CN111011126B - 促进番茄幼苗期生长的方法及其在植物工厂中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种促进冬季或者缺光环境下番茄幼苗期生长的光源分布方法及光源参数，所述促进番茄幼苗期生长的方法在植物工厂中的应用包括为生长中的番茄幼苗提供人工光源以促进番茄幼苗的生长。本发明的有益效果：本发明促进番茄幼苗期生长的方法在植物工厂中的应用是通过在番茄幼苗期生长过程中补充适宜其生长阶段的对应光谱，为植物提供最适宜的补光方案，发明覆盖了番茄从播种到现蕾前的营养生长时期，提升番茄对光能的吸收率和利用率，促进电能转化为番茄的生物化学能，保证冬季或者缺光环境下番茄幼苗壮苗率、促进提前开花、提高幼苗品质。

Description

促进番茄幼苗期生长的方法及其在植物工厂中的应用

技术领域

本发明属于植物栽培技术领域，涉及一种促进番茄幼苗期生长的方法及其在植物工厂中的应用，具体为促进冬季或者缺光环境下番茄幼苗期生长的光源分布方法及光源参数。

背景技术

光照与作物的生长有密切的关系。最大限度的捕捉光能，充分发挥植物光合作用的潜力，将直接关系到农业生产的效益。近年来为了满足市场需求，普遍采用温室大棚生产反季节花卉、瓜果、蔬菜等，由于冬春两季日照时间短，作物生长缓慢，产量低，因此急需进行补光。

植物光源是依照植物生长的自然规律，根据植物利用太阳光进行光合作用的原理，使用人工光源弥补太阳光短缺，为提供植物生长发育所需光源的一种设备。

国内植物光源市场近年来快速发展，大部分LED制造企业的植物光源没有对植物利用效率最高的光谱做深入研究，一般是采用全可见光连续光谱宽频LED设备做为植物光源，这样大部分植物利用率较低的光谱就浪费掉了，电能转化为植物化学能效率降低，造成了能源的浪费。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法及其在植物工厂中的应用，意指为在冬季或缺光环境下番茄栽培提供科学合理的光源补充方案，保证番茄正常生长的同时，提升电能利用率，促使番茄设施内栽培产量稳定、品质提升。

本发明的目的是提供一种促进番茄幼苗期生长的方法。

本发明的再一目的是提供上述促进番茄幼苗期生长的方法在植物工厂中的应用。

根据本发明的具体实施方式的促进番茄幼苗期生长的方法，所述促进番茄幼苗期生长的方法包括对生长中的番茄提供人工光源以促进番茄幼苗的生长，具体为：

在以人工光源为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括75-85％的红光、15-25％的蓝光和不高于10％的全可见光连续光谱；

在以太阳光为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括80-90％的红光和10-20％的蓝光；

所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B。

根据本发明的具体实施方式的促进番茄幼苗期生长的方法，其中，在以人工光源为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为220-800μmol/(m²·s)，在以太阳光为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为120-220μmol/(m²·s)。

根据本发明的具体实施方式的促进番茄幼苗期生长的方法，进一步的，在以人工光源为主光源的植物工厂中，在幼苗期所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为220-600μmol/(m²·s)，在以太阳光为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为150-220μmol/(m²·s)。

根据本发明的具体实施方式的促进番茄幼苗期生长的方法，更进一步的，在以人工光源为主光源的植物工厂中，在幼苗期所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为220-600μmol/(m²·s)，所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T₁，所述T₁的计算公式如(Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)中，2.78×10^-7为单位换算系数；

D为番茄所需光照能量，单位为J/cm²，范围在800-1400J/cm²；

S₁为种植面积，单位为cm²；

P₁为单光源功率，单位kw；

X₁为光源总数，单位为个；

T₁为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时；

在以太阳光为主光源的植物工厂中，在幼苗期所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为150-220μmol/(m²·s)，所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T₂，所述T₂的计算公式如(Ⅱ)所示：

