CN109673516B - 一种全人工光种植白芨的光环境方法 - Google Patents

一种全人工光种植白芨的光环境方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及植物照明方法领域，具体涉及一种室内全人工光种植白芨的方法，通过在白芨组培过程中的种子萌发阶段，诱导生根、壮苗阶段以及高效生长期阶段中，分别采用不同光量子分布比例的LED灯促进白芨的生长，并配合其他的生长环境，提供一种促进白芨组培生根壮苗和缩短白芨种植周期、保证白芨品质的室内全人工光种植方法。

Description

一种全人工光种植白芨的光环境方法
方法领域
本发明涉及植物照明方法领域，具体涉及一种室内全人工光种植白芨的方法。
背景方法
白芨为兰科白芨属多年生草本球根植物(块根)，是我国传统的中药材，具有广泛的药用价值，主要用于收敛止血，消肿生肌，有良好止咳作用，能治疗鼻窦炎等，另外其还具有很高的园林应用价值。近年来，随着白芨价格的提高，我国大部分地区的野生白芨遭到过度采挖，导致其野生自然资源急剧减少，濒临灭绝，被国家列为重点保护野生药用植物之一，属濒危植物。
目前人工种植白芨的技术主要包括育苗期和栽培期。其中育苗期包括种子萌发和组织培养阶段，由于白芨种子胚乳发育不完全，大田直播萌发率相对较低，萌发后的种子受自然环境影响，生根成苗较为困难，成苗期达180d，无法获得优良种苗，严重影响白芨后期生长。而室内组织培养不受自然环境和季节限制，对个体后代遗传性状的影响具有一致性，是获得白芨优良种苗的重要途径之一，研究白芨的室内组培育苗技术具有重要的经济价值。
光既是植物光合作用的唯一能量来源，又是其生长发育的信号，光环境对植物的物质积累和形态建成有至关重要的作用，故探究通过光环境调控白芨组培育苗具有重要的应用前景。当前组培光环境主要设置普通三基色荧光灯实现，能耗高、寿命短、光谱能量分布不合理，并不能实现白芨的高效发芽和幼苗健壮生长。另外，传统种植模式下，白芨组培成苗后需移栽到大田，在施用农药的前提下，成活率约为85％～90％，成品农残严重超标，在大棚或林下的种植周期3到4年，种植周期长，品质差。在室内完成白芨栽培期可缩短种植周期、减少或根除农药使用，提高产品品质，具有广泛应用前景。
综上所述，本发明提出一种全人工光栽培白芨的方法，结合LED技术，首先提出一种促进白芨组培育苗的光环境，缩短育苗周期、提高幼苗成活率，解决大田或室内种植白芨的种苗需求；同时提出一种提高白芨品质、缩短白芨种植周期的栽培光环境方法。
发明内容
为了解决上述方法问题，需要提供一种促进白芨组培生根壮苗和缩短白芨种植周期、保证白芨品质的室内全人工光种植方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种室内全人工光种植白芨的方法，包括以下步骤：
1)种子萌发：通过LED灯诱发白芨种子萌发；
所述LED灯的光谱分布各波段光量子比例为：
波长(nm) 光量子分布比例(％)
380-499 16～22
500-599 8～10
600-699 70～75
2)组培育苗：通过LED灯诱导白芨组培生根、壮苗；
所述LED灯的光谱分布各波段光量子比例为：
波长(nm) 光量子分布比例(％)
380-399 19～24
500-599 35～46
600-699 26～43
700-780 2～3
3)栽培期：通过LED灯为白芨室内栽培提供光环境，缩短白芨种植周期和保证白芨品质所述LED灯的光谱分布各波段光量子比例为：
波长(nm) 光量子分布比例(％)
380-399 13～25
500-599 14～19
600-699 48～52
700-780 8～17
优选的，种子发芽步骤中，后期通过转速110r/min震荡组培养，促使球茎松散分开，方便继代培养。
优选的，种子萌发步骤中，LED灯的光谱能量分布为：波长为380～499nm的光量子数所占比例为16.5％-21.3％％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为8.2％-9.5％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为70.5％-74.1％。
