CN109362392B - 一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置 - Google Patents

一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置 Download PDF

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Abstract

一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置，涉及植物培养光照装置。设有植物培养架、中性光荧光灯管、中性光荧光灯架、UV‑B灯管、UV‑B灯架、植物种植盒、定时器和温度计；植物培养架设有4层，植物培养架大小根据所需培养的植物占地面积调整；中性光荧光灯管设在中性光荧光灯架上，UV‑B灯管设在UV‑B灯架上，中性光荧光灯架设在每层植物培养架的顶部并平行于植物培养架；UV‑B灯架垂直于中性光荧光灯架并置于中性光荧光灯架底部，中性光荧光灯管和UV‑B灯管独立受定时器控制并分别为拟南芥生长提供不同的光源；温度计设在植物培养架侧面，植物种植盒设在植物培养架上，用于种植拟南芥，使拟南芥处于一定的营养环境中。

Description

一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置
技术领域
本发明涉及植物培养光照装置，尤其是涉及一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置。
背景技术
在农业生产中，为了满足生产要求，人们用人工光源代替太阳光已有相当长的历史，同时伴随着科技的进步，荧光灯管技术的快速发展使得在室内培养植物成为现实。目前荧光灯管以广泛应用于农业生产、科研教学等各个领域。研究表明，在植物接受的光谱中，根据波长可分为UV光、蓝光、红光和远红光([1].Heijde,M.and R.Ulm,UV-Bphotoreceptor-mediated signalling in plants.Trends Plant Sci,2012.17(4):p.230-237)。以蓝色、红色荧光灯管对植物生长有促进作用，调节蓝光和红光荧光灯管的组合，并在蓝光、红光最佳组合基础上，加上一定比例的紫外更有利于植物的生长。目前，市场中一种带有促进植物生长LED紫外线光照的蔬菜种植装置已经发明，该装置包括支架和LED灯管，LED灯管与固定板垂直设置，保证LED灯管对蔬菜全方位进行光照，可室内外种植([2].黄志许等,带有促进植物生长LED紫外线光照的蔬菜种植装置,申请号：201721487523.9,申请日期：2017.11.09)。但是在实际生产过程中，LED紫外线光照对植物的过多的处理会导致拟南芥生长发育停止甚至死亡，主要存在以下问题：
(1)对拟南芥本身的影响
对拟南芥进行长时间的紫外处理会对植物本身生长造成伤害，包括叶片发黄，卷曲，个体发育迟缓，最后表现出生长发育停滞甚至死亡的现象。所以，在合适的发育时期对拟南芥进行紫外处理是一个关键问题。
(2)紫外光照强度和处理时间
由于紫外光对于拟南芥生长有一定的伤害，因此紫外光强是一个关键调节因素，光强太弱不能达到促进植物生长的效果，太强则会对植物造成损伤。同时如何调节紫外光处理时间和调节紫外光与白光的比例也是关键问题。
所以通过改变增加植物光照中紫外光的比例来促进植物生长具有重大的经济价值。
发明内容
本发明的目的在于提供结构简单、操作简便、可有效促进拟南芥营养生长，可实现在外源不施加营养物质仅通过改变光照条件就能促进拟南芥植物生长，为农作物及经济作物的增产奠定基础的一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置。
本发明设有植物培养架、中性光荧光灯管、中性光荧光灯架、UV-B灯管、UV-B灯架、植物种植盒、定时器和温度计；
所述植物培养架用于放置所需培养的植物，植物培养架设有4层，植物培养架大小可根据所需培养的植物占地面积调整，植物培养架的高度可根据所需光强调整，植物培养架可移动，植物培养架设在相应的恒温恒湿环境中，植物培养架不需密闭，两侧通风；
所述中性光荧光灯管设在中性光荧光灯架上，所述UV-B灯管设在UV-B灯架上，中性光荧光灯架设在每层植物培养架的顶部并平行于植物培养架；UV-B灯架垂直于中性光荧光灯架并置于中性光荧光灯架底部，所述中性光荧光灯管和UV-B灯管独立受定时器控制并分别为拟南芥生长提供不同的光源；
所述温度计设在植物培养架侧面，用于指示周围环境温度，使植物培养架处于恒温22℃的环境中。
所述植物种植盒设在植物培养架上，用于种植拟南芥，使拟南芥处于一定的营养环境中。
所述植物培养架的长度可为129.0cm，宽度可为57.5cm，高度可为195.2cm。
所述中性光荧光灯管可采用飞利浦TL5-28W中性光4000K荧光灯管，功率可为28W，光通量密度可为50～70μmol/m2·s，中性光荧光灯管为拟南芥生长提供适宜的光照条件。
所述UV-B灯管可采用飞利浦TL 20W/01RS UV-B narrowband灯管，功率可为20W，光强可为0.03mW/cm2，UV-B灯管4为拟南芥生长提供适宜的紫外照射时间以促进营养生长。
所述定时器可控制中性光荧光灯管和UV-B灯管的开关时间。中性光荧光灯管于每日8:00am～24:00pm工作，00:00～次日8:00am关闭，保证植物处于每日16h中性光光照时间，8h黑暗时间；UV-B灯管在每日11:00～14:00pm工作。定时器控制中性光荧光灯管和UV-B灯管工作时间，为拟南芥生长提供适宜的光周期条件。
本发明的有益效果如下：
1)所述中性光荧光灯架和UV-B灯架同时置于植物培养架上。中性光荧光灯架设在每层植物培养架的顶部并平行于植物培养架；UV-B灯架垂直于中性光荧光灯架并置于中性光荧光灯架底部，将两部分不同性质的光源相互遮挡的程度降到最低。由于两部分灯架电源独立，工作时间分别由不同的定时器控制，工作时间相互不干扰。中性光荧光灯架距离植物种植盒34.6cm，UV-B灯架距离植物种植盒23.2cm，为拟南芥的生长提供了一个充足的空间，避免植物生长到一定高度后接触到灯管被烫伤，同时，此高度也与中性光荧光灯管和UV-B灯管的功率配合，使得植物在生长过程中接受到适宜的光照强度。中性光荧光灯管和UV-B灯管等距离的分布在植物培养架的顶层，经过测量，植物培养架底部各个部位接受到的光强基本一致，从而避免出现植物在不同位置长势不均一的情况。
2)所述中性光荧光灯管和UV-B灯管设置于每层植物培养架顶部的中性光荧光灯架和UV-B灯架上，可分为两种，一种为飞利浦TL5-28W中性光4000K荧光灯管，功率为28W，光通量密度为50～70μmol/m2·s，为拟南芥生长提供基本光照；另一种为飞利浦TL 20W/01RSUV-B narrowband灯管，功率为20W，光强为0.03mW/cm2，使用寿命较长，光照强度衰减较慢，同时工作时温度不高，不会影响拟南芥生长环境温度。
3)UV-B灯管工作时间为每日3h，经过对在此条件下生长的拟南芥的幼苗及成苗的形态观察以及对一些生长指标的测量发现，该强度的UV-B光照射能够促进拟南芥营养生长，其中包括开花延迟，花青素积累明显，果荚变长，产量增加。
附图说明
图1为本发明实施例的结构组成示意图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明实施例设有植物培养架1、中性光荧光灯管2、中性光荧光灯架3、UV-B灯管4、UV-B灯架5、植物种植盒6、定时器7和温度计8。
所述植物培养架1置于22℃恒温恒湿的环境中，用于放置所需培养的植物。植物培养架1设有4层，大小可根据所需培养的植物占地面积调整，植物培养架1的高度可根据所需光强调整，植物培养架1可移动，不需密闭，两侧通风。
所述植物培养架的长度为129.0cm，宽度为57.5cm，高度为195.2cm。
所述中性光荧光灯架3设在每层植物培养架1的顶部并平行于植物培养架1，可安装中性光荧光灯管2；中性光荧光灯架3连有定时器7，可控制中性光荧光灯管2工作，其工作时间为每日8:00am～24:00pm，00:00～次日8:00am关闭。
所述UV-B灯架5垂直于中性光荧光灯架3并置于中性光荧光灯架3底部，可安装UV-B灯管4；UV-B灯架5连有定时器7，可控制UV-B灯管4工作时间，其工作时间为每日11:00am～14:00pm。中性光荧光灯管2和UV-B灯管4两部分独立控制，分别为拟南芥生长提供不同的光源。
所述温度计8设在植物培养架1侧面，用于精确指示温度变化，使植物培养架1处于恒温22℃的环境中。
将拟南芥种子播种于固体植物培养基上，放置4℃条件下黑暗处理3天，以保证种子萌发同步化。处理后将材料放置于有持续白光光照的普通培养箱内，温度为22℃，光通量密度为30～50μmol/m2·s，放置6天后，将拟南芥幼苗转移至上述光照装置下，处理10天后移植到植物专用的营养土中，置于植物种植盒中，放置在上述光照装置下。

