CN113875569B - 一种叶菜类植物的培育方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种叶菜类植物的培育方法，具体涉及植物种植领域，该方法包括：提供目标叶菜植物的种苗；将目标叶菜植物的种苗移栽至预设培养基中，并在预设培育条件下对目标叶菜植物的种苗进行培育，以得到目标叶菜植物的植株；其中，预设培育条件包括在目标叶菜植物的种苗培育过程中，利用包括LED光源的人工光源，对目标叶菜植物的种苗进行照射处理；人工光源的光源频率大于等于100KHz，占空比大于等于20％且小于等于60％，光照强度范围为150‑350μmol·m^‑2·s^‑1。通过本方法的技术方案，能够有效降低能耗，其显著提高植株产量和营养价值。

Description

一种叶菜类植物的培育方法

技术领域

本申请涉及新能源植物种植领域，特别涉及一种叶菜类植物的培育方法。

背景技术

叶菜类植物是重要的食用植物种类，是人们不可能缺少的营养来源，并且许多叶菜类植物还具有药用价值，被广泛应用于制药领域。然而，发部分叶菜类植物对温度等要求较高，并需要在一定光照条件下生长，因此具有季节和地域限制。随农业技术的发展，能够自动控制植物生长条件的植物工厂解决了叶菜植物培育的季节性和地域性限制，使其生长不再受限于自然条件。但是，通过植物工厂培育叶菜类需要很高的人工光源能耗，且利用现有技术培育得到的植株营养价值通常低于自然条件。因此，需提供一种能够降低相应生产成本且提高植物营养价值的叶菜类植物的培育方法，以解决上述现存的技术问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本申请提供一种能够降低能耗，提高植物营养价值叶菜类植物的培育方法，所述方法包括：

提供目标叶菜植物的种苗；

将所述目标叶菜植物的种苗移栽至预设培养基中，并在预设培育条件下对所述目标叶菜植物的种苗进行培育，以得到所述目标叶菜植物的植株；

其中，所述预设培育条件包括在目标叶菜植物的种苗培育过程中，利用包括LED光源的人工光源，对所述目标叶菜植物的种苗进行照射处理；所述人工光源的光源频率大于等于100KHz，占空比大于等于20％且小于等于50％，光照强度范围为150-350μmol·m^-2·s^-1。

示例性的，部分或全部LED光源的照射单元中设置有荧光粉。

示例性的，所述目标植物目标叶菜植物为生菜。

示例性的，所述光源频率大于等于1MHz。

示例性的，所述占空比大于等于20％且小于等于50％。

示例性的，所述占空比大于等于20％且小于等于40％。

示例性的，所述照射处理的光周期为14-16h。

示例性的，所述预设培育条件还包括：在所述种苗培育过程中，设置暗周期为8-10h，所述光周期内的明期环境温度大于等于暗周期内的暗期环境温度。

示例性的，所述人工光源的光照强度范围为200-350μmol·m^-2·s^-1。

示例性的，所述人工光源的光照强度范围为200-300μmol·m^-2·s^-1。

示例性的，所述预设培育条件还包括：在所述光周期内中，培育环境中的二氧化碳浓度为800-1500ppm。

具体的，所述提供目标叶菜植物的种苗包括：

在育苗海绵中进行播种，以使所述目标叶菜植物的种子发芽；

在所述育苗海绵中加入育苗营养液，进行育苗，得到所述目标叶菜植物的种苗。

示例性的，所述育苗营养液的PH值范围为5.5-6.5，所述育苗营养液的EC范围为1.0-1.4ms·cm^-1。

示例性的，所述预设培育条件还包括：培育过程中的环境温度为15-30℃。

示例性的，所述预设培育条件还包括：培育过程中的空气湿度范围为60-80％。

基于上述技术方案，本申请具有以下有益效果：

本申请通过提供目标叶菜植物的种苗，然后将目标叶菜植物的种苗移栽至对应的预设培养基中，并利用预设培育条件，包括利用光源频率大于等于100KHz，占空比大于等于20％且小于等于50％，以及光照强度范围为150-350μmol·m^-2·s^-1的人工光源进行照射处理，对目标叶菜植物的种苗进行培育，以使目标叶菜植物的种苗生长，能够在有效降低植物培育过程中能耗的同时，提高植株产量和次生代谢物含量，有效提高叶菜类植物的生长效率和营养价值。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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附图。