进一步优选的，种子萌发步骤中，温度20～25℃，光照强度为35～45μmol.m-2.s-1，光照时间为10-12h/d，培养30～45d，后期转速110r/min震荡培养基，促使球茎松散分开，方便继代培养。
优选的，组培育苗步骤中，在无菌操作台中，将种子球茎直径发育至2mm～4mm的苗接种至分化培养基中，用诱导白芨生根壮苗的光谱照射白芨苗。
优选的，在上述各步骤中，LED灯的光谱能量分布为：波长为380～499nm的光量子数所占比例为19～24％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为35～46％，所述LED灯的光谱中，波长为600～699nm的光量子数所占比例为26～43％，波长为700～780nm的光量子数所占比例为2～3％。
进一步优选的，组培育苗中，LED灯的光谱能量分布为：波长为380～499nm的光量子数所占比例为19.2％-23.1％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为35.2％-45.7％，所述LED灯的光谱中，波长为600～699nm的光量子数所占比例为28.6％-42.9％，波长为700～780nm的光量子数所占比例为2.5％-2.7％。
进一步优选的，组培育苗中，在无菌操作台中，将原球茎诱导发育至3mm左右苗接种至分化培养基中，保持温度25-28℃，相对湿度60-80％，用诱导白芨生根壮苗的光谱照射白芨组培苗，光照强度45-60μmol.m-2.s-1，光照时间10-14h/d条件下培养。
优选的，栽培期步骤中，LED灯的光谱能量分布为：波长为380～499nm的光量子数所占比例为13.6％-24.3％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为14.5％-18.3％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为48.2％-51.1％，波长为700～780nm的光量子数所占比例为8.3％-17.0％。
进一步优选的，栽培期步骤中，土壤相对湿度60-70％，温度夜间18～20℃，白天25℃，光照强度200-300μmol.m-2.s-1，光照时间为12～14h/d，定植15d后使用氨基酸、磷酸二氢钾喷施叶面，浓度为1000倍液，每周喷1次，连续喷施5周。后每月浇灌一次复合肥800～1000倍液，栽培期间根据苗的生长情况施用有机肥和喷施中微量元素叶面肥。
进一步的，种子萌发中包括步骤：
蒴果消毒：先用RO水冲洗蒴果，在超净工作台用75％酒精浸泡1min，再用0.1％升汞溶液浸泡10～15min，最后无菌水冲洗5～8遍，晾干；
播种：用镊子夹取消毒好的果荚，用刀片切去头尾、分开果荚，将种子抖落在液体萌发培养基上，进行悬浮培养，培养条件为温度20～25℃。
更进一步的，栽培阶段还包括步骤：
练苗：分化培养90d后，组培苗生长至8-10cm左右，将上述白芨培养瓶瓶盖打开，置于室内适应性生长5-10d；取出白芨苗，以清水冲洗白芨苗根部培养基，用1000倍稀释的多菌灵清液浸泡白芨根部1～3min，栽种于1m宽、覆土30cm的栽培槽中，栽培深度3cm，栽培土为泥炭土：蛭石：河沙＝3：1：1的复合土，后置于室内LED白芨种植灯下栽培。
区别于现有方法，上述方法方案具有以下有益效果：
1.本发明将白芨组培过中的种子萌发，组培育苗，栽培过程中，分别采用不同的光质的光环境对不同生长阶段的白芨精准影响，从而有效提高白芨成活率、缩短种植周期以及提高品质。
2.本发明在经过大量实验验证的基础上，得出了有利于促进白芨生长不同阶段的LED灯的光谱分布各波段光量子比例。该比例能够在节约能源的前提下，有效促进白芨的种子萌发、组培育苗以及室内种植的生长效果。
3.本发明还公开了白芨组培过程中的其他步骤及其他生长环境的详细参数，并在实验数据的基础上有效证实了本发明能够缩短整个组培周期，并且培育出的白芨成活率、株高、原球茎大小有较明显的优势。
附图说明
图1为本发明实施例1的光环境A1的光谱能量分布图。
图2为本发明实施例1的光环境B1的光谱能量分布图。
图3为本发明实施例1的光环境C1的光谱能量分布图。
图4为本发明实施例2的光环境A2的光谱能量分布图。
图5为本发明实施例2的光环境B2的光谱能量分布图。
