, Шведийн ургамлын үйлдвэрт 1 кг шанцайны хуурай бодис үйлдвэрлэхэд 1411 МЖ шаардлагатай байдаг бол хүлэмжинд 1699 МЖ шаардлагатай байдаг. Гэсэн хэдий ч шанцайны хуурай бодис тутамд шаардагдах цахилгаан эрчим хүчийг тооцоолвол ургамлын үйлдвэр 1 кг хуурай жинтэй шанцай үйлдвэрлэхэд 247 кВт.цаг шаардлагатай бөгөөд Швед, Нидерланд, Арабын Нэгдсэн Эмират улсын хүлэмжүүд тус тус 182 кВт.цаг, 70 кВт.цаг, 111 кВт.цаг шаарддаг.

Үүний зэрэгцээ, ургамлын үйлдвэрт компьютер, автомат тоног төхөөрөмж, хиймэл оюун ухаан болон бусад технологийг ашигласнаар суулгац тариалахад тохиромжтой орчны нөхцлийг нарийн хянаж, байгалийн орчны хязгаарлалтыг арилгаж, суулгацын үйлдвэрлэлийг ухаалаг, механикжсан, жил бүр тогтвортой болгох боломжтой. Сүүлийн жилүүдэд ургамлын үйлдвэрийн суулгацыг Япон, Өмнөд Солонгос, Европ, АНУ болон бусад оронд навчит ногоо, жимсний ногоо болон бусад эдийн засгийн ургацын арилжааны үйлдвэрлэлд ашиглаж байна. Ургамлын үйлдвэрүүдийн анхны өндөр хөрөнгө оруулалт, үйл ажиллагааны өндөр зардал, системийн эрчим хүчний асар их хэрэглээ нь Хятадын ургамлын үйлдвэрүүдэд суулгац тариалах технологийг сурталчлахад саад болж буй саад бэрхшээл хэвээр байна. Тиймээс гэрлийн менежментийн стратеги, хүнсний ногооны ургалтын загварыг бий болгох, автоматжуулалтын тоног төхөөрөмж зэрэг эдийн засгийн үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд өндөр ургац, эрчим хүч хэмнэх шаардлагыг харгалзан үзэх шаардлагатай байна.

Энэхүү өгүүлэлд сүүлийн жилүүдэд ургамлын үйлдвэрүүдэд хүнсний ногооны суулгацын өсөлт хөгжилтөд LED гэрлийн орчны нөлөөллийг авч үзэх бөгөөд ургамлын үйлдвэрүүдэд хүнсний ногооны суулгацын гэрлийн зохицуулалтын судалгааны чиглэлийн хэтийн төлөвийг авч үзэх болно.

1. Хүнсний ногооны суулгацын өсөлт хөгжилтөд гэрлийн орчны нөлөө

Ургамлын өсөлт хөгжилтийн чухал орчны хүчин зүйлсийн нэг болох гэрэл нь зөвхөн ургамлын фотосинтез хийх эрчим хүчний эх үүсвэр төдийгүй ургамлын фотоморфогенезд нөлөөлдөг гол дохио юм. Ургамал нь гэрлийн дохионы системээр дамжуулан дохионы чиглэл, энерги, гэрлийн чанарыг мэдэрч, өөрсдийн өсөлт хөгжилтийг зохицуулж, гэрлийн байгаа эсэх, долгионы урт, эрчим, үргэлжлэх хугацаанд хариу үйлдэл үзүүлдэг. Одоогоор мэдэгдэж буй ургамлын фоторецепторууд нь дор хаяж гурван ангиллыг агуулдаг: улаан ба алс холын улаан гэрлийг (FR) мэдэрдэг фитохром (PHYA~PHYE), цэнхэр ба хэт ягаан туяаны А-г мэдэрдэг криптохром (CRY1 ба CRY2), мөн хэт ягаан туяаны В рецептор UVR8-ийн элементүүд (Phot1 ба Phot2). Эдгээр фоторецепторууд нь холбогдох генийн илэрхийлэлд оролцож, зохицуулж, дараа нь ургамлын үрийн соёололт, фотоморфогенез, цэцэглэлтийн хугацаа, хоёрдогч метаболитын нийлэгжилт ба хуримтлал, биотик ба абиотик стрессд тэсвэртэй байдал зэрэг амьдралын үйл ажиллагааг зохицуулдаг.