式(Ⅱ)中，1.67为单位换算系数；

D为番茄所需光照能量，单位为J/cm²，范围在800-1400J/cm²；

P₃为太阳光平均强度，单位为μmol/(m²·s)；

T₃为每日太阳光照时间，单位为小时；

P₂为植物顶端接收到的人工光源光照强度，单位为μmol/(m²·s)；

T₂为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时。

本发明中以人工光源为主的植物工厂为：植物生长过程中获得的光能量全部由人工光源提供，并不涉及太阳直射光及散射光。

本发明中以太阳光为主光源的植物工厂为：植物生长过程中获得的光能量由太阳直射光、散射光及人工光源提供。

根据本发明的具体实施方式的促进番茄幼苗期生长的方法在植物工厂中的应用，当种植的番茄处于幼苗期时(所述番茄的株高低于0.4m)，在所述植物工厂种植面积内南北方向安装一列人工光源的数量为X₃，东西方向安装一排人工光源的数量为X₄，所述人工光源为人工点光源，所述X₃，X₄的计算公式如(Ⅲ)，(Ⅳ)所示：

式(Ⅲ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

L₃为该种植面积南北方向边边长，单位m；

X₃为该种植面积内南北方向上一列人工点光源数量，单位为个；

式(Ⅳ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

L₄为该种植面积东西方向边边长，单位m；

X₄为该种植面积内东西方向上一排人工点光源数量，单位为个。

根据本发明的具体实施方式的促进番茄幼苗期生长的方法在植物工厂中的应用，进一步的，当种植的番茄为番茄幼苗时，种植面积内南北方向和东西方向相邻两个人工点光源间的距离均为l₃，所述l₃的计算公式如(Ⅴ)所示：

式(Ⅴ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

l₃为相邻两个人工点光源间的距离，单位m。

根据本发明的具体实施方式的促进番茄幼苗期生长的方法在植物工厂中的应用，更进一步的，当种植的番茄为番茄幼苗时，所述人工点光源距地面的高度为H₃，所述H₃的计算公式如(Ⅵ)所示：

式(Ⅵ)中，

X₃为该种植面积内南北方向上一列人工点光源数量，单位为个；

α为出光角度，单位为°；

L₃为该种植面积南北方向边边长，单位m；

H₃为光源高度，单位为m。

番茄分为常规长茎番茄和矮化番茄。鉴于番茄幼苗期植株高度均不高于0.4m，有种在地表面上，也有种植在苗床、育苗架上，所以不论长茎番茄还是矮化番茄幼苗栽培，均使用(Ⅲ)(Ⅳ)(Ⅴ)(Ⅵ)这四个公式来计算。

以太阳光为主光源的植物工厂，也称日光温室，是我国北方地区独有的一种温室类型，分为独栋温室和连栋温室。日光温室是一种在室内不加热的温室，即使在最寒冷的季节，也只依靠太阳光来维持室内一定的温度水平，以满足蔬菜作物生长的需要；日光温室保温和蓄热能力强，能最大限度地减少温室散热，温室效应强；日光温室主要由围护墙体、后屋面和前屋面三部分组成，简称日光温室的“三要素”，其中前屋面是温室的全部采光面，白天采光时段前屋面只覆盖塑料膜采光，当室外光照减弱时，及时用活动保温被覆盖塑料膜，以加强温室的保温。一般上部覆盖一定厚度的草苫，来在寒冬保暖。

独栋温室，包括拱棚和塑料大棚，其中，拱棚又称冷棚，是一种简易实用的保护地栽培设施，由于其建造容易、使用方便、投资较少，随着塑料工业的发展，被世界各国普遍采用。利用竹木、钢材等材料，并覆盖塑料薄膜，搭成拱形棚，供栽培蔬菜，能够提早或延迟供应，提高单位面积产量，有利于防御自然灾害，特别是北方地区能在早春和晚秋淡季供应鲜嫩蔬菜。塑料大棚有一定的保温作用，并通过卷膜能在一定范围调节棚内的温度和湿度，但不能进行越冬栽培；在我国南方地区，塑料大棚除了冬春季节用于蔬菜、花卉的保温和越冬栽培外，还可更换遮荫网用于夏秋季节的遮荫降温和防雨、防风、防雹等的设施栽培。