Claims (4)

1.一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置，其特征在于设有植物培养架、中性光荧光灯管、中性光荧光灯架、UV-B灯管、UV-B灯架、植物种植盒、定时器和温度计；
所述植物培养架用于放置所需培养的植物，植物培养架设有4层，植物培养架可移动，植物培养架设在相应的恒温恒湿环境中，植物培养架不需密闭，两侧通风；
所述中性光荧光灯管设在中性光荧光灯架上，所述UV-B灯管设在UV-B灯架上，中性光荧光灯架设在每层植物培养架的顶部并平行于植物培养架；UV-B灯架垂直于中性光荧光灯架并置于中性光荧光灯架底部，所述中性光荧光灯管和UV-B灯管独立受定时器控制并分别为拟南芥生长提供不同的光源；
所述温度计设在植物培养架侧面，用于指示周围环境温度，使植物培养架处于恒温22℃的环境中；
所述植物种植盒设在植物培养架上，用于种植拟南芥；
所述定时器控制中性光荧光灯管和UV-B灯管的开关时间，中性光荧光灯管于每日8:00am～24:00pm工作，00:00～次日8:00am关闭，保证植物处于每日16h中性光光照时间，8h黑暗时间；UV-B灯管在每日11:00～14:00pm工作。
2.如权利要求1所述一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置，其特征在于所述植物培养架的长度为129.0cm，宽度为57.5cm，高度为195.2cm。
3.如权利要求1所述一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置，其特征在于所述中性光荧光灯管采用飞利浦TL5-28W中性光4000K荧光灯管，功率为28W，光通量密度为50～70μmol/m2·s。
4.如权利要求1所述一种可有效促进拟南芥营养生长的光照装置，其特征在于所述UV-B灯管采用飞利浦TL 20W/01RS UV-B narrowband灯管，功率为20W，光强为0.03mW/cm2。
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