CN111448905A - 一种光调控番茄育苗方法及光照设备 - Google Patents

一种光调控番茄育苗方法及光照设备 Download PDF

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王虹
李许可
潘翔
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • A01G7/04Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
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    • A01G22/00Cultivation of specific crops or plants not otherwise provided for
    • A01G22/05Fruit crops, e.g. strawberries, tomatoes or cucumbers

Abstract

本发明提供了一种光调控番茄育苗方法及光照设备,所述育苗方法通过不同苗期阶段进行光质的变化,刺激植物叶绿素的增加,增强苗的光合作用,或者增强苗的根系生长,同时通过加强光照强度与(或者)增加光照时间的处理方式对作物进行炼苗,使幼苗硬化增强病害的抵抗效力。

Description

一种光调控番茄育苗方法及光照设备
【技术领域】
本发明涉及农植物培育技术领域,尤其涉及一种光调控番茄育苗方法及光照设备。
【背景技术】
随着农业产业结构的不断调整,设施蔬菜产业迅速发展,蔬菜种植方式和蔬菜育苗技术也在发生新的变革。俗话说“苗好五成收”,蔬菜工厂化育苗作为设施蔬菜栽培的重要环节,在蔬菜栽培中的作用越来越突出;培育和应用适龄壮苗,已成为确保设施蔬菜生产早熟、高产、优质的重要措施。蔬菜种苗的生产常通过以下途径等来进行,如:1)在室外利用自然光光照育苗的,2)在设施内利用自然光生产育苗,3)在封闭式设施条件环境下利用完全人工光育苗的方法。
在各种气象灾害中,连阴雨是农作物生长季中常见的气象灾害,在阴雨天气下,温度偏低,光照不足,光合作用减弱,物质积累减少,作物营养不良,生长发育受到抑制。阴雨导致农田渍害严重,土壤通透性差,作蔬菜根系生长受阻,尤为严重的是高湿造成病害的发生和发展。
冬春季节育苗时期,阴雨季节光照不足影响大田育苗的自然光补给,从而影响种苗数量和质量。种苗质量的优劣是决定作物产量和品质的关键,育苗工厂化已成为高品质种苗生产的重要手段。光合作用是植物生长发育的主要生理活动,光照条件的好坏直接影响植物的生长、产量和品质。育苗工厂化设施以人工光源的配比和光质要求为主导因素。
目前设施育苗中常用人工光照设备进行补光,增强植物苗期光合作用。通常使用的是高压钠灯或红色LED和蓝色LED组合而成的植物光照设备。存在主要问题,一是在苗期光质不能灵活调控,不能根据苗的生长情况来进行光质的调控促进植物苗的生长;二是高压钠灯在发光过程中发出大量的热,不能近距离照射植物苗,否则容易烤焦植物苗;三是红色LED和蓝色LED制作的光照设备,成本高,光质不容易均匀分布,易形成光斑。如果通过使用LED单次照射红光会导致苗遭受细长生长,导致叶枯萎的发生。此外,红光和蓝光的交替照射促进了种植的植物体的有利生长,但倾向于引起植物苗遭受细长生长。
因此,有必要研究一种光调控番茄育苗方法及光照设备来应对现有技术的不足,以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此,本发明提供了一种光调控番茄育苗方法及光照设备,通过不同苗期阶段进行光质的变化,刺激植物叶绿素的增加,增强苗的光合作用,同时增强苗的根系生长,通过加强光照强度与(或者)增加光照时间的处理方式对作物进行炼苗,使幼苗硬化增强病害的抵抗效力。
一方面,本发明提供一种育苗方法,所述育苗方法具体包括以下步骤:
所述育苗方法具体包括以下步骤:
S1:对番茄种子进行催芽处理;
S2:在萌发阶段使用红蓝混合光谱对番茄苗进行连续照射或者间歇照射;