2. Хүнсний ногооны суулгацын фотоморфологийн тогтцод LED гэрлийн орчны нөлөө

2.1 Хүнсний ногооны суулгацын фотоморфогенезд гэрлийн чанарын янз бүрийн нөлөө

Спектрийн улаан, цэнхэр бүсүүд нь ургамлын навчны фотосинтезийн өндөр квант үр ашигтай байдаг. Гэсэн хэдий ч өргөст хэмхийн навчийг цэвэр улаан гэрэлд удаан хугацаагаар өртөх нь фотосистемийг гэмтээж, улмаар омотамын хариу урвал удаашрах, фотосинтезийн чадвар болон азотын хэрэглээний үр ашиг буурах, өсөлтийн саатал зэрэг "улаан гэрлийн хам шинж"-ийн үзэгдэл үүсгэдэг. Гэрлийн эрчим багатай нөхцөлд (100±5 μмоль/(м2•с)) цэвэр улаан гэрэл нь өргөст хэмхийн залуу болон боловсорсон навчны хлоропластыг гэмтээж болох боловч гэмтсэн хлоропластууд цэвэр улаан гэрлээс улаан, цэнхэр гэрэлд шилжсэний дараа сэргэдэг (R:B= 7:3). Харин ч эсрэгээрээ, өргөст хэмхийн ургамал улаан-цэнхэр гэрлийн орчноос цэвэр улаан гэрлийн орчинд шилжихэд фотосинтезийн үр ашиг мэдэгдэхүйц буураагүй бөгөөд улаан гэрлийн орчинд дасан зохицох чадварыг харуулдаг. "Улаан гэрлийн хам шинж"-тэй өргөст хэмхний суулгацын навчны бүтцийг электрон микроскопоор шинжлэх замаар туршилт хийгчид цэвэр улаан гэрлийн дор навчны хлоропластын тоо, цардуулын мөхлөгийн хэмжээ, гранийн зузаан нь цагаан гэрлийн дор боловсруулсан навчнаас хамаагүй бага байгааг тогтоожээ. Цэнхэр гэрлийн оролцоо нь өргөст хэмхний хлоропластын хэт бүтэц, фотосинтезийн шинж чанарыг сайжруулж, шим тэжээлийн хэт их хуримтлалыг арилгадаг. Цагаан гэрэл болон улаан, цэнхэр гэрэлтэй харьцуулахад цэвэр улаан гэрэл нь улаан лоолийн суулгацын гипокотилийн суналт болон котиледоны тэлэлтийг дэмжиж, ургамлын өндөр, навчны талбайг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлсэн боловч фотосинтезийн чадавхийг мэдэгдэхүйц бууруулж, Рубискогийн агууламж болон фотохимийн үр ашгийг бууруулж, дулааны тархалтыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлсэн. Янз бүрийн төрлийн ургамал ижил гэрлийн чанарт өөр өөрөөр хариу үйлдэл үзүүлдэг боловч монохромат гэрэлтэй харьцуулахад ургамал нь фотосинтезийн үр ашиг өндөр, холимог гэрлийн орчинд илүү эрчимтэй ургадаг болохыг харж болно.