连栋温室，是一种大型的日光温室，把独立的单间温室连起来，一般的连栋日光温室是通过天沟将单间温室连接在一起形成的多栋连栋日光。常规的连栋温室大棚东西为跨度、南北为开间。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的促进番茄幼苗期生长的方法用于促进在冬季或者缺光环境下番茄幼苗期生长的方法，涉及在冬季或者缺光环境下番茄幼苗期生长的光源参数及光源分布方法，该发明意指为冬季或缺光环境下番茄幼苗期栽培提供科学合理的光源补充方案，保证番茄幼苗正常生长的同时，提升电能利用率，促使番茄幼苗健壮、提升幼苗品质。通过在番茄幼苗期生长过程中补充植物吸收利用率较高的光谱、最适宜的光强和光节律，为植物提供最科学、节能、适宜的设施补光方案，该方法覆盖了番茄从播种到现蕾前的营养生长时期，根据该生理时期需光特点为番茄定制对应最适光环境参数，全过程旨在有效提高电能向生物化学能转化率，保证冬季或者缺光环境下番茄幼苗壮苗率、促进提前开花、提高幼苗品质。

(2)本发明的促进番茄幼苗期生长的方法覆盖范围广。根据当前两种主流设施条件包括太阳光植物工厂和人工光植物工厂，结合外界太阳光环境变化情况，制定出与其对应的促进番茄幼苗期生长的补光方案。

(3)补光方案针对性较强。该方法针对番茄幼苗期植株对光环境的需求，制定适宜该生长时期的补光方案。

附图说明

图1显示本发明的具体实施例4的在植物工厂中促进番茄幼苗期生长的人工点光源的安装示意图；图1a为安装最为紧密的示意图，图1b为安装最为稀疏的示意图；

图2显示本发明的具体实施例4的在植物工厂中促进番茄幼苗期生长的人工点光源的安装鸟瞰图；

附图标记

α为出光角度；l为相邻两个光源间的距离；L为垄长；H为光源高度。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

本实施例提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法，所述促进番茄幼苗期生长的方法包括对生长中的番茄幼苗提供人工光源以促进番茄幼苗的生长，具体为：

在以人工光源为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比为85％的红光和15％的蓝光；

在以太阳光为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比为90％的红光和10％的蓝光；

所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B。

实施例2

本实施例提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法，所述促进番茄幼苗期生长的方法包括对生长中的番茄提供人工光源以促进番茄幼苗的生长，具体为：

在以人工光源为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比为75％的红光，15％的蓝光和10％的全可见光连续光谱；

在以太阳光为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括80％的红光和20％的蓝光；

所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B。

实施例3

本实施例提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法，所述促进番茄幼苗期生长的方法包括对生长中的番茄提供人工光源以促进番茄幼苗的生长，具体为：

在以人工光源为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比为75％的红光、20％的蓝光和5％的全可见光连续光谱；

在以太阳光为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括85％的红光和15％的蓝光；

所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B。

实施例4

本实施例提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法，在以人工光源为主光源的植物工厂中，即植物生长过程中获得的光能量全部由人工光源提供，并不涉及太阳直射光及散射光；在上述植物工厂中种植番茄幼苗时，所述人工光源具体为：

番茄幼苗期的人工光源按光质光谱积分百分比为80％的红光，15％的蓝光和5％的全可见光连续光谱；所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B；

所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度为400μmol/(m²·s)，所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T₁，所述T₁的计算公式如(Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)中，2.78×10^-7为单位换算系数；