图1：本申请实施例提供的一种植物培育方法的流程示意图；

图2：本申请一个实施例提供的生菜植株图；

图3：本申请一个实施例提供的在表一条件下得到的生菜单颗植株地上部的鲜重结果柱状图；

图4：本申请一个实施例提供的在表一条件下得到的生菜植株中的维生素C含量结果柱状图；

图5：本申请一个实施例提供的在表一条件下得到的光能利用效率结果柱状图；

图6：本申请一个实施例提供的在表二条件下得到的生菜单颗植株地上部的鲜重结果柱状图；

图7：本申请一个实施例提供的在表二条件下得到的生菜植株中的维生素C含量结果柱状图；

图8：本申请一个实施例提供的在表二条件下得到的光能利用效率结果柱状图；

图9：本申请一个实施例提供的在表三条件下得到的生菜单颗植株地上部的鲜重结果柱状图；

图10：本申请一个实施例提供的在表三条件下得到的生菜植株中的维生素C含量结果柱状图；

图11：本申请一个实施例提供的在表三条件下得到的光能利用效率结果柱状图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

对于以下定义的术语，除非在权利要求书或本申请中的其他地方给出一个不同的定义，否则应当应用这些定义。所有数值无论是否被明确指示，在此均被定义为由术语“约”修饰。术语“约”大体上是指一个数值范围，本领域的普通技术人员将该数值范围视为等同于所陈述的值以产生实质上相同的性质、功能、结果等。由一个低值和一个高值指示的一个数值范围被定义为包括该数值范围内包括的所有数值以及该数值范围内包括的所有子范围。

以下结合附图介绍本申请的叶菜类植物的培育方法，请参考图1，该方法包括：

S101：提供目标叶菜植物的种苗。

本申请实施例中，目标叶菜植物可以为能够利用植物工厂等半人工或全人工环境进行培育的植物。在一些实施例中，目标叶菜植物包括但不限于生菜、白菜、菠菜、油菜、芹菜或冰草等。

在一些实施例中，步骤S101可以具体包括：

S1011：在育苗海绵中进行播种，以使目标叶菜植物的种子发芽。

在实际应用中，可以将目标叶菜植物的种子播种于水浸润的育苗海绵的育种孔中进行发芽。在一些情况下可以对目标叶菜植物的种子进行催芽处理，如采用人工光源进行照射处理等。需要说明的是，催芽过程中使用的人工光源、光源参数、照射条件、以及其它生长环境条件可以与下述的种苗培育过程相同，也可以不同，本申请在此不做限制。

在一个实施例中，播种过程具体为：在水中浸泡育苗海绵，在每个育种孔中播一粒目标叶菜植物的种子，在育苗盘上覆盖透明保护盖或保护膜，并将育苗盘置于育苗架上。

S1012：在育苗海绵中加入育苗营养液，进行育苗，得到目标叶菜植物的种苗。

在实际应用中，在种子发芽后，通过育苗营养液进行育苗。具体的，在育苗过程中可以基于预设时间间隔进行营养液补液，如预设时间间隔可以为2-3天。具体的，在种子发芽后，可以控干育苗海绵中的部分或全部水分，如控干育苗海绵表层的水分，并在育苗盘中加入育苗营养液。可以理解的，预设时间间隔和育苗营养液成分和浓度等可以根据目标叶菜植物的实际需求设定，如根据目标叶菜植物的种类等设定，本申请在此不做限制。

在一些实施例中，育苗营养液可以包括氯化钠和氢氧化钾等。在一些实施例中，育苗营养液的PH值范围为5.5-6.5，育苗营养液的EC范围为1.0-1.4ms·cm^-1。需要说明的是，上述数值范围仅作为示例，根据实际需求，也可以将育苗营养液的PH值和EC范围设定为其它数值范围，本申请在此不做限制。

