CN107371735A - 一种利用led光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法，在蔬菜长到三叶一心时，移栽至装有营养液的水培容器中进行水培，并施以每天15～18小时LED红蓝光连续光照，光照强度为250～350μmol·m‑2·s‑1，红光波长为650‑670nm，蓝光波长为420‑440nm红蓝光光量子密度比为2:1，营养液浓度为1/4～3/4Hoagland营养液；增加其体内的可溶性蛋白、可溶性糖、维生素、总酚、类黄酮营养物质积累，同时提高FRAP、DPPH抗氧化能力；该方法适用于植物工厂蔬菜生产，通过LED光照强度、时间与营养液浓度耦合有效提高了蔬菜产量与品质，并且方法简单，成本低，结果可靠。

Description

一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法
技术领域
本发明涉及植物工厂蔬菜生产、品质调控及提高技术领域，特别地是针对LED光照与营养液耦合的方法，具体地涉及一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法。
背景技术
植物工厂是现代农业的重要组成部分。植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。植物的生长几乎不受自然条件的制约，生长周期加快。在技术上能最大程度减少外界环境污染对于农作物生长的负面影响，可生产出安全、洁净的蔬菜产品，作为目前一项新兴、优质蔬菜生产方式，受到市场和资本的极大关注，产业前景非常广阔。
尽管植物工厂在产量和效率方面优点突出，但存在的问题也同样明显，那就是高昂的成本，光系统是最昂贵也是最有效的成分之一，在一定程度上影响了它的推广。
本技术采用水培蔬菜，提出适合蔬菜生长的最适光环境与营养液浓度组合，可降低植物工厂生产成本。
发明内容
为了克服以上植物工厂生产成本高的缺陷，本申请人一种利用LED光环境，光强、光照时长与营养液浓度耦合植物工厂蔬菜高效生产的方法，其通过LED光环境(光强与光照时长)与营养液浓度耦合提高产量，增加其体内的可溶性蛋白、可溶性糖、维生素、总酚、类黄酮营养物质积累，同时提高FRAP、DPPH抗氧化能力，该方法操作方便，成本低，效果显著。
本发明的目的通过下述技术方案实现，一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法，在蔬菜长到三叶一心时，移栽至装有营养液的水培容器中进行水培，并施以每天15～18小时LED红蓝光连续光照，增加其体内的可溶性蛋白、可溶性糖、维生素、总酚、类黄酮营养物质积累，同时提高FRAP、DPPH抗氧化能力。
光照强度为250～350μmol·m-2·s-1。
红光波长为650-670nm，蓝光波长为420-440nm。
红蓝光光量子密度比为2:1。
营养液浓度为1/4～3/4Hoagland营养液。
光照时间为6:00-21:00或6:00-24:00。
该方法适用于LED植物工厂蔬菜生产。
本发明的有益效果是：(1)本发明的技术方案利用LED光照强度、光照时间与营养液的耦合，有效提升植物工厂蔬菜产量、营养品质和保健功能成分，即，增加蔬菜产量、增加苗菜体内的可溶性蛋白、可溶性糖、维生素、总酚、类黄酮营养物质积累，同时提高FRAP、DPPH抗氧化能力，克服生产实践中植物工厂生产能耗高等缺点；(2)利用LED光照强度、光照时间与营养液的耦合进行高效植物工厂生产是一项节能有效且简便易行的新技术，优势突出；(3)本发明的操作方法简单，成本低，结果可靠。
具体实施方式
实施例1
1.1试验材料和试验方法
试验用植物材料为生菜。蔬菜培养在华南农业大学园艺学院进行，2016年4月2日将种子播种至海绵块育苗，苗期均浇灌1/4霍格兰营养液，4月22日，当生菜长到三叶一心时，选取生长一致的健壮幼苗，移栽至装有营养液的水培容器中进行水培，并放到LED灯(红光波长为650-670nm，蓝光波长为420-440nm，红蓝光光量子密度比＝2:1)下进行处理，光照时间为6:00-21:00。设计光照强度和营养液浓度2个因素，4个光照强度分别为150μmol·m-2·s-1、250μmol·m-2·s-1、350μmol·m-2·s-1、450μmol·m-2·s-1，3个营养液浓度分别为：1/4倍、1/2倍、3/4倍Hoagland营养液，2个因素交互组合，共12个处理。处理后30天，分别从各处理组中随机取30株生菜，取样后立即进行测试，测试项目包括植株干鲜重、可溶性蛋白、可溶性糖、维生素、总酚和类黄酮的含量。
1.2结果与分析
由表1可知，相同营养液浓度处理生菜全株鲜重与干重、地上部鲜重与干重均随着光强增加呈现先增加后降低的趋势；光强为350μmol·m-2·s-1时达到最高。150μmol·m-2·s-1、250μmol·m-2·s-1、350μmol·m-2·s-1处理的生菜全株鲜重与干重、地上部鲜重与干重均随着营养液浓度的增加出现不同程度的增加。450μmol·m-2·s-1处理的生菜则以1/2Hoagland营养液浓度达到最优。在所有12个处理中，350μmol·m-2·s-1下3/4Hoagland营养液处理最佳。