D为番茄所需光照能量，单位为J/cm²，范围在800-1400J/cm²；

S₁为种植面积，单位为cm²；

P₁为单光源功率，单位kw；

X₁为光源总数，单位为个；

T₁为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时。

本实施例中，D＝800J/cm²；S₁＝2.1×10⁵cm²；P₁＝0.06kw；X₁＝60个；T₁＝13.0小时；

人工光源的分布如下：

所述人工点光源在种植面积内南北方向安装一列数量为X₃，东西方向安装一排数量为X₄，相邻距离为l₃(南北方向和东西方向上的人工点光源距离均在l₃范围内)，距地面高度为H₃，所述X₃的计算公式如(Ⅲ)所示，所述X₄的计算公式如(Ⅳ)所示，所述l₃的计算公式如(Ⅴ)所示，所述H₃的计算公式如(Ⅵ)所示：

式(Ⅲ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

L₃为该种植面积南北方向边边长，单位m；

X₃为该种植面积内南北方向上一列人工点光源数量，单位为个；

本实施例中，S_MAX＝15m²；S_MIN＝6m²；L₃＝3m；X₃＝2个。

式(Ⅳ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

L₄为该种植面积东西方向边边长，单位m；

X₄为该种植面积内东西方向上一排人工点光源数量，单位为个。

本实施例中，S_MAX＝15m²；S_MIN＝6m²；L₄＝10m；X₄＝7个。

式(Ⅴ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

l₃为相邻两个人工点光源间的距离，单位m。

本实施例中，S_MAX＝15m²；S_MIN＝6m²；l₃＝1.4m。

式(Ⅵ)中，

X₃为该种植面积内南北方向上一列人工点光源数量，单位为个；

α为出光角度，单位为°；

L₃为该种植面积南北方向边边长，单位m；

H₃为光源高度，单位为m。

本实施例中，X₃＝2个；α＝120°；L₃＝3m；H₃＝0.8m。

图1为本实施例在植物工厂中促进番茄幼苗期生长的人工点光源的安装示意图；图1a为安装最为紧密的示意图，图1b为安装最为稀疏的示意图。

对比例1

本对比例提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法，与实施例4条件相同的以人工光源为主光源的植物工厂中，即植物生长过程中获得的光能量全部由人工光源提供，并不涉及太阳直射光及散射光；在上述植物工厂中种植番茄幼苗时，唯一区别是不提供人工光源。

本对比例1与实施例4相比，观察番茄幼苗生长情况。

实施例4是以人工光源为主光源的植物工厂中(即植物生长过程中获得的光能量全部由人工光源提供，并不涉及太阳直射光及散射光)种植番茄，番茄种子可以正常萌发，在出苗后35-50天后现蕾，可进行移栽。

本对比例1，在以人工光源为主光源的植物工厂中，不提供人工光源条件下种植番茄，番茄种子可以正常萌发，但由于生长环境中光源条件不足，出现白化徒长苗，幼苗无法正常生长，在出苗后的10天左右死亡。

对比例2

本对比例提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法，与实施例4条件相同的以人工光源为主光源的植物工厂中，即植物生长过程中获得的光能量全部由人工光源提供，并不涉及太阳直射光及散射光；在上述植物工厂中种植番茄幼苗时，唯一区别是在番茄幼苗期提供的人工光源为全可见光连续光谱。所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度和光照时间，以及人工光源的安装分布均与实施例4相同。

本对比例2与实施例4相比较进行试验，观察番茄幼苗生长情况。

实施例4的以人工光源为主光源的植物工厂中(即植物生长过程中获得的光能量全部由人工光源提供，并不涉及太阳直射光及散射光)种植番茄，番茄种子可以正常萌发，在出苗后35-50天后现蕾，可进行移栽。