S102：将目标叶菜植物的种苗移栽至预设培养基中，并在预设培育条件下对目标叶菜植物的种苗进行培育，以使目标叶菜植物的种苗生长，得到目标叶菜植物的植株。

其中，预设培育条件包括在目标叶菜植物的种苗培育过程中，利用包括LED光源的人工光源，对目标叶菜植物的种苗进行照射处理；人工光源的光源频率大于等于100KHz，占空比大于等于20％且小于等于60％，光照强度范围为150-350μmol·m^-2·s^-1。相较于利用直流面板光源(LED连续光，50Hz)进行照射处理的培育条件，在上述照射条件下，光利用效率至少提高12％，相同生长时长内目标叶菜植物的鲜重至少增加18％，相同生长时长内目标叶菜植物的次代谢物含量至少增加24％。

在一些实施例中，光源频率可以为大于等于100KHz的频率范围或频率点值，例如100KHz-20MHz，200KHz-20MHz，500KHz-20MHz，1MHz-20MHz，2MHz-20MHz，3MHz-20MHz，5MHz-20MHz，100KHz-15MHz，500KHz-15MHz等，或100KHz，200KHz-，500KHz，1MHz，2MHz，3MHz，4MHz，5MHz，6MHz，8MHz，10MHz，15MHz等，本申请在此不做枚举。

在一些实施例中，占空比可以为大于等于20％且小于等于60％中的任意点值，光照强度范围为150-350μmol·m^-2·s^-1范围中的任意点值，本申请在此不做枚举。

在一些实施例中，占空比为大于等于25％且小于等于55％，大于等于25％且小于等于50％，大于等于30％且小于等于50％，大于等于25％且小于等于45％，大于等于25％且小于等于40％，或大于等于25％且小于等于35％等。

在实际应用中，通过将人工光源的占空比调控至20％-60％，能够有效降低光源的用电量和发热量，进而降低电能消耗和散热能耗。此外，植物中几乎全部的干物质是由光合作用的固碳同化积累而成，光合作用的机理为能量及物质的转化过程，首先将光能转化成电能，经电子传递产生ATP和NADPH等形式的不稳定化学能，最终转化成稳定的化学能并储存在糖类化合物中。光合作用的过程分为光反应(lightreaction)和暗反应(darkreaction)，前者需要光照射，涉及水的光解和光合磷酸化等，后者不需要光照射，涉及CO₂的固定等。通过调控人工光源的占空比和频率至上述预设范围，有利于提高光反应过程中的光电转换效率和暗反应过程中的代谢物积累，进而提高光合作用效率和相应的代谢物含量。

本申请实施例中，可以根据目标叶菜植物的需求选择预设培养基的成分和形态。具体的，预设培养基可以为固体培养基、液体培养基或半固体培养基等。在一些实施例中，基于实际需求，可以制备与上述育苗营养液的成分相似或不同的液体培养基作为预设培养基。通过控制培育环境条件至预设培育条件，使种苗在预设培育条件下生长至目标形态或目标生长状态，以实现目标叶菜植物的培育和采收。

本申请实施例中，在通过播种和育苗等步骤得到目标叶菜植物的种苗后，可以对目标叶菜植物的种苗进行移栽处理。在一个实施例中，可以以单颗种苗植株为单位，将上述育苗海绵分割成独立海绵块，得到多个携带海绵块的单株种苗，然后将单株种苗定植于种植板的种植孔中，并使种苗的根系伸入预设培养基中，以实现种苗的移栽。

在一些实施例中，可以通过斩波控制人工光源的占空比，例如通过PWM调制的方式实现占空比调制。

在一些实施例中，人工光源包括LED光源。相较于传统的人工光源，如日光灯、卤化物灯、钠灯等，LED光源的寿命长、光照强度稳定且发热较小，并且，通过控制光源频率和占空比，能够进一步延长光源寿命和降低发热量，避免光源散热对植株造成的伤害，同时能够降低散热等运行能耗。

另外对于非二极管的普通光源，在断电后，电流会在电路里震荡，进而导致光源从亮至变暗的时间较长。而LED光源不存在上述电路震荡的问题，光源变暗更为迅速，有利于通过高频设置(大于等于100KHz)来实现光的频闪，进而提高光合作用效率。此外，LED光源发光会产生荧光现象，具有光暂留性，因此在电流骤降后不会马上熄灭，存在光的渐变过程，相较于低频，在高频下的斩波光信号波形变化更加平缓，更有利于植物的光合作用。