Судлаачид хүнсний ногооны суулгацын гэрлийн чанарын хослолыг оновчтой болгох талаар олон судалгаа хийсэн. Ижил гэрлийн эрчимтэй үед улаан гэрлийн харьцаа нэмэгдэхийн хэрээр улаан лооль, өргөст хэмхний суулгацын ургамлын өндөр, шинэхэн жин мэдэгдэхүйц сайжирсан бөгөөд улаан, цэнхэр өнгийн харьцаа 3:1 байсан нь хамгийн сайн үр дүнг үзүүлсэн; харин цэнхэр гэрлийн өндөр харьцаа нь богино, нягт улаан лооль, өргөст хэмхний суулгацын ургалтыг саатуулсан боловч суулгацын найлзуур дахь хуурай бодис, хлорофиллын агууламжийг нэмэгдүүлсэн. Үүнтэй төстэй хэв маягийг чинжүү, тарвас зэрэг бусад ургацад ажигладаг. Үүнээс гадна, цагаан гэрэлтэй харьцуулахад улаан, цэнхэр гэрэл (R:B=3:1) нь зөвхөн навчны зузаан, хлорофиллын агууламж, фотосинтезийн үр ашиг, улаан лоолийн суулгацын электрон дамжуулалтын үр ашгийг мэдэгдэхүйц сайжруулаад зогсохгүй Кальвины мөчлөг, өсөлтийн цагаан хоолны агууламж, нүүрс усны хуримтлалтай холбоотой ферментийн илэрхийлэлийн түвшин мэдэгдэхүйц сайжирсан. Улаан ба цэнхэр гэрлийн хоёр харьцааг (R:B=2:1, 4:1) харьцуулж үзвэл цэнхэр гэрлийн харьцаа өндөр байх нь өргөст хэмхийн суулгацанд эмэгчин цэцэг үүсэхийг өдөөж, эмэгчин цэцгийн цэцэглэлтийн хугацааг хурдасгахад илүү тохиромжтой байв. Улаан ба цэнхэр гэрлийн өөр өөр харьцаа нь байцаа, руккола, гичний суулгацын шинэхэн жингийн гарцад мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлээгүй ч цэнхэр гэрлийн өндөр харьцаа (30% цэнхэр гэрэл) нь байцаа, гичний суулгацын гипокотилийн урт болон навчны талбайг мэдэгдэхүйц бууруулж, навчны өнгө улам гүнзгийрүүлсэн. Тиймээс суулгац үйлдвэрлэхэд цэнхэр гэрлийн эзлэх хувийг зохих ёсоор нэмэгдүүлэх нь хүнсний ногооны суулгацын зангилааны зай, навчны талбайг мэдэгдэхүйц богиносгож, суулгацын хажуугийн суналтыг дэмжиж, суулгацын бат бөх байдлын индексийг сайжруулж, бат бөх суулгац ургуулахад тохиромжтой. Гэрлийн эрч хүч өөрчлөгдөөгүй нөхцөлд улаан, цэнхэр гэрэлд ногоон гэрлийн өсөлт нь амтат чинжүүний суулгацын шинэхэн жин, навчны талбай, ургамлын өндрийг мэдэгдэхүйц сайжруулсан. Уламжлалт цагаан флюресцент чийдэнтэй харьцуулахад улаан-ногоон-цэнхэр (R3:G2:B5) гэрлийн нөхцөлд 'Okagi №1 улаан лооль' суулгацын Y[II], qP болон ETR нь мэдэгдэхүйц сайжирсан. Хэт ягаан туяаны гэрлийг (100 μмоль/(м2•с) цэнхэр гэрэл + 7% UV-A) цэвэр цэнхэр гэрэлд нэмэх нь руккола болон гичний ишний суналтын хурдыг мэдэгдэхүйц бууруулсан бол FR-ийг нэмэх нь эсрэгээрээ байв. Энэ нь мөн улаан, цэнхэр гэрлээс гадна бусад гэрлийн шинж чанарууд нь ургамлын өсөлт, хөгжлийн үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг харуулж байна. Хэт ягаан туяа болон FR аль нь ч фотосинтезийн эрчим хүчний эх үүсвэр биш боловч хоёулаа ургамлын фотоморфогенезд оролцдог. Өндөр эрчимтэй хэт ягаан туяа нь ургамлын ДНХ болон уураг гэх мэтт хортой. Гэсэн хэдий ч хэт ягаан туяа нь эсийн стрессийн хариу урвалыг идэвхжүүлж, ургамлын өсөлт, морфологи, хөгжлийн өөрчлөлтийг хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөд дасан зохицоход хүргэдэг. Судалгаагаар бага R/FR нь ургамалд сүүдэрлэхээс зайлсхийх хариу урвалыг өдөөж, иш сунах, навч нимгэрэх, хуурай бодисын гарц буурах зэрэг морфологийн өөрчлөлтөд хүргэдэг болохыг харуулсан. Нарийхан иш нь хүчтэй суулгац ургуулахад сайн өсөлтийн шинж чанар биш юм. Ерөнхийдөө навчит болон жимсний хүнсний ногооны суулгацын хувьд хатуу, авсаархан, уян хатан суулгац нь тээвэрлэлт болон тарих явцад асуудал үүсгэдэггүй.