本对比例2，在以人工光源为主光源的植物工厂中(即植物生长过程中获得的光能量全部由人工光源提供，并不涉及太阳直射光及散射光)，在番茄幼苗期提供的人工光源均为全可见光连续光谱，番茄种子可以正常萌发，在出苗后50-60天后现蕾，可进行移栽，比实施例4移栽时间晚15天。

实施例5

本实施例提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法，在以太阳光为主光源的植物工厂中种植番茄幼苗时，提供人工光源，即植物生长过程中获得的光能量由太阳直射光、散射光及人工光源提供；

番茄幼苗期的人工光源按光质光谱积分百分比为75％的红光R和25％的蓝光B；所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B；

所述植物顶端接收到的人工光源光照强度为150μmol/(m²·s)，所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T₂，所述T₂的计算公式如(Ⅱ)所示：

式(Ⅱ)中，1.67为单位换算系数；

D为番茄所需光照能量，单位为J/cm²，范围在800-1400J/cm²；

P₃为太阳光平均强度，单位为μmol/(m²·s)；

T₃为每日太阳光照时间，单位为小时；

P₂为植物顶端接收到的人工光源光照强度，单位为μmol/(m²·s)；

T₂为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时。

本实施例中，D＝1200J/cm²；P₃＝800μmol/(m²·s)；T₃＝8小时；P₂＝150μmol/(m²·s)；T₂＝5.2小时。

人工光源的分布如下：

所述人工点光源在种植面积内南北方向安装一列数量为X₃，东西方向安装一排数量为X₄，相邻距离为l₃(南北方向和东西方向上的人工点光源距离均在l₃范围内)，距地面高度为H₃，所述X₃的计算公式如(Ⅲ)所示，所述X₄的计算公式如(Ⅳ)所示，所述l₃的计算公式如(Ⅴ)所示，所述H₃的计算公式如(Ⅵ)所示：

式(Ⅲ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

L₃为该种植面积南北方向边边长，单位m；

X₃为该种植面积内南北方向上一列人工点光源数量，单位为个；

本实施例中，S_MAX＝15m²；S_MIN＝6m²；L₃＝10m；X₃＝6个。

式(Ⅳ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

L₄为该种植面积东西方向边边长，单位m；

X₄为该种植面积内东西方向上一排人工点光源数量，单位为个。

本实施例中，S_MAX＝15m²；S_MIN＝6m²；L₄＝20m；X₄＝14个。

式(Ⅴ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

l₃为相邻两个人工点光源间的距离，单位m。

本实施例中，S_MAX＝15m²；S_MIN＝6m²；l₃＝1.5m。

式(Ⅵ)中，

X₃为该种植面积内南北方向上一列人工点光源数量，单位为个；

α为出光角度，单位为°；

L₃为该种植面积南北方向边边长，单位m；

H₃为光源高度，单位为m。

本实施例中，X₃＝6个；α＝120°；L₃＝10m；H₃＝1.2m。

对比例3

本对比例提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法，与实施例5条件相同的以太阳光为主光源的植物工厂中，即植物生长过程中获得的光能量由太阳直射光、散射光及人工光源提供；在上述植物工厂中种植番茄幼苗时，唯一区别是不提供人工光源。

本对比例3与实施例5进行比较，观察番茄幼苗期生长情况。

实施例5，以太阳光为主光源的植物工厂中(即植物生长过程中获得的光能量由太阳直射光、散射光及人工光源提供)种植番茄，番茄种子可以正常萌发，在出苗后40-50天后现蕾，可进行移栽。

本对比例3，以太阳光为主光源的植物工厂中(即植物生长过程中获得的光能量由太阳直射光、散射光提供，不提供人工光源)种植番茄，番茄种子可以正常萌发，在出苗后60-70天后现蕾，可进行移栽，比实施例5移栽时间晚20天。

