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LED植物生长灯
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LED植物灯对幼苗生长的影响

2020-06-20

采用LED植物生长灯新光源的准确光谱原理调制光质,对设施内的番茄进行定时补光,研究不同光质在LED植物补光灯对蔬菜幼苗生长的影响。实结果表明:LED红光和红蓝光对番茄幼苗生长指标的影响显著,茎粗、鲜干重及壮苗指数均显著高于无补光处理的番茄。红光或黄光显著提高以色列虹丰番茄的叶绿素和类胡萝卜素含量;红光或红蓝光显著提高番茄的可溶性糖含量。因此,在苗期补充红光或红蓝光可促进番茄幼苗的生长,有利于培育壮苗,但需要以合理的补光策略和基准作为依据。  

在我国大部分地区的设施栽培中,冬春季节蔬菜育苗正值低温弱光,一些防寒保温措施更降低了光强,改变了光强度,影响幼苗的健壮生长,直接影响到产品的产量和质量。LED植物灯具有光质纯、光效高、波长类型丰富、光谱能量调制便捷以及环保节能等突出优势,是替代荧光灯,用于植设施栽培的新型LED光源。近年来,应用环保节能的植物LED灯对光环境调控技术促进植物生长发育逐渐受到关注。国外已有学者通过研究发现,单色LED或组合LED光质调控对菠菜、萝卜、生菜、甜菜、胡椒、紫苏等植物的形态建成和光合作用产生不同效应,可以达到提高光合效率、促进生长和调控形态建成的目的。国内一些学者研究了LED光质对黄瓜、番茄、彩色甜椒、草莓、油菜等植物生长的影响,证实光质对植物幼苗生长的特殊效应,但由于实验大多采用普通电光源或滤光膜等措施获得光质,无法定量准确调制光谱能量分布。  

番茄是我国设旌栽培中重要的蔬菜类型。设施内光环境的变化对其幼苗的生长发育有很大影响。应用LED准确调控光质和光量,比较不同光质补光对番茄幼苗生长的影响,旨在为蔬菜设施育苗光环境的合理调控提供帮助。  

实验材料为番茄“荷兰红粉”和“以色列虹丰”两种品种。  

每个处理设LED植物生长灯6盏,并于各处理间设置反光膜加以隔离。每天补充光照4h,时间为6:00—8:00和16:00一18:00。调节LED灯与植株的距离,使灯距地面垂直高度50~70cm。用直尺测定株高、根长,游标卡尺测定茎粗,茎粗测定部位为茎基部。测定时对于各品种幼苗植株的样本,均采用随机取样,每次抽取10株。壮苗指数按张振贤等的方法(壮苗指数=茎粗/株高×全株干质量)计算;叶绿素用80%丙酮提取测定;根系活力用TYC法测定;可溶性糖含量用蒽酮比色法测定。  

结果与分析  

不同光质对番茄幼苗形态指标的影响,除绿光外,番茄“以色列虹丰”幼苗的壮苗指数均显著高于对照,依次为红蓝光>红光>黄光>蓝光;所有光质处理的鲜、干重指标均显著高于对照,且红蓝光处理达到较大值;除绿光、蓝光外,其余光质处理的茎粗均显著高于对照,依次为红光>红蓝光>黄光。  

番茄“荷兰红粉”对光质处理的反应略有不同。除绿光外,番茄“荷兰红粉”幼苗的壮苗指数均显著高于对照,依次为蓝光>红蓝光>红光>黄光;所有光质处理的鲜、干重指标均显著高于对照,红光处理达到较大值;所有光质处理的茎粗均显著高于对照,依次为红光>黄光>红蓝光>绿光>蓝光。综合各项指标分析,补充红蓝光和红光对番茄两个品种幼苗生长的影响显著,茎粗及鲜、干重及壮苗指数均显著高于对照。但品种之间略有差异。番茄“以色列虹丰”在红蓝光处理下,其鲜重、干重及壮苗指数均达到较大值且与其他处理间存在显著差异;番茄“荷兰红粉”在红光处理下.其株高、茎粗、根长、鲜重、干重均达到较大值且与其他处理间存在显著差异。  

充红光下,番茄幼苗的株高显著高于对照。红光对促进茎伸长、光合速率提高及干物质积累有重要作用,此外,补充红光还显著提高番茄“荷兰红粉”的根长,这与在黄瓜上的研究类似,说明红光也有促进发根的作用。补充红蓝光下,三种蔬菜幼苗的壮苗指数均显著高于对照。  

红蓝LED光谱组合对植物的生长发育产生积极影响,优于单色光处理。红光LED对菠菜生长效应不明显,加入蓝光LED后菠菜生长形态指标显著提高。红蓝LED光谱复合光照下生长的甜菜生物积累量大,毛根中甜菜素积累显著,并在毛根中产生较高的糖分和淀粉积累。有研究认为红、蓝光LED灯组合可以通过增加净光合速率以提高植物的生长发育是因为红光与蓝光的光谱能量分布与叶绿素吸收光谱一致。此外,补充蓝光对番茄幼苗的鲜重、干重及壮苗指数也产生不同程度的积极影响。苗期照射蓝光亦可促进番茄幼苗的生长,有利于培育壮苗。本研究还发现补充黄光显著提高番茄“以色列虹丰”叶绿素和类胡罗素含量。研究结果表明,绿光促进拟南芥黄化幼苗的快速生长,并认为有一种新的绿光激活的光信号促进茎的伸长并拮抗生长抑制。  

本试验获得的多个结论与前人的观点类似或相同,证实了LED光谱在植物生长中的特殊地位,光质对植物幼苗营养形态建成和生理特性的作用是显著的,这就为生产上利用补充光质培养壮苗提供理论依据及可行性技术参数。但是LED补光仍是一项十分复杂的过程,今后需要系统地探究不同光谱(光质)能量(光量子密度)分布和光周期等光环境因子对植物幼苗生长的效应和机理,为工厂化设施育苗中光环境的合理调控提供基准。

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