Хэт ягаан туяа нь өргөст хэмхний суулгацын ургамлыг богино, нягт болгож чаддаг бөгөөд шилжүүлэн суулгасны дараах ургац нь хяналтын ургамлаас мэдэгдэхүйц ялгаатай биш; харин Хэт ягаан туяа нь илүү мэдэгдэхүйц дарангуйлах нөлөөтэй бөгөөд шилжүүлэн суулгасны дараах ургац буурах нөлөө нь мэдэгдэхүйц биш юм. Өмнөх судалгаагаар Хэт ягаан туяа нь ургамлын өсөлтийг саатуулж, ургамлыг одой болгодог гэж үзсэн. Гэхдээ Хэт ягаан туяа нь ургацын биомассыг дарангуйлахын оронд үнэндээ үүнийг дэмждэг гэсэн нотолгоо улам бүр нэмэгдэж байна. Үндсэн улаан, цагаан гэрэлтэй харьцуулахад (R:W=2:3, PPFD нь 250 μмоль/(м2·с)), улаан, цагаан гэрлийн нэмэлт эрчим нь 10 Вт/м2 (ойролцоогоор 10 μмоль/(м2·с)) байна. Байцааны Хэт ягаан туяа нь байцааны суулгацын биомасс, зангилааны завсрын урт, ишний диаметр, ургамлын бүрхүүлийн өргөнийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлсэн боловч хэт ягаан туяаны эрчим нь 10 Вт/м2-ээс хэтэрсэн үед өдөөх нөлөө суларсан. Өдөрт 2 цагийн хэт ягаан туяаны нэмэлт тэжээл (0.45 Ж/(м2•с)) нь 'Oxheart' улаан лоолийн суулгацын ургамлын өндөр, навчит мөчрийн талбай, шинэхэн жинг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхийн зэрэгцээ улаан лоолийн суулгацын H2O2 агууламжийг бууруулдаг. Өөр өөр ургац хэт ягаан туяанд өөр өөрөөр хариу үйлдэл үзүүлдэг болохыг харж болох бөгөөд энэ нь ургацын хэт ягаан туяанд мэдрэмтгий байдалтай холбоотой байж болох юм.

Залгагдсан суулгацыг ургуулахын тулд ишний уртыг зохих ёсоор нэмэгдүүлэх хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр үндэслэг ишийг залгахад хялбар болно. FR-ийн өөр өөр эрчим нь улаан лооль, чинжүү, өргөст хэмх, хулуу, тарвасны суулгацын ургалтад өөр өөр нөлөө үзүүлсэн. Хүйтэн цагаан гэрэлд 18.9 мкмоль/(м2•с) FR нэмэлтээр өгөх нь улаан лооль, чинжүүний суулгацын гипокотил урт болон ишний диаметрийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлсэн; 34.1 мкмоль/(м2•с) FR нь өргөст хэмх, хулуу, тарвасны суулгацын гипокотил урт болон ишний диаметрийг дэмжихэд хамгийн сайн нөлөө үзүүлсэн; өндөр эрчимтэй FR (53.4 мкмоль/(м2•с)) нь эдгээр таван хүнсний ногоонд хамгийн сайн нөлөө үзүүлсэн. Суулгацын гипокотил урт болон ишний диаметр мэдэгдэхүйц нэмэгдэхээ больж, буурах хандлагатай болж эхэлсэн. Чинжүүний суулгацын шинэхэн жин мэдэгдэхүйц буурсан нь таван ногооны суулгацын FR ханалтын утга бүгд 53.4 мкмоль/(м2•с)-ээс бага, FR утга нь FR-ийнхээс хамаагүй бага байгааг харуулж байна. Хүнсний ногооны суулгацын өсөлтөд үзүүлэх нөлөө нь бас өөр өөр байдаг.

