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LED补光灯对园艺作物生长的影响

2018-05-11 14:30
照明那点事
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光照强度 

植株生长在弱光下比在强光下更容易受到光抑制。番茄幼苗的净光合速率随着光照强度[50、150、200、300、450、550μmol/(m2·s )]的增加,呈现先增后降的趋势,并于300μmol/(m2·s)时达到最大;生菜的株高、叶面积、含水量和VC含量在150μmol/(m2·s)光强处理下显著增加,在200μmol/(m2·s)光强处理下,生菜地上部鲜重、总重及游离氛基酸含量均显著提高,而在300μmol/(m2·s) 光强处理下,生菜叶面积、含水量、叶绿素a、叶绿素a+b和类胡萝卜素均降低;与黑暗相比,随着LED补光光强[3、9、15 μmol/(m2·s)] 的增加,黑豆芽苗菜的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量显著增加,光强为3μmol/(m2·s) 时VC含量最高,9μmol/(m2·s) 时可溶性蛋白、可溶性糖及蔗糖含量最高;相同温度条件下,随光照强度[(2~2.5)lx×103 lx、(4~4.5)lx×103 lx、(6~6.5)lx×103 lx] 的增加,辣椒幼苗的成苗时间缩短,可溶性糖含量增加,但叶绿素a和类胡萝卜素含量逐渐降低。

光照时间

适当延长光照时间,可在一定程度上缓解因光照强度不足造成的弱光胁迫,有助于园艺作物光合产物的积累,达到增加产量、提升品质的效果。芽苗菜VC含量随光照时间(0、4、8、12、16、20h/天)的延长呈现逐渐提高的趋势,而游离氨基酸含量、SOD和CAT活性均呈现降低趋势;随着光照时间(12、15、18h)的延长,菜心植株的鲜重增加趋势明显;菜心叶片、薹茎VC含量分别以15、12h最高;菜心叶片的可溶性蛋白含量逐渐下降,但薹茎以15h处理最高;菜心叶片的可溶性糖含量逐渐升高,而薹茎以12h最高。在红蓝光配比为1:2的情况下,与12h光照时间相比,20h光照处理降低了绿叶生菜的总酚和类黄酮相对含量,但在红蓝光配比为2:1的情况下,20h光照处理显著提高了绿叶生菜的总酚和类黄酮相对含量。

由上述可知,不同光配方对不同作物种类的光合作用、光形态建成和体内的碳氮代谢等影响效果不同,如何获得最佳光照配方、光源配置与制定智能控制策略需要以植物种类为切入点,并应根据园艺作物商品需求、生产目标、生产要素条件等进行适当的调整,实现节能条件下光环境智能控制和园艺作物优质高产的目标。

存在的问题与前景展望  

LED补光灯的显著优势是能根据不同植物的光合特性、形态建成、品质及产量的需求光谱进行智能组合调整。不同种类作物、同一作物的不同生长期皆对光质、光强及光周期的要求不同,这要求光配方研究进一步发展和完善,形成庞大的光配方数据库,再结合专业灯具的研发,才能实现LED补光灯在农业应用上的最大价值,从而更好地节省能耗、提升生产效率及经济效益。LED补光灯在设施园艺的应用已经显示出旺盛的活力,但是LED补光灯价格较高,一次性投入较大,各种作物在不同环境条件下的补光要求不明确、补光光谱、强度和补光时间不太合理造成补光灯应用时难免会有各种问题产生。不过随着技术的进步和完善、LED补光灯的生产成本降低,LED补光在设施园艺上将得到更广泛的应用。同时LED补光技术体系的发展进步与新能源结合将使工厂化农业、家庭农业、城市农业以及太空农业得到快速发展,以满足特殊环境下人们对园艺作物的需求。(来源:温室园艺 作者:华南农业大学园艺学院李雅旻、刘厚诚等)

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