并且，在光线发生明暗变化时，有利于植物的光电转换，因此占空比越低，越有利于代谢物的生成和积累，通过将高频设置和占空比调控相结合，能够在降低能耗的同时，有效提高光合作用效率、光能利用率和代谢物积累，进而提高植物产量和代谢物含量，实现植物的高效生长和营养价值提升。

在一些实施例中，部分或全部LED光源的照射单元中设置有荧光粉。通过合理设置荧光粉类型和含量等参数，能够调整斩波光信号的波形，进而通过实验确定利于目标叶菜植物种苗生长的较佳波形，以进一步提高光能利用率和光合作用效率。

在一些实施例中，培育过程中可以根据目标植物的需求，如目标叶菜种类、生长阶段和产物需求等选择人工光源的光质，例如，所用的人工光源可以发射红光、蓝光、白光、黄光、绿光和远红外光等中的一种或几种的组合。

基于上述部分或全部实施方式，在一些实施例中，光源频率大于等于1MHz。相较于利用直流面板光源进行照射处理的培育条件，在光源频率大于等于1MHz，占空比大于等于20％且小于等于60％，光照强度范围为150-350μmol·m^-2·s^-1的照射条件下，光利用效率至少提高18％，相同生长时长内目标叶菜植物的鲜重至少增加25％，相同生长时长内目标叶菜植物的次代谢物含量至少增加35％。

在另一些实施例中，光源频率大于等于10MHz。相较于利用直流面板光源进行照射处理的培育条件，在光源频率大于等于10MHz，占空比大于等于20％且小于等于60％，光照强度范围为150-350μmol·m^-2·s^-1的照射条件下，光利用效率至少提高28％，相同生长时长内目标叶菜植物的鲜重至少增加30％，相同生长时长内目标叶菜植物的次代谢物含量至少增加55％。

在一个实施例中，当目标叶菜植物为生菜时，通过斩波调制将LED光源的光源频率分别调整至100KHz，1MHz，2MHz，5MHz，7MHz，10MHz和15MHz，以及占空比为60％后，在相同生长时内得到的生菜鲜重较直流面板光源条件下分别提高了33.85％，36.92％，38.46％，38.92％，40.76％，41.53％和44.61％，在相同生长内生菜维生素C含量分别提升了30.02％，49.89％，59.73％，65.11％，71.25％，80.43％和95.5％，光利用效率分别提升了16.36％，20.3％，23.63％，26.36％，31.81％，35.45％和42.72％。可见，在占空比等光源条件和其它生长条件不变的情况下，随光源频率的增大，生菜鲜重、维生素C含量和光利用效率均显著升高。

基于上述部分或全部实施方式，在一些实施例中，占空比大于等于20％且小于等于50％。在占空比条件下，当光源频率大于等于100KHz时，相较于通过直流面板光源进行照射处理的培育条件，光利用效率至少提高16％，相同生长时长内目标叶菜植物的鲜重至少增加22％，相同生长时长内目标叶菜植物的次代谢物含量至少增加27％。

在另一些实施例中，占空比大于等于20％且小于等于40％。在占空比条件下，当光源频率大于等于100KHz时，相较于通过直流面板光源进行照射处理的培育条件，光利用效率至少提高25％，相同生长时长内目标叶菜植物的鲜重至少增加31％，相同生长时长内目标叶菜植物的次代谢物含量至少增加38％。

在实际应用中，在光源频率等光源条件和其它生长条件不变的情况下，随占空比的降低，目标叶菜植物的鲜重、次代谢物含量和光利用效率均明显升高。在一个实施例中，当目标叶菜植物为生菜时，通过斩波调制LED光源的频率至10MHz，以及占空比分别为60％、50％、40％、20％时，在相同生长时内得到的生菜鲜重较直流面板光源条件下分别提高29.47％、32.16％、44.63％和54.83％，在相同生长内生菜维生素C含量分别提升42.10％、78.89％、91.37％、114.52％，光利用效率分别提升18.89％、34.09％、42.23％和49.16％，差异均达到显著水平。

基于上述部分或全部实施方式，在一些情况下，还需要控制人工光源的光照强度范围和光周期等条件，以实现目标叶菜植物种苗的较佳生长条件。在一些实施例中，照射处理的光周期为14-16h，例如14h，14.5h，15h，15.5h或16h等。

