CN106416968A

CN106416968A - 一种采用led光源水培生菜的方法

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Publication number: CN106416968A
Application number: CN201610575465.9A
Authority: CN
Inventors: 宋世威; 伍洁; 刘厚诚; 陈日远; 孙光闻; 苏蔚
Original assignee: South China Agricultural University
Current assignee: South China Agricultural University
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2017-02-22

Abstract

本发明公开了一种采用LED光源水培生菜的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1:使生菜种子发芽后，进行育苗，在营养液水培培养至露出3～4片真叶的幼苗；S2：幼苗移栽并定植；S3：移栽后，对幼苗进行光照处理，将3～4片真叶的生菜幼苗放置于红光、蓝光、绿光组合LED下培养30～33天；其中，红光波长为655～660nm；蓝光波长为455～460nm；绿光波长为520～525nm；光照强度为400μmol·m^‑2·s^‑1，红光、蓝光、绿光的有效光合光量子密度百分比为36:24:40。本发明采用红蓝绿LED调光台，在保持总光强一致的条件下，在红蓝光中添加特定比例的绿光，可生产出产量高、品质佳、有益矿质元素含量高的生菜，实现水培生菜的优质高效生产。

Description

一种采用LED光源水培生菜的方法

技术领域

本发明涉及LED光源配置领域，具体为涉及植物工厂内用红光、蓝光、绿光三种LED组合光源水培生菜的方法。

背景技术

随着人们对蔬菜需求量的不断增加，设施蔬菜栽培以其安全高效的生产管理方式，在生产中得到了广泛的应用。设施内光环境的调节，是提高蔬菜生产效率的有效途径。光环境包含光照强度、光照时间和光质组合三个方面。植物通过不同光受体(光敏色素、隐花色素、向光蛋白)感受不同波段的光。不同波段的入射光被不同的感光受体所吸收，引发不同的生理响应，光质对植物生长发育和形态建成有着显著影响。植物随着周围光环境的变化来调整植株形态、生理机能和基因选择表达，高效的适应周围的环境。

LED光源为冷光源，与传统的光源相比，具有较高的光电转化效率。LED光源使用直流电，具有节能、体积小、寿命长、波长固定及低发热量等优点，同时还可调整发光强度与光质，大大提高了栽培的空间利用效率。因此，LED光源被认为是闭锁式植物工厂、组培室以及太空农业等领域应用较为理想的人工光源。

生菜，学名叶用莴苣(Lactuca sativa L.)，富含多种人体所需的营养成分，口感佳，并具有较强的观赏性，十分受欢迎，已成为设施农业中主要水培的蔬菜。LED光源中不同光质配比对蔬菜内各种物质的合成积累有重要调节作用。红光和蓝光是植物生长发育所吸收的主要光波段，研究发现在只有红蓝LED光下培育的生菜，健康植物叶面也会呈现紫灰色，加入绿光叶片呈色恢复自然，但过剂量绿光对生长不利。绿光能改善植物叶面色泽；能更好的穿透植物的叶片，增加下层叶片的光合作用，增加产量；抑制自由基的产生，提高植物的抗氧化能力，提高品质；影响植物的生理过程，对其中某些生理过程的影响已经深入到基因表达的程度。以往对LED光源组合的研究多集中于不同红蓝光质，对添加绿光后的研究较少。利用红蓝绿LED调光台在植物工厂内水培生菜，是一种高效且简便易行的新技术，优势突出。

发明内容

本申请人采用红蓝绿LED调光台，利用水培的方式，对生菜进行不同光质配比的全光照试验，研究不同光质配比的LED光源对生菜的生长效应，筛选出有利于生菜栽培的光质配比，以提高生菜的产量和品质，为人们提供高效水培生菜技术，并为绿光在生菜培养的应用提供理论依据。

本发明的技术方案如下：一种采用LED光源水培生菜的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1:使生菜种子发芽后，进行育苗，在营养液水培培养至露出3～4片真叶的幼苗；

S2：幼苗移栽并定植；

S3：移栽后，对幼苗进行光照处理，将3～4片真叶的生菜幼苗放置于红蓝绿组合LED下培养30～33天；

其中，

红光波长为655～660nm；

蓝光波长为455～460nm；

绿光波长为520～525nm。

作为本发明的进一步改进，红光蓝光绿光的有效光合光量子密度百分比为36:24:40。

作为本发明的进一步改进，步骤S3中，光照强度为400μmol·m^-2·s^-1，光周期为12小时，培养温度为25℃，平均湿度控制为85％。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中，所述营养液大量元素配方采用1/2霍格兰配方，微量元素为通用配方，包括：B：0.5mg·L^-1，Mn：0.5mg·L^-1，Zn：0.05mg·L^-1，Cu：0.02mg·L^-1，Mo：0.01mg·L^-1。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中，幼苗定植后不更换营养液，每3天用去离子水将所述营养液补充至原体积。

本发明的有益效果是：(1)一种采用LED光源水培生菜的方法，采用红蓝绿LED调光台全光照水培生菜，通过保持总光强一定的条件下，在红蓝光中添加特定比例的绿光，可生产出产量高、品质佳、观赏性好的生菜，实现植物工厂中高效水培生菜。(2)相比于红蓝光源，采用红蓝绿LED光源，光源颜色更接近白色，减少了对红蓝光源对眼睛的刺激，保护植物工厂内操作人员的视力。(3)在植物工厂内利用红蓝绿LED调光台水培生菜是一项高效且简便易行的新技术，优势突出。