2.2 Хүнсний ногооны суулгацын фотоморфогенезд өөр өөр өдрийн гэрлийн интегралын нөлөө

Өдрийн гэрлийн интеграл (DLI) нь ургамлын гадаргууд нэг өдрийн дотор хүлээн авсан фотосинтезийн фотонуудын нийт хэмжээг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь гэрлийн эрчим ба гэрлийн хугацаатай холбоотой юм. Тооцооллын томъёо нь DLI (моль/м2/өдөр) = гэрлийн эрчим [μмоль/(м2•с)] × Өдөр тутмын гэрлийн хугацаа (цаг) × 3600 × 10-6 байна. Гэрэл багатай орчинд ургамал нь иш болон зангилааны уртыг сунгах, ургамлын өндөр, ишний урт, навчны талбайг нэмэгдүүлэх, навчны зузаан болон фотосинтезийн цэвэр хурдыг бууруулах замаар гэрэл багатай орчинд хариу үйлдэл үзүүлдэг. Гичнээс бусад гэрлийн эрчим нэмэгдэхийн хэрээр ижил гэрлийн чанартай руккола, байцаа, байцааны суулгацын гипокотилийн урт ба ишний суналт мэдэгдэхүйц буурсан. Гэрлийн ургамлын өсөлт, морфогенезд үзүүлэх нөлөө нь гэрлийн эрчим ба ургамлын төрөл зүйлтэй холбоотой болохыг харж болно. DLI (өдөрт 8.64~28.8 моль/м2) нэмэгдэхийн хэрээр өргөст хэмхийн суулгацын ургамлын төрөл намхан, бат бөх, нягт болж, навчны тодорхой жин болон хлорофиллын агууламж аажмаар буурсан. Өргөст хэмхийн суулгацыг тариалснаас хойш 6~16 хоногийн дараа навч, үндэс хатаж ширгэсэн. Жин аажмаар нэмэгдэж, өсөлтийн хурд аажмаар хурдассан боловч тариалснаас хойш 16-21 хоногийн дараа өргөст хэмхийн суулгацын навч, үндэсний өсөлтийн хурд мэдэгдэхүйц буурсан. Сайжруулсан DLI нь өргөст хэмхийн суулгацын цэвэр фотосинтезийн хурдыг нэмэгдүүлсэн боловч тодорхой утгад хүрсний дараа цэвэр фотосинтезийн хурд буурч эхэлсэн. Тиймээс тохирох DLI-г сонгож, суулгацын өсөлтийн янз бүрийн үе шатанд өөр өөр нэмэлт гэрлийн стратеги хэрэгжүүлэх нь эрчим хүчний хэрэглээг бууруулж чадна. Өргөст хэмх, улаан лоолийн суулгац дахь уусдаг элсэн чихэр болон SOD ферментийн агууламж DLI-ийн эрчим нэмэгдэхийн хэрээр нэмэгдсэн. DLI-ийн эрчим нь өдөрт 7.47 моль/м2-оос 11.26 моль/м2 хүртэл нэмэгдэхэд өргөст хэмхийн суулгац дахь уусдаг элсэн чихэр болон SOD ферментийн агууламж тус тус 81.03%, 55.5%-иар нэмэгдсэн. Үүнтэй ижил DLI нөхцөлд гэрлийн эрчим нэмэгдэж, гэрлийн хугацаа богиноссоноор улаан лооль, өргөст хэмхийн суулгацын PSII идэвхжил дарангуйлагдсан бөгөөд бага гэрлийн эрчимтэй, урт хугацааны нэмэлт гэрлийн стратеги сонгох нь өргөст хэмх, улаан лоолийн суулгацын өндөр суулгацын индекс болон фотохимийн үр ашгийг ургуулахад илүү тохиромжтой байв.