基于上述部分或全部实施方式，在一些实施例中，预设培育条件还包括：在种苗培育过程中，设置暗周期为8-10h，即在种苗培育过程中，在光周期外的时间内，进行8-10h的黑暗处理，光周期内的明期环境温度大于等于暗周期内的暗期环境温度，如此，更接近于自然环境的温度变化，且有利于降低能耗。

基于上述部分或全部实施方式，在一些实施例中，人工光源的光照强度范围可以为200-350μmol·m^-2·s^-1。

在另一些实施例中，人工光源的光照强度范围可以为220-350μmol·m^-2·s^-1。

在另一些实施例中，人工光源的光照强度范围可以为200-300μmol·m^-2·s^-1。

在一些实施例中，光照强度范围还可以为180-350μmol·m^-2·s^-1，200-350μmol·m^-2·s^-1，250-350μmol·m^-2·s^-1，150-300μmol·m^-2·s^-1，或180-300μmol·m^-2·s^-1，220-350μmol·m^-2·s^-1等。

具体的，当目标叶菜植物为生菜时，光源频率可以设置为大于等于100KHz,占空比可以设置为20％至60％，光照强度可以设置为200-300μmol·m^-2·s^-1。

可以理解的，光照强度过低或过高均不利于植株的生长。光强过低不利于植物生物量和产量的形成。在光强过低的条件下，碳水化合物在叶片中的运输效率和运输量减小，同时植物在弱光胁迫的自我调节机制下，光合产物在植株中的分配也相应变化，如植株的生物量更多的分配到地上部，株高增高，茎粗变细，叶长与叶宽伸长，叶面积延展，以便向上和四周获得更多的光能。而在光照强度高于一定数值时，植株叶片易灼伤，发生烧叶，光合作用效率和利用率也会下降。如在直流面板光源条件下，在光照强度大于等于220μmol·m^-2·s^-1时，生菜叶片产生焦边。

采用本申请设置的光源频率和占空比等光照条件，不仅可以有效提高植物产量、次代谢物累计速度及含量、光合作用效率和光能利用率等，还可以大幅提高目标叶菜植物对光照强度的适应范围和对高光强的耐受力，使叶菜植物在较高光强下生长，在提高生长速度的同时，避免植株灼伤。在一些情况下，在光照强度高达350μmol·m^-2·s^-1时，植株仍然能够正常生长，而不会产生叶片焦边等灼伤现象。

基于上述部分或全部实施方式，在一些实施例中，还可以通过在空气中补充二氧化碳来提高目标叶菜植物产量，相应的，预设培育条件还包括：在光周期内中，培育环境中的二氧化碳浓度为800-1500ppm。在一些实施例中，在暗周期内，不进行二氧化碳补充。通过合理设定CO₂浓度及配合前述的光照条件参数，能够进一步提高植物对光的适应能力和利用率。

基于上述部分或全部实施方式，在一些实施例中，预设培育条件还包括：培育过程中的环境温度为15-30℃。

在一些实施例中，培育过程中的环境温度为15-25℃。在一个实施例中，该明期环境温度为22±2℃，暗期环境温度为18±2℃。

基于上述部分或全部实施方式，在一些实施例中，预设培育条件还包括：培育过程中的空气湿度范围为60-80％。

需要说明的是，本申请的培育条件或培育环境的参数涉及数值范围时，如频率范围、占空比范围、时间、温度范围或湿度范围等，表明该参数可以为对应数值范围内的任意点值，且可以根据目标叶菜植物的种类和实际需求设定，本申请在此不做枚举。

综上，本申请通过提供目标叶菜植物的种苗，然后将目标叶菜植物的种苗移栽至对应的预设培养基中，并利用预设培育条件，包括利用光源频率大于等于100KHz，占空比大于等于20％且小于等于60％，以及光照强度范围为150-350μmol·m^-2·s^-1的人工光源进行照射处理，对目标叶菜植物的种苗进行培育，以使目标叶菜植物的种苗生长，能够在有效降低植物培育过程中能耗的同时，提高植株产量和次生代谢物含量，有效提高叶菜类植物的生长效率和营养价值。