附图说明

图1为本发明红蓝绿光质配比对生菜品质的影响的示意图。

图2为本发明红蓝绿光质配比对生菜抗氧化能力的影响的示意图。

图3为本发明红蓝绿光质配比对生菜矿质元素积累量的影响的示意图。

图4为本发明红蓝绿光质配比对生菜有益元素锌、铁积累量的影响的示意图。

具体实施方式

实施例

1.材料

试验于2015年10～12月在华南农业大学园艺学院可控环境室和蔬菜栽培与生理实验室内进行。供试生菜品种为“意大利耐抽苔生菜”，试验处理采用红蓝绿LED调光台，其中红光波长为657.5nm，蓝光波长为457.5nm，绿光波长为522.5nm。试验用栽培箱为蓝色塑料盆内体积为60cm×40cm×12cm。营养液大量元素配方采用1/2霍格兰配方(pH值≈6.0)，微量元素为通用配方。生菜定植后不更换营养液，每3天用去离子水补充营养液至原体积。

2.试验方法和结果

室内平均温度控制为25℃，平均湿度控制为85％。首先，使生菜种子发芽后，进行育苗，在营养液水培培养至露出3～4片真叶的幼苗；幼苗移栽并定植；移栽后，对幼苗进行光照处理，将3～4片真叶的生菜幼苗放置于红蓝绿组合LED下培养33天。本试验共设置4个处理：在固定光照强度比例为400μmol·m^-2·s^-1、红蓝光质配比为60:40(CK)的基础上，添加3个比例的绿光(10％(T1)、20％(T2)、40％(T3))，即4个处理的红蓝绿光质配比R:B:G＝60:40:0、54:36:10、48:32:20、36:24:40。具体为：10月12日进行播种，11月2日三叶一心时移植，12月5日采收，测定生菜生长、光合色素含量、品质等指标。

数据统计采用SPSS 17.0，数据分析及作图采用Excel 2010，并将数据记录入表1、2和图1～4。

表1红蓝绿光质配比对生菜生长发育的影响

注:CK、T1、T2、T3的红光、蓝光、绿光的配比分别为60:40:0、54:36:10、48:32:20、36:24:40。同列不同小写字母表示处理间差异达到显著水平(α＝0.05)，下同。

表2红蓝绿光质配比处理对生菜光合色素含量的影响

3.结果与分析

与红蓝光质配比为60:40处理(CK)相比，添加3个比例的绿光(10％(T1)、20％(T2)、40％(T3))处理生菜植株的鲜重、干重及叶片的最大叶长和叶宽均呈现先降低后增加的规律，其中T1处理生菜的地上部鲜重和干重显著低于CK，而T2、T3显著高于CK，T3又显著高于T2。表明T3处理促进生菜生长的效应最显著。与CK相比，T1、T2处理显著提高了生菜叶片的光合素色含量，而T3处理与之无显著性差异。

生菜可溶性糖含量随着绿光比例升高而增加，在T3处理下，生菜可溶性糖和VC的含量达到最高。与CK相比，T2、T3处理下硝酸盐含量显著降低。这表明高比例的绿光处理能改善生菜的品质。与CK相比，3个比例的绿光处理提高了生菜多酚和FRAP含量，T1处理下最高，但随着绿光比例增加而逐渐降低。这表明低比例绿光有利于提高生菜的抗氧化能力。

随着绿光比例的提高，生菜植株的全氮、全磷、全钾、钙、镁的积累量逐渐增加，其中T1低于CK，T2、T3高于CK，T3积累量显著高于其他处理。对于有益矿质元素锌和铁，T3积累量显著高于其他处理。

4.结论

光质是影响蔬菜作物生长发育和产量品质形成的重要环境因子。在光质中，人们对红光和蓝光研究较多，普遍发现适宜的红蓝光质配比能提高蔬菜的产量和品质。研究发现，绿光能改善植物叶面色泽，增加下层叶片的光合作用，提高植物的抗氧化能力。以往研究多集中于红蓝光对蔬菜生长和品质的影响，对红蓝绿光复合作用效果及机制的研究较少。

本发明在固定总光强为400μmol·m^-2·s^-1情况下，利用了不同的红蓝绿光质组合对水培生菜进行全光照实验中发现，在红蓝光质配比为60:40的处理中添加40％绿光处理生菜的生物量最大，品质最优，并提高了植株矿质元素积累。综合生长、品质、抗氧化性、养分吸收等指标，红蓝绿光质配比36:24:40是生菜水培最适光质组合。

所属技术领域的技术人员在不脱离上述实施例的广义发明性概念的情况下，可对上述实施例进行改变。但是，应理解，本发明不限于所揭示的具体实施例，而是意在涵盖由权利要求书所界定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims

1.一种采用LED光源水培生菜的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S2：幼苗移栽并定植；

其中，

红光波长为655～660nm；

蓝光波长为455～460nm；

绿光波长为520～525nm。

2.根据权利要求1所述的采用LED光源水培生菜的方法，其特征在于：红光蓝光绿光的有效光合光量子密度百分比为36:24:40。

3.根据权利要求1所述的采用LED光源水培生菜的方法，其特征在于：步骤S3中，光照强度为400μmol·m^-2·s^-1，光周期为12小时，培养温度为25℃，平均湿度控制为85％。

4.根据权利要求1所述的采用LED光源水培生菜的方法，其特征在于：步骤S1中，所述营养液大量元素配方采用1/2霍格兰配方，微量元素为通用配方，包括：B：0.5mg·L^-1，Mn：0.5mg·L^-1，Zn：0.05mg·L^-1，Cu：0.02mg·L^-1，Mo：0.01mg·L^-1。

5.根据权利要求1所述的采用LED光源水培生菜的方法，其特征在于：步骤S1中，幼苗定植后不更换营养液，每3天用去离子水将所述营养液补充至原体积。