对比例4

本对比例提供了一种促进番茄幼苗期生长的方法，与实施例5条件相同的以太阳光为主光源的植物工厂中，即植物生长过程中获得的光能量由太阳直射光、散射光及人工光源提供；在上述植物工厂中种植番茄幼苗时，唯一区别是在番茄幼苗期提供的人工光源为全可见光连续光谱。所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度和光照时间，以及人工光源的安装分布均与实施例5相同。

本对比例4与实施例5进行比较，观察番茄幼苗生长情况。

实施例5，以太阳光为主光源的植物工厂中(即植物生长过程中获得的光能量由太阳直射光、散射光及人工光源提供)种植番茄，番茄种子可以正常萌发，在出苗后40-50天后现蕾，可进行移栽。

本对比例4，以太阳光为主光源的植物工厂中(即植物生长过程中获得的光能量由太阳直射光、散射光及人工光源全可见光连续光谱提供)种植番茄，番茄种子可以正常萌发，在出苗后50-60天后现蕾，可进行移栽，比实施例5移栽时间晚10天。

在上述几个实施例或中的人工光源的安装，在植物工厂中，相邻两个人工光源间的距离，安装高度，人工光源的安装数量都要严格按照人工光源的分布公式计算的范围安装。

番茄分为常规长茎番茄和矮化番茄。鉴于番茄幼苗期植株高度均不高于0.4m，有种在地表面上，也有种植在苗床、育苗架上，所以不论长茎番茄还是矮化番茄幼苗栽培，均使用(Ⅲ)(Ⅳ)(Ⅴ)(Ⅵ)这四个公式来计算。

本发明实施例中的人工光源间的距离是指相邻两个人工点光源的中心点间的距离；本发明中的人工光源的安装高度即人工点光源距地面的高度，是指从地面向上到人工点光源的中心点的距离。

以太阳光为主光源的植物工厂，也称日光温室，是我国北方地区独有的一种温室类型，分为独栋温室和连栋温室。日光温室是一种在室内不加热的温室，即使在最寒冷的季节，也只依靠太阳光来维持室内一定的温度水平，以满足蔬菜作物生长的需要；日光温室保温和蓄热能力强，能最大限度地减少温室散热，温室效应强；日光温室主要由围护墙体、后屋面和前屋面三部分组成，简称日光温室的“三要素”，其中前屋面是温室的全部采光面，白天采光时段前屋面只覆盖塑料膜采光，当室外光照减弱时，及时用活动保温被覆盖塑料膜，以加强温室的保温。一般上部覆盖一定厚度的草苫，来在寒冬保暖。

独栋温室，包括拱棚和塑料大棚，其中，拱棚又称冷棚，是一种简易实用的保护地栽培设施，由于其建造容易、使用方便、投资较少，随着塑料工业的发展，被世界各国普遍采用。利用竹木、钢材等材料，并覆盖塑料薄膜，搭成拱形棚，供栽培蔬菜，能够提早或延迟供应，提高单位面积产量，有利于防御自然灾害，特别是北方地区能在早春和晚秋淡季供应鲜嫩蔬菜。塑料大棚有一定的保温作用，并通过卷膜能在一定范围调节棚内的温度和湿度，但不能进行越冬栽培；在我国南方地区，塑料大棚除了冬春季节用于蔬菜、花卉的保温和越冬栽培外，还可更换遮荫网用于夏秋季节的遮荫降温和防雨、防风、防雹等的设施栽培。

连栋温室，是一种大型的日光温室，把独立的单间温室连起来，一般的连栋日光温室是通过天沟将单间温室连接在一起形成的多栋连栋日光。常规的连栋温室大棚东西为跨度、南北为开间。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的促进番茄幼苗期生长的方法用于促进在冬季或者缺光环境下番茄幼苗期生长的方法，涉及在冬季或者缺光环境下番茄幼苗期生长的光源参数及光源分布方法，该发明意指为冬季或缺光环境下番茄幼苗期栽培提供科学合理的光源补充方案，保证番茄幼苗正常生长的同时，提升电能利用率，促使番茄幼苗健壮、提升幼苗品质。通过在番茄幼苗期生长过程中补充植物吸收利用率较高的光谱、最适宜的光强和光节律，为植物提供最科学、节能、适宜的设施补光方案，该方法覆盖了番茄从播种到现蕾前的营养生长时期，根据该生理时期需光特点为番茄定制对应最适光环境参数，全过程旨在有效提高电能向生物化学能转化率，保证冬季或者缺光环境下番茄幼苗壮苗率、促进提前开花、提高幼苗品质。