图6为本发明实施例2的光环境C2的光谱能量分布图。
图7为本发明实施例3的光环境A3的光谱能量分布图。
图8为本发明实施例3的光环境B3的光谱能量分布图。
图9为本发明实施例3的光环境C3的光谱能量分布图。
具体实施方式
为详细说明方法方案的方法内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
实施例1
请参阅图1-图3所示，本实施例1的一种室内全人工光种植白芨的方法，具体包括如下步骤：
1)种子萌发
(1)蒴果消毒：先用RO水冲洗蒴果，在超净工作台用75％酒精浸泡1min，再用0.1％升汞溶液浸泡10～15min，最后无菌水冲洗5～8遍，晾干；
(2)播种：用镊子夹取消毒好的果荚，用刀片切去头尾、分开果荚，将种子抖落在液体萌发培养基上，进行悬浮培养，培养条件为温度20～25℃；
(3)管理：组培温度20～25℃，光照强度35-45μmol.m-2.s-1，光照时间为10h/d，培养40d，后期转速110r/min震荡组培养，促使球茎松散分开，方便继代培养，该光谱能量分布图为图1，LED诱发白芨组培球茎的光环境A1中：波长为380～499nm的光量子数所占比例为21.3％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为8.2％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为70.5％；
2)组培育苗
(1)接种：在无菌操作台中，将原球茎诱导发育至3mm左右苗接种至分化培养基中，保持温度25-28℃，相对湿度60-80％，
(2)管理：用诱导白芨生根壮苗的光谱照射白芨组培苗，光照强度45-60μmol.m- 2.s-1，光照时间14h/d条件下培养，该光谱能量分布图为图2；LED诱导白芨组培生根、壮苗的光环境B1中，波长为380～499nm的光量子数所占比例为23.1％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为45.7％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为28.6％，波长为700～780nm的光量子数所占比例为2.5％。
3)栽培
(1)练苗：分化培养90d后，组培苗生长至8-10cm左右，将上述白芨培养瓶瓶盖打开，置于室内适应性生长6d；取出白芨苗，以清水冲洗白芨苗根部培养基，用1000倍稀释的多菌灵清液浸泡白芨根部1～3min，栽种于1m宽、覆土30cm的栽培槽中，栽培深度3cm，栽培土为泥炭土：蛭石：河沙＝3：1：1的复合土，后置于室内LED白芨种植灯下栽培；
(2)管理：土壤相对湿度60-70％，温度夜间18～20℃，白天25℃，光照强度200-300μmol.m-2.s-1，光照时间为12～14h/d，该光谱能量分布图为图3。LED白芨室内栽培促进存活率、缩短种植周期的光环境C1中，波长为380～499nm的光量子数所占比例为13.6％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为18.3％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为51.1％，波长为700～780nm的光量子数所占比例为17.0％。定植15d后使用氨基酸、磷酸二氢钾喷施叶面，浓度为1000倍液，每周喷1次，连续喷施5周。后每月浇灌一次复合肥800～1000倍液，栽培期间根据苗的生长情况施用有机肥和喷施中微量元素叶面肥。
实施例2：
参考图4、图5和图6所示，本实施例2的一种室内全人工光种植白芨的方法，具体包括如下步骤：
1)种子萌发
(1)蒴果消毒：先用RO水冲洗蒴果，在超净工作台用75％酒精浸泡1min，再用0.1％升汞溶液浸泡10～15min，最后无菌水冲洗5～8遍，晾干；
(2)播种：用镊子夹取消毒好的果荚，用刀片切去头尾、分开果荚，将种子抖落在液体萌发培养基上，进行悬浮培养，培养条件为温度20～25℃；