以下结合图2-11，以目标叶菜植物为生菜，人工光源为LED光源为例介绍本申请的叶菜类植物的培育方法，图2示出了利用本申请的培育方法培育的生菜植株图。

实施例1

本实施例提供一种叶菜类植物的培育方法，具体包括以下步骤：

S1：播种，在育苗海绵中进行播种，以使生菜的种子发芽。其中，育苗海绵为水浸润的海绵，育苗海绵中具有多个育种孔，在每个育种孔中播一粒生菜的种子。

具体的，可以将育苗海绵置于育苗盘中，并在育苗盘上覆盖透明保护盖或保护膜。

一些情况下，采用人工光源进行照射处理，以对育苗海绵中的生菜种子进行催芽。

S2：种子发芽后，控干育苗海绵中的部分或全部水分，并在育苗海绵中加入育苗营养液，进行育苗，得到生菜的种苗。其中，育苗营养液可以包括但不限于氯化钠和氢氧化钾。在育苗过程中，每隔2-3天进行营养液补液。

具体的，育苗营养液的PH值范围为5.5-6.5，EC范围为1.0-1.4ms·cm^-1。

S3：将生菜的种苗移栽至预设培养基中，并在预设培育条件下对生菜的种苗进行培育，以得到生菜植株。请参考图1，图1示出了本实施例中得到生菜植株。

其中，预设培育条件包括：

(1)通过人工光源对生菜的种苗进行照射处理，人工光源的光源频率大于等于100KHz，占空比大于等于20％且小于等于60％，光照强度范围为150-350μmol·m^-2·s^-1，光周期为14-16h，暗周期为8-10h。

(2)在光周期内进行二氧化碳补充，培育环境中的二氧化碳浓度为800-1500ppm。

(3)培育过程中的环境温度为15-25℃。在一些情况下，明期环境温度为22±2℃，暗期环境温度为18±2℃。

(4)培育环境的空气湿度范围为60-80％。

本实施例中，提供LED光源作为人工光源，通过斩波设定光源频率分别为100KHz，1MHz，2MHz，5MHz，7MHz，10MHz和15MHz，占空比为60％的照明条件，在其它试验条件几乎相同的条件下进行生菜的种苗培育，分别得到各条件对应的生菜植株。

需要说明的是，本实施例还提供了不进行斩波处理的直流面板LED光源(50Hz，连续光)作为直流条件对照组，具体试验条件请参考下表一。

表一

请参考图3，图3示出了表一条件下得到的生菜单颗植株地上部的鲜重结果。由图3中的结果可知，与直流对照组相比，在占空比为60％，斩波频率分别为100KHz，1MHz，2MHz，5MHz，7MHz，10MHz和15MHz时，生菜单株地上鲜重分别提升了33.85％，36.92％，38.46％，38.92％，40.76％，41.53％和44.61％，差异均达到显著水平。随斩波频率的升高，生菜鲜重相应增加，在15MHz条件下的生菜鲜重较优，有效提高植物产量。

请参考图4，图4示出了表一条件下得到的生菜植株中的维生素C含量结果。与直流对照组相比，在占空比为60％，斩波频率为100KHz，1MHz，2MHz，5MHz，7MHz，10MHz和15MHz时，生菜维生素C含量分别提升了30.02％，49.89％，59.73％，65.11％，71.25％，80.43％和95.5％，差异均达到显著水平。随斩波频率的升高，维生素C含量相应增加，在15MHz条件下的生菜维生素C含量较优。

请参考图5，图5示出了表一条件下得到的光能利用效率结果。与直流对照组相比，在占空比为60％，斩波频率为100KHz，1MHz，2MHz，5MHz，7MHz，10MHz和15MHz时，光能利用效率分别提升了16.36％，20.3％，23.63％，26.36％，31.81％，35.45％和42.72％，差异显著。随斩波频率的升高，光利用效率依次递增，在15M条件下的光能利用效率较高。