由表2可知，250μmol·m-2·s-1下1/4Hoagland、3/4Hoagland处理均有利于生菜可溶性蛋白含量的积累；150μmol·m-2·s-1、450μmol·m-2·s-1与3/4Hoagland结合处理以及250μmol·m-2·s-1与1/4Hoagland结合处理有利于生菜Vc含量的积累；在12个处理中，350μmol·m-2·s-1下1/4Hoagland处理的生菜可溶性糖含量最高；350μmol·m-2·s-1下1/4Hoagland处理有利于提高生菜多酚含量；350μmol·m-2·s-1下1/4Hoagland处理更有利于生菜类黄酮含量的积累。
同时，350μmol·m-2·s-1下1/4Hoagland处理更有利于提高生菜抗氧化能力FRAP值和DPPH自由基清除率。
表1为LED光照与营养液耦合栽培的生菜干鲜重的变化。
表2为LED光照与营养液耦合栽培的生菜中维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖、多酚和类黄酮含量的变化。
实施例2
2.1试验材料和试验方法
试验用植物材料为生菜。蔬菜培养在华南农业大学园艺学院进行，2016年6月1日将种子播种至海绵块育苗，苗期均浇灌1/4霍格兰营养液，6月19日，当生菜长到三叶一心时，选取生长一致的健壮幼苗，移栽至装有营养液的水培容器中进行水培，并放到LED灯(红光波长为650-670nm，蓝光波长为420-440nm，红蓝光光量子密度比＝2:1)下进行处理，光照时间为6:00-24:00。设计光照时长和营养液浓度2个因素，3个光照时间为12h、15h、18h，3个营养液浓度分别为：1/4倍、1/2倍、3/4倍Hoagland营养液，2个因素交互组合，共9个处理。处理后30天，分别从各处理组中随机取30株生菜，取样后立即进行测试，测试项目包括植株干鲜重、可溶性蛋白、可溶性糖、维生素、总酚和类黄酮的含量。
2.2结果与分析
由表3可知，不同光照时间下1/4Hoagland处理的生菜全株与地上部鲜、干重随着光照时间延长逐渐增加；不同光照时间下1/2Hoagland处理的生菜全株与地上部鲜、干重随着光照时间延长有所上升；不同光照时间下3/4Hoagland处理的生菜全株与地上部鲜、干重则随着光照时间延长呈现先上升后下降的趋势。在所有9个处理中，18h下1/4Hoagland营养液处理的生菜全株与地上部鲜、干重最大，更有利于生菜的生长。
由表4可知，15h光照下1/4Hoagland处理、18h光照下3/4Hoagland处理的可溶性蛋白含量较高，15h光照下1/4Hoagland处理的生菜Vc含量最高，18h光照下1/4Hoagland处理的生菜可溶性糖含量最高，12h光照下1/2Hoagland处理的生菜多酚含量最高。12h光照下1/2Hoagland、3/4Hoagland处理生菜类黄酮含量均达到最高。12h光照下1/2Hoagland营养液处理的生菜抗氧化能力FRAP值最大，12h光照下1/2Hoagland、3/4Hoagland营养液处理以及15h光照下1/4Hoagland营养液处理的生菜DPPH自由基清除率较高。
表3为LED光照与营养液耦合栽培的生菜干鲜重的变化。
表4为LED光照与营养液耦合栽培的生菜中维生素C、可溶性蛋白、可溶性糖、多酚和类黄酮含量的变化。
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 (7)

1.一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法，其特征在于，在蔬菜长到三叶一心时，移栽至装有营养液的水培容器中进行水培，并施以每天15～18小时LED红蓝光连续光照，增加其体内的可溶性蛋白、可溶性糖、维生素、总酚、类黄酮营养物质积累，同时提高FRAP、DPPH抗氧化能力。
2.如权利要求1所述的一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法，其特征在于，光照强度为250～350μmol·m-2·s-1。
3.如权利要求1所述的一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法，其特征在于，红光波长为650-670nm，蓝光波长为420-440nm。
4.如权利要求1所述的一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法，其特征在于，红蓝光光量子密度比为2:1。
5.如权利要求1所述的一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法，其特征在于，营养液浓度为1/4～3/4Hoagland营养液。
6.如权利要求1所述的一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法，其特征在于，光照时间为6:00-21:00或6:00-24:00。
7.如权利要求1所述的一种利用LED光照、时间与营养液耦合进行蔬菜生产的方法，其特征在于，该方法适用于LED植物工厂蔬菜生产。
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