Залгагдсан суулгац үйлдвэрлэхэд гэрэл багатай орчин нь залгагдсан суулгацын чанар буурч, эдгэрэх хугацааг уртасгахад хүргэдэг. Гэрлийн зохих эрчим нь залгагдсан эдгэрэлтийн хэсгийн холбох чадварыг сайжруулж, хүчтэй суулгацын индексийг сайжруулаад зогсохгүй эм цэцгийн зангилааны байрлалыг бууруулж, эм цэцгийн тоог нэмэгдүүлдэг. Ургамлын үйлдвэрүүдэд өдөрт 2.5-7.5 моль/м2 DLI нь залгагдсан улаан лоолийн суулгацын эдгэрэлтийн хэрэгцээг хангахад хангалттай байв. Залгагдсан улаан лоолийн суулгацын нягтрал болон навчны зузаан нь DLI-ийн эрчим нэмэгдэхийн хэрээр мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн. Энэ нь залгагдсан суулгац эдгэрэхэд өндөр гэрлийн эрчим шаарддаггүй болохыг харуулж байна. Тиймээс эрчим хүчний хэрэглээ болон тарих орчныг харгалзан үзвэл тохиромжтой гэрлийн эрчимийг сонгох нь эдийн засгийн үр ашгийг сайжруулахад тусална.

3. LED гэрлийн орчны хүнсний ногооны суулгацын стрессийн эсэргүүцэлд үзүүлэх нөлөө

Ургамал нь фоторецептороор дамжуулан гадны гэрлийн дохиог хүлээн авч, ургамалд дохионы молекулуудын нийлэгжилт, хуримтлалыг бий болгож, улмаар ургамлын эрхтний өсөлт, үйл ажиллагааг өөрчилж, эцэст нь ургамлын стрессд тэсвэртэй байдлыг сайжруулдаг. Гэрлийн чанар нь суулгацын хүйтэнд тэсвэртэй байдал болон давсны тэсвэрлэлтийг сайжруулахад тодорхой хэмжээгээр нөлөөлдөг. Жишээлбэл, улаан лоолийн суулгацыг шөнийн цагаар 4 цагийн турш нэмэлт гэрэлд байлгахад нэмэлт гэрэлгүй эмчилгээтэй харьцуулахад цагаан гэрэл, улаан гэрэл, цэнхэр гэрэл, улаан, цэнхэр гэрэл нь улаан лоолийн суулгацын электролитийн нэвчилт болон MDA-ийн агууламжийг бууруулж, хүйтэнд тэсвэртэй байдлыг сайжруулж чаддаг. 8:2 улаан-цэнхэр харьцаатай боловсруулсан улаан лоолийн суулгац дахь SOD, POD болон CAT-ийн идэвхжил нь бусад эмчилгээнийхээс хамаагүй өндөр байсан бөгөөд антиоксидант чадвар болон хүйтэнд тэсвэртэй байдал өндөр байв.

