CN112840987A - 一种满足豇豆工厂化生产光需求的调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种满足豇豆工厂化生产光需求的调控方法，通过测定不同光照强度、光质、光周期的条件下豇豆的PSⅡ潜在光化学效率、非光化学猝灭系数、光化学淬灭系数，从而确定豇豆工厂化生产光需求的调控方法，光照强度1200μmol·m‑2·s‑1，红/蓝光比值10/1，光照时间不少于14小时，通过LED光调控技术对去调控豇豆的光合效率，达到增加产量和减少损失的目的。

Description

一种满足豇豆工厂化生产光需求的调控方法
技术领域
本发明属于生物技术领域，特别涉及一种满足豇豆工厂化生长光需求的调控方法。
背景技术
豇豆是我国重要的夏季豆类蔬菜之一，因其适应性广、品质佳和经济效益稳定深受生产者和消费者的喜爱。光是影响植物生长发育的重要环境因素之一，其不仅给作为一种能量参与植物的光合作用，而且可以作为一种信号源调节植物的生长、分化和代谢。在之前的农作物种植过程中，往往大量使用肥料和农药，使得农作物的生长环境越来越差。再加上受到气候等不确定因素的影响，使得光照逐渐成为制约设施农业发展的重要因素，农作物种植已经无法满足人们高品质的要求。而利用光调控技术来改变各光色的成分占比和光照强度以及光周期，能够调整植物生长情况，缩短农作物生长周期，同时保障农产品的质量。LED光调控技术运用在设施农业中是对外部条件的控制，依照植物生长所需有针对性地进行补充，以实现农作物增产的目标。最近几年，随着科学技术的快速发展，LED的制造成本和能耗成本也越来越低，其在设施农业中的应用优势愈发明显，未来可能出现根据植物需求而进行自动调节的光照及光谱的LED光调控技术，其光强、光质、光周期都能够实时根据植物的生长情况进行调整，进而降低生产成本。光强、光质、光周期直接影响豇豆形态建成和物质积累，而低的红光和远红光比值显著提高豇豆光合速率，促进物质的积累。由此可根据以上实验结论运用相应技术有效的调控光照提高豇豆产量和品质。
发明内容
本发明的目的在于通过测定不同光照强度、光质、光周期条件下豇豆的PSⅡ潜在光化学效率、非光化学淬灭系数、光化学淬灭系数，从而提供一种满足豇豆工厂化生产光需求的调控方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种满足豇豆工厂化生产光需求的调控方法，具体为：光照强度800-1200μmol·m-2·s-1，红/蓝光比值10/1，光照时间不少于14小时。
进一步地，通过LED灯(波长400-700nm)照射补光，光照强度1200μmol·m-2·s-1，红/蓝光比值10/1，该条件下豇豆PS II最大光化学量子产量最高，光化学淬灭系数增高，非光化学淬灭系数减小，豇豆生长最佳光合速率最强。
本发明的有益效果：通过测定不同光照强度、光质、光周期的条件下的PSⅡ潜在光化学效率、非光化学淬灭系数、光化学淬灭系数，从而去分析不同条件下豇豆的生长形态、荧光参数，找到豇豆生长的最适光照强度、光质、光周期，最后通过LED光调控技术对去调控豇豆的生长，达到增加产量和减少损失的目的。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在江汉大学湖北省豆类(蔬菜)植物工程技术研究中心基地进行豇豆大棚田，露地直播，按照最适宜密度种植，随机区组排列，深沟高畦，畦面平整，畦宽1.33m，畦植3行，穴距30cm，每穴2～3株，小区面积为3.59m2，667m2产量以小区实际产量折算。按常规栽培技术进行田间管理。先于开花结荚期设置三个实验，每个实验设置三个变量一个对照。
各处理光强、光质、光照期数据见表1。人工气候室白天和晚上温度分别设置为25℃和20℃，光周期同当地自然环境。具体实验如下：
实验一：在光质和光周期不变的条件下改变光照强度，A1：正常光照(800μmol·m-2·s-1)、A2：强光(1200μmol·m-2·s-1)、A3：中光(500μmol·m-2·s-1)、A4：弱光(100μmol·m-2·s-1)，弱光采用透光率为10％的黑色遮阴网处理，中光、强光采用LED灯(波长400-700nm)照射补光，正常光照不采用任何措施自然光照。分别测定A1、A2、A3、A4处理后豇豆开花结荚期的荧光参数即主要有PS II潜在光化学效率、非光化学淬灭系数、光化学淬灭系数，结果如表2。
实验二：由实验一结果分析得知豇豆开花结荚期在强光(1200μmol·m-2·s-1)下其光合作用最强，生长最佳。因此实验二在实验一的基础上进行试验。在光周期不变的条件下改变光质，A2R20：强光(1200μmol·m-2·s-1)、红/蓝光比值20/1，A2R15：强光(1200μmol·m-2·s-1)、红/蓝光比值15/1，A2R10：强光(1200μmol·m-2·s-1)、红/蓝光比值10/1，A2R5：强光(1200μmol·m-2·s-1)、红/蓝光比值5/1，将LED灯在实验一的强光基础上分别设置四个不同红/蓝光的比值。分别测定A2R20、A2R15、A2R10、A2R5处理后豇豆开花结荚期的荧光参数即主要有PS II潜在光化学效率、非光化学淬灭系数、光化学淬灭系数，结果如表3。