(2)本发明的促进番茄幼苗期生长的方法覆盖范围广。根据当前两种主流设施条件包括太阳光植物工厂和人工光植物工厂，结合外界太阳光环境变化情况，制定出与其对应的促进番茄幼苗期生长的补光方案。

(3)补光方案针对性较强。该方法针对番茄幼苗期植株对光环境的需求，制定适宜该生长时期的补光方案。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种促进番茄幼苗生长的方法，其特征在于，所述促进番茄幼苗生长的方法包括对生长中的番茄幼苗提供人工光源以促进番茄幼苗的生长，具体为：

在以人工光源为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括75-85％的红光、15-25％的蓝光和不高于10％的全可见光连续光谱；

在以太阳光为主光源的植物工厂中，番茄幼苗期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括80-90％的红光和10-20％的蓝光；

所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B；

在以人工光源为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为220-800μmol/(m²·s)，在以太阳光为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为120-220μmol/(m²·s)；

在以人工光源为主光源的植物工厂中，所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T₁，所述T₁的计算公式如(Ⅰ)所示：

式(Ⅰ)中，2.78×10^-7为单位换算系数；

D为番茄所需光照能量，单位为J/cm²，范围在800-1400J/cm²；

S₁为种植面积，单位为cm²；

P₁为单光源功率，单位kw；

X₁为光源总数，单位为个；

T₁为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时；

在以太阳光为主光源的植物工厂中，所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T₂，所述T₂的计算公式如(Ⅱ)所示：

式(Ⅱ)中，1.67为单位换算系数；

D为番茄所需光照能量，单位为J/cm²，范围在800-1400J/cm²；

P₃为太阳光平均强度，单位为μmol/(m²·s)；

T₃为每日太阳光照时间，单位为小时；

P₂为植物顶端接收到的人工光源光照强度，单位为μmol/(m²·s)；

T₂为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时。

2.根据权利要求1所述的促进番茄幼苗期生长的方法在植物工厂中的应用，其特征在于，当种植的番茄处于幼苗期时，在所述植物工厂种植面积内南北方向安装一列人工光源的数量为X₃，东西方向安装一排人工光源的数量为X₄，所述人工光源为人工点光源，所述X₃，X₄的计算公式如(Ⅲ)，(Ⅳ)所示：

式(Ⅲ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

L₃为该种植面积南北方向边边长，单位m；

X₃为该种植面积内南北方向上一列人工点光源数量，单位为个；

式(Ⅳ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

L₄为该种植面积东西方向边边长，单位m；

X₄为该种植面积内东西方向上一排人工点光源数量，单位为个。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，当种植的番茄为番茄幼苗时，种植面积内南北方向和东西方向相邻两个人工点光源间的距离均为l₃，所述l₃的计算公式如(Ⅴ)所示：

式(Ⅴ)中，S_MAX为单个光源有效辐射最大面积，单位m²；

S_MIN为单个光源有效辐射最小面积，单位m²；

l₃为相邻两个人工点光源间的距离，单位m。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，当种植的番茄为番茄幼苗时，所述人工点光源距地面的高度为H₃，所述H₃的计算公式如(Ⅵ)所示：

式(Ⅵ)中，

X₃为该种植面积内南北方向上一列人工点光源数量，单位为个；

α为出光角度，单位为°；

L₃为该种植面积南北方向边边长，单位m；

H₃为光源高度，单位为m。

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