Шар буурцгийн үндэсний өсөлтөд UV-B-ийн нөлөө нь голчлон ABA, SA, JA зэрэг дааврын дохиоллын молекулуудыг оролцуулан үндэсний NO болон ROS-ийн агууламжийг нэмэгдүүлснээр ургамлын стрессийн эсэргүүцлийг сайжруулж, IAA, CTK, GA-ийн агууламжийг бууруулснаар үндэсний хөгжлийг саатуулдаг. UV-B-ийн фоторецептор болох UVR8 нь зөвхөн фотоморфогенезийг зохицуулахад оролцоод зогсохгүй UV-B стресст гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Улаан лоолийн суулгацанд UVR8 нь антоцианины нийлэгжилт, хуримтлалыг зуучилдаг бөгөөд хэт ягаан туяанд дасан зохицсон зэрлэг улаан лоолийн суулгац нь өндөр эрчимтэй UV-B стрессийг даван туулах чадварыг сайжруулдаг. Гэсэн хэдий ч Arabidopsis-ийн өдөөсөн ган гачигт UV-B дасан зохицох нь UVR8 замаас хамаардаггүй бөгөөд энэ нь UV-B нь ургамлын хамгаалалтын механизмын дохиогоор өдөөгдсөн хөндлөн хариу үйлдэл болж ажилладаг тул янз бүрийн даавар нь ган гачигт стрессийг эсэргүүцэхэд хамтран оролцож, ROS-ийн шүүрэх чадварыг нэмэгдүүлдэг болохыг харуулж байна.

FR-ээс үүдэлтэй ургамлын гипокотил буюу ишний сунах болон ургамлын хүйтэн стресст дасан зохицох үйл явц хоёулаа ургамлын даавраар зохицуулагддаг. Тиймээс FR-ээс үүдэлтэй "сүүдэрлэхээс зайлсхийх нөлөө" нь ургамлын хүйтэнд дасан зохицохтой холбоотой юм. Туршилт хийгчид соёололт хийснээс хойш 18 хоногийн дараа арвайн суулгацыг 15°C-д 10 хоногийн турш нэмэлт тэжээлээр хангаж, 5°C хүртэл хөргөж + 7 хоногийн турш FR нэмэлт тэжээлээр хангаж, цагаан гэрлийн боловсруулалттай харьцуулахад FR нь арвайн суулгацын хүйтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлдэг болохыг тогтоожээ. Энэ үйл явц нь арвайн суулгац дахь ABA болон IAA-ийн агууламж нэмэгдэхтэй хамт явагддаг. Дараа нь 15°C FR-ээр урьдчилан боловсруулсан арвайн суулгацыг 5°C хүртэл шилжүүлж, 7 хоногийн турш FR нэмэлт тэжээлээр үргэлжлүүлэн хэрэглэснээр дээрх хоёр боловсруулалттай төстэй үр дүнд хүрсэн боловч ABA-ийн хариу урвал буурсан. Өөр өөр R:FR утгатай ургамал нь ургамлын давсны тэсвэрлэлтэд оролцдог фитогормон (GA, IAA, CTK, ABA)-ийн биосинтезийг хянадаг. Давсны стрессийн үед бага харьцаатай R:FR гэрлийн орчин нь улаан лоолийн суулгацын антиоксидант болон фотосинтезийн чадварыг сайжруулж, суулгац дахь ROS болон MDA-ийн үйлдвэрлэлийг бууруулж, давсны тэсвэрлэлтийг сайжруулдаг. Давсны стресс болон бага R:FR утга (R:FR=0.8) нь хлорофиллын биосинтезийг дарангуйлдаг бөгөөд энэ нь хлорофиллын синтезийн замд PBG-ийг UroIII болгон хувиргахтай холбоотой байж болох бол бага R:FR орчин нь давсжилтыг үр дүнтэйгээр бууруулж чаддаг. Стрессээс үүдэлтэй хлорофиллын синтезийн сулралыг эдгээр үр дүнгээс харж болно. Эдгээр үр дүнгээс харахад фитохром ба давсны тэсвэржилтийн хооронд мэдэгдэхүйц хамаарал байгааг харуулж байна.