(3)管理：组培温度20～25℃，光照强度35-45μmol.m-2.s-1，光照时间为10h/d，培养40d，后期转速110r/min震荡组培养，促使球茎松散分开，方便继代培养，该光谱能量分布图为图1，LED诱发白芨组培球茎的光环境A2中，波长为380～499nm的光量子数所占比例为16.5％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为9.4％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为74.1％；
2)组培育苗
(1)接种：在无菌操作台中，将原球茎诱导发育至3mm左右白芨组培苗接种至分化培养基中，保持温度25-28℃，相对湿度60-80％；
(2)管理：用诱导白芨生根壮苗的光谱照射白芨组培苗，光照强度45-60μmol.m- 2.s-1，光照时间14h/d条件下培养，该光谱能量分布图为图4，LED诱导白芨组培生根、壮苗的光环境B2中，波长为380～499nm的光量子数所占比例为21.2％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为39.5％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为36.8％，波长为700～780nm的光量子数所占比例为2.5％；
3)栽培
(1)练苗：分化培养90d后，组培苗生长至8-10cm左右，将上述白芨培养瓶瓶盖打开，置于室内适应性生长6d；取出白芨苗，以清水冲洗白芨苗根部培养基，用1000倍稀释的多菌灵清液浸泡白芨根部1～3min，栽种于1m宽、覆土30cm的栽培槽中，栽培深度3cm，栽培土为泥炭土：蛭石：河沙＝3：1：1的复合土，后置于室内LED白芨种植灯下栽培；
(2)管理：土壤相对湿度60-70％，温度夜间18～20℃，白天25℃，光照强度200-300μmol.m-2.s-1，光照时间为12～14h/d，该光谱能量分布图为图5，LED白芨室内栽培光环境C2中，波长为380～499nm的光量子数所占比例为24.3％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为14.5％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为48.2％，波长为700～780nm的光量子数所占比例为13.0％；定植15d后使用氨基酸、磷酸二氢钾喷施叶面，浓度为1000倍液，每周喷1次，连续喷施5周。后每月浇灌一次复合肥800～1000倍液，栽培期间根据苗的生长情况施用有机肥和喷施中微量元素叶面肥。
实施例3：
参考图7、图8和图9所示，本实施例3的一种室内全人工光种植白芨的方法，具体包括如下步骤：
1)种子萌发
(1)蒴果消毒：先用RO水冲洗蒴果，在超净工作台用75％酒精浸泡1min，再用0.1％升汞溶液浸泡10～15min，最后无菌水冲洗5～8遍，晾干；
(2)播种：用镊子夹取消毒好的果荚，用刀片切去头尾、分开果荚，将种子抖落在液体萌发培养基上，进行悬浮培养，培养条件为温度20～25℃；
(3)管理：组培温度20～25℃，光照强度35-45μmol.m-2.s-1，光照时间为10h/d，培养40d，后期转速110r/min震荡组培养，促使球茎松散分开，方便继代培养，该光谱能量分布图为图1，LED诱发白芨组培球茎的光环境A3中，波长为380～499nm的光量子数所占比例为18.5％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为9.5％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为72％；
2)组培育苗
(1)接种：在无菌操作台中，将原球茎诱导发育至3mm左右苗接种至分化培养基中，保持温度25-28℃，相对湿度60-80％；
(2)管理：用诱导白芨生根壮苗的光谱照射白芨组培苗，光照强度45-60μmol.m- 2.s-1，光照时间14h/d条件下培养，该光谱能量分布图为图4，LED诱导白芨组培生根、壮苗的光环境B3中，波长为380～499nm的光量子数所占比例为19.2％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为35.2％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为42.9％，波长为700～780nm的光量子数所占比例为2.7％；
