CN112352574B

CN112352574B - 一种植物分生育阶段给光提质增效的方法

Info

Publication number: CN112352574B
Application number: CN202011248560.0A
Authority: CN
Inventors: 仝宇欣; 李�列; 路军灵; 李扬眉; 刘鑫
Original assignee: Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Current assignee: Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculturem of CAAS
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2040-11-10
Also published as: CN112352574A

Abstract

本发明公开一种植物分生育阶段给光提质增效的方法，属于设施农业工程领域，通过在植物生长的前期和后期，以红蓝光作为主体光对植物进行周期性光照；在植物生长前期添加远红光以增加叶片面积，提高植物的光能截获量；在植物生长后期添加绿光，以提高植物群落内部的光合效率，提高产量，并预防叶片黄化和烂叶发生。该方法充分运用植物对远红光和绿光的光生物学特性，提高植物工厂产量和品质。

Description

一种植物分生育阶段给光提质增效的方法

技术领域

本发明属于设施农业工程领域，具体涉及一种植物分生育阶段给光提质增效的方法。

背景技术

在实际的植物工厂生产中，为了节约人力成本，一般不进行间苗。在植物生长前期，植物冠层面积小，光能截获率低，光损失率较大。而在生长后期，随着冠层面积增加，光能截获率达到100％，但是叶面积指数不断增加，大部分的光(尤其是红、蓝光)基本被冠层叶片截获，中下部叶片可接受的光量很少，导致中下部叶片容易发生黄化、烂叶等现象，进而影响植物产量和品质。为了解决因植物栽培前期光能损失大和后期中下部叶片受光量少，进而影响植物产量和品质的问题，本发明根据植物对远红光(Far-red，FR；700～800nm)和绿光(Green，G；500～580nm)的光生物学特性，在植物不同生育阶段合理布局光质，进行分段给光，以提其高产量和品质。

远红光调节植物生理反应的原理：远红光可使植物叶片增大，促进植物捕获更多的光能。植物的光合色素能高效地吸收并利用红光和蓝光，但大部分的远红光则被反射或穿透到冠层以下。因此，在自然界中，植物垂直方向由上至下红光与远红光的比例不断减小。而植物体内的非光合光受体光敏色素(Phytochromes，phys)可感知R:FR信号，调节相关基因的表达，使植物产生避荫综合征(Shadeavoidancesyndrome，SAS)。避荫综合征的现象有：节间、叶柄和下胚轴的伸长、叶片面积增大等，这些变化可以使植物截获更多的光源以在阴影中更好的生存。因此，在实际的植物工厂生产中，植物幼苗移栽后，可利用远红光作为信号因子，使其产生避荫反应，促进冠层面积增加以截获更多的光能来促进植物的生长发育，提高栽培前期光能截获率，降低光能损失率。

绿光调节植物生理反应的原理：前期研究已证实，绿光一旦被植物叶片吸收，其光合效率与红光和蓝光相近。而不同光质到达植物叶片或植株群落内部的位置不尽相同。大部分的红蓝光可被植物冠层叶片的叶绿体吸收，而近80％的绿光可穿透到植物叶片深层或可分布到植物群落内部。因此，与其他光质相比，叶片对于绿光的透过率较高，有利于叶面积指数大，种植密度大的植物栽培，可提高植物群落，尤其是中下部叶片的受光率。在植物工厂高密度植物栽培的后期，叶面积指数较大，合理利用绿光可有效防控中下部叶片黄化、烂叶等的发生。

远红光与绿光的光生物学效应随着LED技术进步，可以进行单光质调控以后才被人们逐渐所认知，但是由于不同植物以及植物的不同生育阶段对光需求还存有差异，具体应该加入多少量的绿光和远红光才是最适宜的等还没有被量化。因此，实际生产上，绿光和远红光等不同光质还没有在实际生产上合理的利用。

发明内容

本发明的目的是提出一种植物分生育阶段给光提质增效的方法，充分运用植物对远红光和绿光的光生物学特性，提高植物工厂产量和品质。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种植物分生育阶段给光提质增效的方法，包括以下步骤：