S3:在壮苗阶段通过降低红蓝混合光谱中红光光谱对蓝光光谱的比率,对番茄苗进行连续照射或者间歇照射。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述S3中降低红蓝混合光谱中红光和蓝光的比例的方法具体为:当番茄苗出现徒长现象或壮苗生根时降低红蓝混合光谱中红光光谱对蓝光光谱的比率,调低后的红蓝混合光谱中,红色光谱能量为蓝色光谱能量的0.6-2倍。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述S2中的红蓝混合光谱中,红色光谱能量为蓝色光谱能量的0.6-6倍。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述S2和S3的光照周期均为每24h一个周期,连续照射或者间歇照射番茄苗的总时间为10小时以上,番茄苗的育苗温度为18℃-27℃,空气相对湿度为60%-80%。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述S2和S3中对番茄苗进行照射时,在番茄苗的冠层位置的光合有效光子通量为30μmol/m2/s-100μmol/m2/s。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述S1具体为:在无光照下,番茄种子催芽2-3天。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种用于番茄育苗的光照设备,所述光照设备包括:
光合LED器件,所述光合LED器件用于同时发射光合作用所需的红蓝混合光谱;
白光LED器件,所述白光LED器件用于调控光合LED器件所发射的红蓝混合光谱比例;
控制器,所述控制器通过调控光合LED器件和白光LED器件工作电流改变光合LED器件和白光LED器件之间辐射功率的比率,进而改变红蓝混合光谱中红光光谱对蓝光光谱的比率;
驱动电路,所述驱动电路为光合LED器件提供工作电流;
所述控制器通过驱动电路连接光合LED器件和白光LED器件。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述白光LED器件为半导体白光LED器件,发射光谱为白光,色温CCT为2700K-8000K。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,件为半导体光合LED器件,所述光合LED器件同时发射红色光合光谱和蓝色光合光谱,所述蓝色光合光谱波长为400nm-490nm,中心波长为430nm-470nm;所述红色光合光谱波长为600nm-680nm,中心波长为620nm-660nm。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述光照设备应用于单层或者多层立体番茄苗栽培装置,以及用于育苗的农业设施。
与现有技术相比,本发明可以获得包括以下技术效果:
1、实现在番茄育苗过程中的光质变化,实现壮苗生长;
2、在番茄育苗初期,红色光谱成分高,加快育苗初期茎的生长,在育苗后期,增加辐射光谱蓝色光谱部分,增强番茄幼苗的抗病免疫能力和根系的发达;
3、在栽培过程中增加蓝色光照等方式来进行照射苗,促进幼苗的叶绿素含量和效能提高,植物更早硬化,可以使作物不被一些真菌病害侵染。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的光照设备结构图的立体图;
图2是本发明一个实施例提供的光调控番茄育苗方法的流程图;
图3是本发明一个实施例提供的不同比例红蓝光处理对番茄幼苗壮苗指数的影响图;
图4是本发明一个实施例提供的光合LED和白光LED位于一个LED灯具中的一种组合形态;
图5是本发明一个实施例提供的光合LED和白光LED位于一个LED灯具中的一种组合形态。
其中,图中:
1-光合LED器件;2-白光LED器件;3-驱动电路;4-控制器;5-番茄苗。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确,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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明提供一种光调控番茄育苗方法,如图2所示,所述育苗方法具体包括以下步骤:
S1:对番茄种子进行催芽处理;
S2:在萌发阶段使用红蓝混合光谱对番茄苗进行连续照射或者间歇照射,红蓝混合光谱中,红色光谱能量为蓝色光谱能量的0.6-6倍;
S3:在壮苗阶段通过降低红蓝混合光谱中红光光谱对蓝光光谱的比率,对番茄苗进行连续照射或者间歇照射,当番茄苗出现徒长现象或壮苗生根时降低红蓝混合光谱中红光光谱对蓝光光谱的比率,调低后的红蓝混合光谱中,红色光谱能量为蓝色光谱能量的0.6-2倍。
所述S2和S3的光照周期均为每24h一个周期,连续照射或者间歇照射番茄苗的总时间为10小时以上,番茄苗的育苗温度为18℃-27℃,空气相对湿度为60%-80%。所述S2和S3中对番茄苗进行照射时,在番茄苗的冠层位置的光合有效光子通量为30μmol/m2/s-100μmol/m2/s,优选为,光合有效光子通量至少为50μmol/m2/s。