3)栽培
(1)练苗：分化培养90d后，组培苗生长至8-10cm左右，将上述白芨培养瓶瓶盖打开，置于室内适应性生长6d；取出白芨苗，以清水冲洗白芨苗根部培养基，用1000倍稀释的多菌灵清液浸泡白芨根部1～3min，栽种于1m宽、覆30cm的栽培槽中，栽培深度3cm，栽培土为泥炭土：蛭石：河沙＝3：1：1的复合土，后置于室内LED白芨种植灯下栽培；
(2)管理：土壤相对湿度60-70％，温度夜间18～20℃，白天25℃，光照强度200-300μmol.m-2.s-1，光照时间为12～14h/d，该光谱能量分布图为图5，LED白芨室内栽培光环境C3中，波长为380～499nm的光量子数所占比例为22.7％，波长为500～599nm的光量子数所占比例为18.1％，波长为600～699nm的光量子数所占比例为50.9％，波长为700～780nm的光量子数所占比例为8.3％；定植15d后使用氨基酸、磷酸二氢钾喷施叶面，浓度为1000倍液，每周喷1次，连续喷施5周。后每月浇灌一次复合肥800～1000倍液，栽培期间根据苗的生长情况施用有机肥和喷施中微量元素叶面肥。
设置传统三基色荧光灯为种子萌发和组培育苗光环境，作为对照例,与上述实施例1、2、3对比结果如下：
Figure BDA0001970921620000091
Figure BDA0001970921620000101
对比结果表明：组培育苗阶段，采用本发明技术方案，株高生长速度提高19％-22％；球茎生长速度提高4％-6％；茎粗生长速度提高4％-23％；根长生长速度提高4％-17％；单株鲜重提高15％-30％；
设置传统室外种植为栽培阶段对照例，栽培110天，与上述实施例1、2、3对比结果如下：
Figure BDA0001970921620000102
对比结果表明：栽培阶段，采用本发明技术方案，株高生长速度提高41％-62％；球茎生长速度提高23％-45％；成活率提高10％；
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的方法人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的方法领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种全人工光种植白芨的光环境方法，其特征在于，通过LED灯为组培育苗提供光环境，所述LED灯的光谱中600-699nm波段光量子占比为26~43%，所述的LED灯的光谱中500~599nm波段的光量子占比为35~46%，所述的LED灯的光谱中380~499nm波段光量子占比为19~24%，所述的LED灯的光谱中700~780nm波段光量子占比为2~3%。
2.根据权利要求1所述的一种全人工光种植白芨的光环境方法，其特征在于，
在种子萌芽阶段，通过LED灯为种子萌发提供光环境，所述LED灯的光谱分布各波段光量子占比为：
波长（nm） 光量子分布比例（%） 380-499 16~22 500-599 8~10 600-699 70~75
。
3.根据权利要求2所述的一种全人工光种植白芨的光环境方法，其特征在于，在种子萌芽阶段，光照强度为35~45µmol.m-2.s-1，光照时间为10-12h/d；在组培育苗阶段，光照强度为45-60µmol.m-2.s-1，光照时间为10-14h/d。
4.根据权利要求1所述的一种全人工光种植白芨的光环境方法，其特征在于，在栽培阶段：通过LED灯为白芨栽培提供光环境，所述LED灯的光谱分布各波段光量子占比为：
波长（nm） 光量子分布比例（%） 380-499 13~25 500-599 14~19 600-699 48~52 700-780 8~17
。
5.根据权利要求4所述的一种全人工光种植白芨的光环境方法，其特征在于，在栽培阶段，栽培土为泥炭土：蛭石：河沙=3：1：1的复合土，土壤相对湿度60-70％，温度夜间18~20℃，白天25℃，光照强度200-300µmol.m-2.s-1，光照时间为12~16h/d。
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