在植物生长的前期和后期，以红蓝光作为主体光对植物进行周期性光照；

在植物生长前期添加远红光以增加叶片面积，提高植物的光能截获量；

在植物生长后期添加绿光，以提高植物群落内部的光合效率，提高产量，并预防叶片黄化和烂叶发生。

进一步地，远红光波长为700～800nm，绿光波长为500～580nm。

进一步地，植物生长前期是指定植后冠层面积较小，植物受光面积小，不能充分利用光能，生长速率慢，需增加叶片面积来增加光能截获量的时期，即植物冠层面积小于栽培面积阶段；植物生长后期指植物生长速率快，给予充足的光照即可并形成产量的时期，即植物冠层面积大于栽培面积阶段；植物的前期和后期具体根据不同植物来划分。

进一步地，红蓝光加上远红光或绿光的总光强范围为200～300μmol·m^-2·s^-1，远红光强度范围为20～50μmol·m^-2·s^-1，绿光强度范围为30～90μmol·m^-2·s^-1。

进一步地，远红光和绿光二者与红蓝光的光照周期一致，光照周期根据具体植物确定。

本发明充分运用植物对远红光和绿光的光生物学特性，创新性地提出了在红蓝光基础上进行合理分段给光的方法，即在植物生长前期添加远红光以增加叶片面积，以提高光能截获量；在生长后期添加绿光以提高植物群落内部的光合效率，预防叶片黄化和烂叶等发生；以提高植物产量和品质。

附图说明

图1是一种植物分生育阶段给光提质增效的示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案能更明显易懂，特举实施例详细说明如下。

在植物工厂立体多层营养液栽培中，植物栽培总光强为200μmol·m^-2·s^-1。以光强为200μmol·m^-2·s^-1，R:B为4:1的红蓝光(RB)作为对照处理。将R:B为4:1，光强为150μmol·m^-2·s^-1的红蓝光分别与光强为50μmol·m^-2·s^-1的绿光和远红光组合作为两个处理，分别标记为RBG(即红蓝绿，添加绿光)和RBFR(即红蓝远红，添加远红光)。生菜移栽后的前10天光处理为RBFR，后10天光处理为RBG，记为RBFR*G(即先远红光后绿光)，见表1。光/暗期为16/8h，光/暗期温度为24/20℃，湿度为70％，CO₂浓度为1000μmol·mol^-1。采用日本山崎营养液配方对生菜进行栽培，调节其pH为5.8，EC值为0.8mS/cm，营养液每天循环1小时。栽培周期为20天。

表1不同处理的光质组合

处理20天后，生菜产量、总干重、总叶面积和品质指标，见表2。

表2不同处理对生菜产量、总干重、总叶面积和品质的影响

由表2可知，生菜移栽后的第20天，与RB处理相比，RBFR*G处理下的生菜产量增加了22.7％，总干重增加了32.1％，总叶面积增加31.6％，可溶性糖含量增加了39.0％，淀粉含量增加了66.5％，硝酸盐含量降低了27.9％。

与RBG处理相比，RBFR*G处理下生菜产量增加了7.0％，总干重增加了7.7％，总叶面积增加了6.3％，可溶性糖含量增加了79.2％，淀粉含量增加了29.2％。

与RBFR处理相比，RBFR*G处理下生菜总干重增加了9.4％，总叶面积下降了12.6％，总叶绿素增加了26.3％，淀粉含量增加了36.8％，硝酸盐含量降低了59.6％。

由此可知，在生菜生长前期添加远红光，生长后期添加绿光的分段给光方法可大幅提高生菜的产量和品质。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，本发明的保护范围以权利要求所述为准。

Claims

1.一种植物分生育阶段给光提质增效的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在植物生长的前期和后期，以红蓝光作为主体光对植物进行周期性光照；植物生长前期是指植物冠层面积小于栽培面积阶段，植物生长后期是指植物冠层面积大于栽培面积阶段；

2.如权利要求1所述的植物分生育阶段给光提质增效的方法，其特征在于，远红光波长为700～800nm，绿光波长为500～580nm。

3.如权利要求1或2所述的植物分生育阶段给光提质增效的方法，其特征在于，红蓝光加上远红光或绿光的总光强为200～300μmol·m^-2·s^-1。

4.如权利要求3所述的植物分生育阶段给光提质增效的方法，其特征在于，远红光强度为20～50μmol·m^-2·s^-1。

5.如权利要求3所述的植物分生育阶段给光提质增效的方法，其特征在于，绿光强度为30～90μmol·m^-2·s^-1。

6.如权利要求1所述的植物分生育阶段给光提质增效的方法，其特征在于，远红光和绿光二者与红蓝光的光照周期一致。