综上，通过设定高频和适当占空比条件，能够在降低能耗的同时，提高光合作用效率和能量利用率，且有效提高了植物产量、以及维生素C等次代谢物积累速度和含量。

实施例2

本实施例提供一种叶菜类植物的培育方法，培育方法的具体步骤和部分培育条件与上述实施例1相类似，在此不再赘述，以下介绍本实施例与实施例1的不同之处，具体如下：

本实施例中，提供LED光源作为人工光源，通过斩波设定光源频率10MHz，占空比分别为60％，50％，40％和20％的照明条件，在其它试验条件几乎相同的条件下进行生菜的种苗培育，分别得到各条件对应的生菜植株。

需要说明的是，本实施例还提供了不进行斩波处理的直流面板LED光源(50Hz，连续光)作为直流条件对照组，具体试验条件请参考下表二。

表二

请参考图6，图6示出了表二条件下得到的生菜单颗植株地上部的鲜重结果。由图6中的结果可知，与直流对照组相比，在光源频率为10MHz，占空比分别为60％，50％，40％和20％时，生菜单株地上鲜重分别提升了29.47％，32.16％，44.63％和54.83％，差异均达到显著水平。随占空比的降低，生菜鲜重相应增加，在20％条件下的生菜鲜重较优，有效提高植物产量。

请参考图7，图7示出了表二条件下得到的生菜植株中的维生素C含量结果。与直流对照组相比，在光源频率为10MHz，占空比分别为60％，50％，40％和20％时，生菜维生素C含量分别提升了42.10％、78.89％、91.37％、114.52％，差异均达到显著水平。随占空比的降低，维生素C含量相应增加，在20％条件下的生菜维生素C含量较优。

请参考图8，图8示出了表二条件下得到的光能利用效率结果。与直流对照组相比，在光源频率为10MHz，占空比分别为60％，50％，40％和20％时，光能利用效率分别提升了18.89％、34.09％、42.23％、49.16％，差异显著。随占空比的降低，光利用效率依次递增，在20％条件下的光能利用效率较高。

综上，通过设定高频和调整占空比，能够在降低能耗的同时，提高光合作用效率、能量利用率，且有效提高植物产量、以及维生素C等次代谢物积累速度和含量。

实施例3

本实施例提供一种叶菜类植物的培育方法，培育方法的具体步骤和部分培育条件与上述实施例1相类似，在此不再赘述，以下介绍本实施例与实施例1的不同之处，具体如下：

本实施例中，提供LED光源作为人工光源，通过斩波设定光源频率分别为100KHz，1MHz，2MHz，5MHz，7MHz，10MHz和15MHz，占空比为40％的照明条件，在其它试验条件几乎相同的条件下进行生菜的种苗培育，分别得到各条件对应的生菜植株。

需要说明的是，本实施例还提供了不进行斩波处理的直流面板LED光源(50Hz，连续光)作为直流条件对照组，具体试验条件请参考下表三。

表三

请参考图9，图9示出了表三条件下得到的生菜单颗植株地上部的鲜重结果。由图9中的结果可知，与直流对照组相比，在占空比为40％，斩波频率分别为100KHz，1MHz，2MHz，5MHz，7MHz，10MHz和15MHz时，生菜单株地上鲜重分别提升了36.67％，38.33％，39.17％，40.52％，42.53％，44.17％和46.84％，差异均达到显著水平。随斩波频率的升高，生菜鲜重相应增加，在15MHz条件下的生菜鲜重较优，有效提高植物产量。

请参考图10，图10示出了表三条件下得到的生菜植株中的维生素C含量结果。与直流对照组相比，在占空比为40％，斩波频率为100KHz，1MHz，2MHz，5MHz，7MHz，10MHz和15MHz时，生菜维生素C含量分别提升了46.18％，53.65％，70.83％，78.17％，85.41％，93.2％和111.7％，差异均达到显著水平。随斩波频率的升高，维生素C含量相应增加，在15MHz条件下的生菜维生素C含量较优。

请参考图11，图11示出了表一条件下得到的光能利用效率结果。与直流对照组相比，在占空比为40％，斩波频率为100KHz，1MHz，2MHz，5MHz，7MHz，10MHz和15MHz时，光能利用效率分别提升了22.58％，25.8％，29.03％，33.87％，37.9％，41.13％和50.69％，差异显著。随斩波频率的升高，光利用效率依次递增，在15M条件下的光能利用效率较高。