如图1所示,本发明还提供了一种用于番茄育苗的光照设备,所述光照设备包括:
光合LED器件1,所述光合LED器件1用于提供光合作用所需的红蓝混合光谱,所述光合LED器件1为半导体光合LED器件1器件,所述光合LED器件1同时发射红色光合光谱和蓝色光合光谱,所述蓝色光合光谱波长为400nm-490nm,中心波长为430nm-470nm;所述红色光合光谱波长为600nm-680nm,中心波长为640nm-660nm;
白光LED器件2,所述白光LED器件2用于调控光合LED器件1所发射的红蓝混合光谱,所述白光LED器件2为半导体白光LED器件2器件,发射光谱为白光,色温CCT为2700K-8000K;
控制器4,所述控制器4通过调控光合LED器件1和白光LED器件2工作电流改变光合LED器件1和白光LED器件2之间辐射功率的比率,进而改变红蓝混合光谱中红光光谱对蓝光光谱的比率;
驱动电路3,所述驱动电路3为光合LED器件1器件提供工作电流;
所述控制器4通过驱动电路3连接光合LED器件1和白光LED器件2。
所述光照设备应用于单层或者多层立体番茄苗5栽培装置。
实施例1:
本发明提供番茄苗的栽培方法,通过不同苗期阶段进行光质的变化,刺激植物叶绿素的增加,增强苗的光合作用,同时增强苗的根系生长。通过加强光照强度与(或者)增加光照时间的处理方式对作物进行炼苗,使幼苗硬化增强病害的抵抗效力。
所述育苗方法包括:
S1:在无光照下,番茄种子催芽2-3天后进行光照处理开始光照育苗;
S2:在番茄苗的萌发期用红色成分较多的红蓝混合光谱连续照射,其中用红色波长的光谱能量是蓝色光谱能量的1倍以上,6倍以下;
S3:在壮苗阶段,改变光合LED器件所发射的辐射的辐射功率与白光LED器件所发射的辐射的辐射功率之间的比率,光谱调整为红色波长的光谱能量是蓝色光谱能量的1倍以上2倍以下;
上述两个阶段,预定光照周期(每24h为一个周期)光照设备连续照射番茄苗的时间是10小时以上。
(或者具有至少50μmol/m2/s的光合作用光子通量密度(以每单位面积每秒的光子数目测量的PPFD)的所述光合光谱提供给所述番茄幼苗)
在距离番茄苗的冠层位置所测定的光照辐射的光合有效光子通量为30μmol/m2/s以上,且在100μmol/m2/s以下。番茄苗的育苗温度为18-27℃之间,空气相对湿度分别为60%以上,且在80%以下(育苗期的温湿度条件为:白天21~27℃,夜间18~20℃,湿度70~80%。)。
番茄苗出现徒长现象时调低红蓝光比例,促进番茄苗的叶绿素增加,同时控制茎的伸长和根系的生长。
一种用于番茄育苗的光照设备,
控制器,所述控制器对半导体光合LED器件进行电流控制,并将工作电流信号通过驱动电路半导体光合LED器件;
驱动电路,所述驱动电路半导体光合LED器件提供工作电流;
半导体光合LED器件,所述光合LED器件同时发射波长在400-490nm,且中心波长为430至470nm的蓝色光和600-680nm,且中心波长为640至660nm的红色光谱的光合光谱。
半导体白光LED器件,其发射光谱为白光,色温(CCT)在于2700K-8000K之间。
光谱变化红色波长的光谱能量是蓝色光谱能量的0.6-6倍,通过调控光合LED器件期间和白光LED器件工作电流,实现辐射于番茄幼苗光谱的变化。
所述光照设备还包括计时单元,对所述光照设备工作时间进行操作,在相应的工作时间内调控光照强度和光质比例。
试验材料:
供试番茄品种为申粉988,由上海科园种子公司提供,所用基质配方为草炭:蛭石:椰糠=1:1:1;LED灯由杭州汉徽光电科技有限公司订做,通过调控光合LED器件1和白光LED器件2工作电流改变光合LED器件1和白光LED器件2之间辐射功率的比率,进而改变红蓝混合光谱中红光光谱对蓝光光谱的比率,以640nm红光与460nm蓝光以2/1、4/1、8/1、12/1、1/2、1/4、1/8(红蓝LED光谱比例)四种比例组合,调节光源与穴盘间距离,使光强均为100μmol/m2/s。
试验方法:
试验于2015年10月至2015年12月在上海农业科学院LED实验室内进行。将种子播种于装有基质的穴盘中,每盘24粒,重复3次。将播种好的穴盘放置于不同红蓝比例的光质组合下生长,以白光为对照。定期补充营养液,以保证番茄幼苗正常生长。播种30天后,称取干鲜重等生长指标。各处理随机选取6株幼苗测量株高、茎粗、叶面积等形态指标,并称量地上部和地下部的鲜重,然后105℃烘箱杀青15min,烘干至恒重,称量干样质量。壮苗指数=茎粗/株高*全株干物质量;G=幼苗干重/育苗天数。叶绿素相对含量由叶绿素测定仪TYS-A测定。
结果与分析:
从表1可以看出,以红光为主的复合光处理(2R/1B、4R/1B、8R/1B)更有利于番茄幼苗的生长,其中,株高、茎粗、植物鲜重及植株干重等生长指标均以处理4R/1B和8R/1B表现较好。此外,叶绿素含量表现出以蓝光为主的处理(1R/2B、1R/4B、1R/8B)要稍高于红光为主的处理(2R/1B、4R/1B、8R/1B、12R/1B),且表现出随蓝光比例的增加,叶绿素含量逐渐增加的趋势。由图3我们可以看出,处理4R/1B和8R/1B壮苗指数及G值要显著高于其他处理,并以处理8R/1B最优。
由实验结果可以看出,随着红光比例的增加,植株干鲜重有所增加,但是当红蓝比为12:1时,植株干鲜重显著下降,本实验结果显示红蓝比例为8:1时,番茄幼苗长势最好。但由于红光比例增加,相同瓦数的灯光的光强将减弱,因此推荐红蓝比为4:1(即B:R=1:4处理,红光波长660nm左右),光强为100μmol/m2/sec(距离灯10cm处)的LED光源最适宜番茄幼苗生长。
Figure BDA0002477065940000121
表1不同比例红蓝光处理对番茄幼苗生长指标的影响
以上对本申请实施例所提供的一种光调控番茄育苗方法及光照设备,进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是,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商品或者系统不仅包括那些要素,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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述申请构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围,则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光调控番茄育苗方法,其特征在于,所述育苗方法具体包括以下步骤:
S1:对番茄种子进行催芽处理;
S2:在萌发阶段使用红蓝混合光谱对番茄苗进行连续照射或者间歇照射;
S3:在壮苗阶段通过降低红蓝混合光谱中红光光谱对蓝光光谱的比率,对番茄苗进行连续照射或者间歇照射。
2.根据权利要求1所述的育苗方法,其特征在于,所述S3中降低红蓝混合光谱中红光和蓝光的比例的方法具体为:当番茄苗出现徒长现象或壮苗生根时降低红蓝光光合光谱能量比例,调低后的红蓝混合光谱中,红色光谱能量为蓝色光谱能量的0.6-2倍。
3.根据权利要求1所述的育苗方法,其特征在于,所述S2中的红蓝混合光谱中,红色光谱能量为蓝色光谱能量的0.6-6倍。
4.根据权利要求1所述的育苗方法,其特征在于,所述S2和S3的光照周期均为每24h一个周期,连续照射或者间歇照射番茄苗的总时间为10小时以上,番茄苗的育苗温度为18℃-27℃,空气相对湿度为60%-80%。
5.根据权利要求1所述的育苗方法,其特征在于,所述S2和S3中对番茄苗进行照射时,在番茄苗的冠层位置的光合有效光子通量为30μmol/sec/m2-100μmol/sec/m2
6.根据权利要求1所述的育苗方法,其特征在于,所述S1具体为:在无光照下,番茄种子催芽2-3天。
7.一种用于番茄育苗的光照设备,基于上述权利要求1-6之一所述的育苗方法,其特征在于,所述光照设备包括:
光合LED器件,所述光合LED器件用于同时发射光合作用所需的红蓝混合光谱;
白光LED器件,所述白光LED器件用于调控光合LED器件所发射的红蓝混合光谱比例;
控制器,所述控制器通过调控光合LED器件和白光LED器件工作电流改变光合LED器件和白光LED器件之间辐射功率的比率,进而改变红蓝混合光谱中红光光谱对蓝光光谱的比率;
驱动电路,所述驱动电路为光合LED器件提供工作电流;
所述控制器通过驱动电路连接光合LED器件和白光LED器件。
8.根据权利要求7所述的光照设备,其特征在于,所述白光LED器件为半导体白光LED器件,发射光谱为白光,色温CCT为2700K-8000K。
9.根据权利要求7所述的光照设备,其特征在于,所述光合LED器件为半导体光合LED器件,所述光合LED器件同时发射红色光合光谱和蓝色光合光谱,所述蓝色光合光谱波长为400nm-490nm,中心波长为430nm-470nm;所述红色光合光谱波长为600nm-680nm,中心波长为620nm-660nm。
10.根据权利要求7所述的光照设备,其特征在于,所述光照设备应用于单层或者多层立体番茄苗栽培装置,以及用于育苗的农业设施。
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