Гэрлийн орчноос гадна бусад хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлс нь хүнсний ногооны суулгацын өсөлт, чанарт нөлөөлдөг. Жишээлбэл, CO2-ийн концентраци нэмэгдэх нь гэрлийн ханалтын хамгийн их утга Pn (Pnmax)-ийг нэмэгдүүлж, гэрлийн нөхөн олговрын цэгийг бууруулж, гэрлийн ашиглалтын үр ашгийг сайжруулна. Гэрлийн эрчим ба CO2-ийн концентраци нэмэгдэх нь фотосинтезийн пигментийн агууламж, усны хэрэглээний үр ашиг, Кальвины мөчлөгтэй холбоотой ферментийн идэвхийг сайжруулж, эцэст нь улаан лоолийн суулгацын фотосинтезийн үр ашиг, биомассын хуримтлалыг нэмэгдүүлэхэд тусалдаг. Улаан лооль, чинжүүний суулгацын хуурай жин ба нягтрал нь DLI-тэй эерэг хамааралтай байсан бөгөөд температурын өөрчлөлт нь ижил DLI боловсруулалтын үед өсөлтөд нөлөөлсөн. 23~25℃ орчин нь улаан лоолийн суулгацын өсөлтөд илүү тохиромжтой байв. Температур ба гэрлийн нөхцөл байдлаас хамааран судлаачид чинжүүний харьцангуй өсөлтийн хурдыг чинжүүний тархалтын загварт үндэслэн урьдчилан таамаглах аргыг боловсруулсан бөгөөд энэ нь чинжүү залгагдсан суулгацын үйлдвэрлэлийн байгаль орчны зохицуулалтад шинжлэх ухааны удирдамж өгөх боломжтой.

Тиймээс үйлдвэрлэлд гэрлийн зохицуулалтын схемийг боловсруулахдаа зөвхөн гэрлийн орчны хүчин зүйлс болон ургамлын төрөл зүйлийг төдийгүй суулгацын тэжээллэг чанар, усны менежмент, хийн орчин, температур, суулгацын өсөлтийн үе шат зэрэг тариалалт, менежментийн хүчин зүйлсийг харгалзан үзэх хэрэгтэй.

4. Асуудал ба хэтийн төлөв

Нэгдүгээрт, хүнсний ногооны суулгацын гэрлийн зохицуулалт нь нарийн төвөгтэй үйл явц бөгөөд ургамлын үйлдвэрийн орчинд янз бүрийн төрлийн хүнсний ногооны суулгацад үзүүлэх гэрлийн янз бүрийн нөхцөл байдлын нөлөөллийг нарийвчлан шинжлэх шаардлагатай. Энэ нь өндөр үр ашигтай, өндөр чанартай суулгац үйлдвэрлэх зорилгод хүрэхийн тулд боловсорсон техникийн системийг бий болгохын тулд тасралтгүй судалгаа хийх шаардлагатай гэсэн үг юм.

Хоёрдугаарт, LED гэрлийн эх үүсвэрийн эрчим хүчний хэрэглээ харьцангуй өндөр боловч хиймэл гэрлээр суулгац тариалах гол эрчим хүчний хэрэглээ нь ургамлын гэрэлтүүлгийн эрчим хүчний хэрэглээ юм. Ургамлын үйлдвэрүүдийн асар их эрчим хүчний хэрэглээ нь ургамлын үйлдвэрүүдийн хөгжлийг хязгаарлаж буй саад тотгор хэвээр байна.

Эцэст нь, хөдөө аж ахуйд ургамлын гэрэлтүүлгийг өргөнөөр ашигласнаар LED ургамлын гэрлийн өртөг ирээдүйд мэдэгдэхүйц буурах төлөвтэй байна; харин эсрэгээрээ, хөдөлмөрийн зардал нэмэгдэх, ялангуяа цар тахлын дараах эрин үед хөдөлмөрийн хомсдол нь үйлдвэрлэлийн механикжуулалт, автоматжуулалтын үйл явцыг дэмжих нь гарцаагүй. Ирээдүйд хиймэл оюун ухаанд суурилсан хяналтын загварууд болон ухаалаг үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмж нь хүнсний ногооны суулгац үйлдвэрлэх гол технологийн нэг болж, ургамлын үйлдвэрийн суулгацын технологийг хөгжүүлэхэд түлхэц болно.

Зохиогчид: Жиехуй Тан, Хучэн Лю
Өгүүллийн эх сурвалж: Хөдөө аж ахуйн инженерчлэлийн технологийн (хүлэмжийн цэцэрлэгжүүлэлт) Wechat хаяг