综上，通过设定高频和适当占空比条件，能够在降低能耗的同时，提高光合作用效率和能量利用率，且有效提高了植物产量、以及维生素C等次代谢物积累速度和含量。

实施例4

本实施例提供一种叶菜类植物的培育方法，培育方法的具体步骤和部分培育条件与上述实施例1相类似，在此不再赘述，以下介绍本实施例与实施例1的不同之处，具体如下：

本实施例中，提供LED光源作为人工光源，通过斩波设定通过斩波设定光源频率大于等于10KHz，占空比为60％，以及控制光周期为16h，光照强度分别为180,200,250,300,350和400μmol·m^-2·s^-1，并在其它试验条件几乎相同的条件下进行生菜的种苗培育，分别得到各条件对应的生菜植株。

需要说明的是，本实施例还提供了不进行斩波处理的光周期为16h，光照强度分别为180,200,250,300,350和400μmol·m^-2·s^-1的直流面板LED光源(50Hz，连续光)作为直流条件对照组，以及通过斩波获取的光源频率小于等于1KHz，占空比60％，光周期为16h，光照强度分别为180,200,250,300,350和400μmol·m^-2·s^-1的照明条件作为低频对照组。

请参考下表四，表四示出了在上述各组条件下生菜植株的灼伤情况和相应的焦边等级结果。由表四中的结果可知，在直流条件下，当光照强度大于等于220μmol·m^-2·s^-1，光照时长16h时，生菜叶片易被灼伤，叶片边缘出现焦枯症状；通过高频斩波(≥100KHz斩波频率，60％占空比，光照时长16h)，为种苗提供明暗交替的光照条件，可以有效减轻高光强对生菜叶片的灼伤情况，提高了植株对光照强度的耐受力；而低频斩波(≤1K斩波频率，60％占空比，光照时长16h)对减轻高光强条件下叶片边缘焦枯症状的效果较弱，当光照强度大于等于250μmol·m^-2·s^-1，生菜叶片出现焦枯症状，表明生菜在高频斩波条件下对高光强表现出更优的适应性，高频斩波条件扩展了生菜对高光强的适应范围。

表四

此外，结合前述实施例1-4可知，通过设定适宜的光照强度、光源频率和占空比，在各条件的相互配合下，能够在增强植株光强适应能力的同时，有效提高光合作用效率、能量利用率、植物产量和次代谢物含量，实现植物的高效高质量和高效生长。

上述说明已经充分揭露了本申请的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本申请的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本申请的权利要求书的范围。相应地，本申请的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (14)

1.一种叶菜类植物的培育方法，其特征在于，所述方法包括：

提供目标叶菜植物的种苗；

将所述目标叶菜植物的种苗移栽至预设培养基中，并在预设培育条件下对所述目标叶菜植物的种苗进行培育，以得到所述目标叶菜植物的植株；

其中，所述预设培育条件包括在目标叶菜植物的种苗培育过程中，利用包括LED光源的人工光源，对所述目标叶菜植物的种苗进行照射处理；所述人工光源的光源频率大于等于100KHz，占空比大于等于20%且小于等于50%，光照强度范围为150-350μmol•m^-2•s^-1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，部分或全部LED光源的照射单元中设置有荧光粉。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标叶菜植物为生菜。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述光源频率大于等于1MHz。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述占空比大于等于20%且小于等于40%。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述照射处理的光周期为14-16h。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设培育条件还包括：在所述种苗培育过程中，设置暗周期为8-10h，所述光周期内的明期环境温度大于等于暗周期内的暗期环境温度。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述人工光源的光照强度范围为200-350μmol•m^-2•s^-1。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述人工光源的光照强度范围为200-300μmol•m^-2•s^-1。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设培育条件还包括：在所述光周期内中，培育环境中的二氧化碳浓度为800-1500ppm。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供目标叶菜植物的种苗包括：

在育苗海绵中进行播种，以使所述目标叶菜植物的种子发芽；

在所述育苗海绵中加入育苗营养液，进行育苗，得到所述目标叶菜植物的种苗。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述育苗营养液的pH值范围为5.5-6.5，所述育苗营养液的EC范围为1.0-1.4 ms•cm^-1。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设培育条件还包括：培育过程中的环境温度为15-30℃。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设培育条件还包括：培育过程中的空气湿度范围为60-80%。

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