实验三：在实验二的基础上将LED灯调制强光(1200μmol·m-2·s-1)、其红/蓝光比例为10/1的条件下控制光照时间。A2R10B1：自然光照时长、A2R10B2：长日照选用LED灯补光(光照处理14小时以上，补光2h(18:00-20:00))、A2R10B3：短日照选用遮光网遮光减少豇豆日照周期(黑暗处理14小时以上)、A2R10B4：光照14小时，分别测定A2R10B1、A2R10B2、A2R10B3、A2R10B4处理后豇豆开花结荚期的荧光参数即主要有PS II潜在光化学效率、非光化学淬灭系数、光化学淬灭系数，结果如表4。
荧光动力学参数的测定：采用德国WALZ生产的多通道连续监测荧光仪Monitoring－PAM，于晴天或少云天气9：00左右，在观测植株群体中挑选有代表性的3片叶片，按照顺序进行标记，暗适应15min后测定激光激发的叶绿素荧光参数，测定3次，取平均值。测定项目有Fv/Fm、NPQ、qP，依次代表PSII潜在光化学效率、非光化学猝灭系数、光化学淬灭系数。
表1不同处理下豇豆冠层光强、光质、光周期
Figure BDA0002880334370000031
表2实验一中不同处理下的豇豆荧光参数
Figure BDA0002880334370000032
Figure BDA0002880334370000041
表3实验二中不同处理下的豇豆荧光参数
Figure BDA0002880334370000042
表4实验三中不同处理下的豇豆荧光参数
Figure BDA0002880334370000043
在江汉大学湖北省豆类(蔬菜)植物工程技术研究中心基地人工大棚内进行豇豆田间实验，先于开花结荚期设置三个实验，每个实验设置三个变量一个对照，在光质和光周期不变的条件下改变光照强度，A1：正常光照(800μmol·m-2·s-1)、A2：强光(1200μmol·m-2·s-1)、A3：中光(500μmol·m-2·s-1)、A4：弱光(100μmol·m-2·s-1)，测定豇豆荧光参数，如表2所示，其在强光下豇豆PS II潜在光化学效率最高，非光化学淬灭系数减小，光化学淬灭系数增高，豇豆生长最佳，光合速率最强。在光周期不变的条件下改变光质，A2R20：强光(1200μmol·m-2·s-1)、红/蓝光比值20/1，A2R15：强光(1200μmol·m-2·s-1)、红/蓝光比值15/1，A2R10：强光(1200μmol·m-2·s-1)、红/蓝光比值10/1，A2R5：强光(1200μmol·m-2·s-1)、红/蓝光比值5/1，测定豇豆荧光参数，如表3所示，在强光(1200μmol·m-2·s-1)、红/蓝光比值10/1条件下豇豆PS II潜在光化学效率最高，非光化学淬灭系数减小，光化学淬灭系数增高，豇豆生长最佳，光合速率最强。在强光(1200μmol·m-2·s-1)和红/蓝光比值为10/1的条件下改变光周期，A2R10B1：正常光照时间(不进行补光和遮光)，A2R10B2：补光(光照处理14小时以上)，A2R10B3：遮光(黑暗处理14小时以上)，A2R10B4(光照14小时)，测定豇豆荧光参数，如表4所示，在强光和红/蓝光比值为10/1的条件下，补光(光照处理14小时以上)，其豇豆PS II潜在光化学效率最高，非光化学淬灭系数减小，光化学淬灭系数增高，豇豆生长最佳光合速率最强。叶绿素荧光参数在光合作用过程中能反映其内在性质的特点，且该方法被公认为是快速无损的叶片光合功能测定标准，可以反应植物的光合作用实际能力及潜力。植物的光合速率直接影响其最终产量的高低，而光强、光质、光周期又直接影响着植物的光合速率。由表4数据可知：在强光(1200μmol·m-2·s-1)和红/蓝光比值为10/1的条件下补光14小时以上，其豇豆PSII潜在光化学效率增高，非光化学淬灭系数减小，光化学淬灭系数增高。在相同的光质条件下，降低光照强度，豇豆叶片PSⅡ潜在光化学效率显著降低。从而得知了豇豆生长的最适光照强度、光质、光周期，最后通过LED光调控技术对去调控豇豆的生长，达到增加产量和减少损失的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种满足豇豆工厂化生产光需求的调控方法，其特征在于，光照强度800-1200μmol·m-2·s-1，红/蓝光比值10/1，光照时间不少于14小时。
2.根据权利要求1所述的满足豇豆工厂化生产光需求的调控方法，其特征在于，通过LED灯照射补光，光照强度1200μmol·m-2·s-1。
3.根据权利要求2所述的满足豇豆工厂化生产光需求的调控方法，其特征在于，所述的LED灯的波长400-700nm。
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