封闭型植物工厂发展现状与展望

经过多年探索和发展,封闭型植物工厂无论在材料、装置和技术都取得了快速进步,生产产量成数倍增长。在介绍发展封闭型植物工厂必要性的基础上,着重分析了封闭型植物工厂的发展现状、设施分类、栽培形式选择、栽培技术选择,最后指出了存在的问题,并对未来的封闭型植物工厂外部设施及其栽培技术进行了展望。     

不同光质LED光源对鱼腥草幼苗膜脂过氧化及抗氧化酶的影响

以鱼腥草为材料,以日光灯处理为对照,分析了不同光质LED光源(白、红、黄、绿、蓝LED灯)对鱼腥草叶片活性氧、类黄酮含量及抗氧化酶的影响。结果表明,蓝光下叶片中TBARS(硫代巴比妥酸)含量最高,较对照高30.18%,与希夫试剂染色结果相一致;过氧化氢产生最多,较对照高190.21%,与DAB染色结果一致;超氧阴离子产生速率在蓝光下最高,为对照组的1.54倍,白光下最低;蓝、绿光下脯氨酸含量是对照的2倍;蓝光和黄光处理下,黄酮含量较对照提高了21.4%。蓝、绿光提高了SOD2同工酶的表达,且在蓝光下最高;蓝、绿、红、黄光处理分别诱导了更多的POD基因位点的表达;不同LED光质均提高了CAT抗氧化酶活性,其中蓝、绿光下CAT同工酶的表达量明显高于对照。综上所述,蓝色光处理可以有效提高幼苗的抗氧化能力,可为鱼腥草品质的控制提供参考。     

半导体发光二极管(LED)的应用及发展前途

半导体二极管(LED)是应用最为广泛的电子元件之一,本文介绍了半导体二极管(LED)的发光原理、特性、分类、检测、应用及发展前景。     

LED水下集鱼灯光场分布数值模拟分析

为探究水下LED集鱼灯光色、功率、放置深度和海水叶绿素浓度对光场分布的影响,本文基于蒙特卡罗模拟方法建立了水下光束传输数值计算模型,通过控制变量法计算了不同条件下的水下光场分布,并提出以0.1~10 lx等值线所包围的面积与计算截面面积比值为相对有效光照范围(Relative effective illumination range,REIR)。以REIR为评价指标,对不同条件组合下的光场分布进行了分析,结果显示：(1)相同功率条件下,REIR依次为：绿光>白光>蓝光,以功率420 W、叶绿素浓度0.1 mg/m^3 为例三种光色的REIR比值为1.58:1.31:1;(2)相同光色条件下,当叶绿素浓度0.1 mg/m^3 时,灯具功率从420 W增至1200 W,蓝绿白三种光色灯具的REIR分别从31.68%、50.27%、41.78%增至38.59%、56.91%、50.15%,功率增加近3倍,但REIR增幅有限;(3)随着灯具放置深度增加,REIR先增加后稳定;以叶绿素浓度1.0 mg/m^3 、功率为420 W为例,绿光与白光灯REIR的最大值约为9.69%~9.84%,出现在水深20 m左右,而蓝光灯的REIR最大值约为5.60%,出现在放置深度为15 m左右;(4)当灯具功率为420 W,海水叶绿素浓度从0.1 mg/m^3 增至5.0 mg/m^3,蓝绿白三种光色灯具的REIR分别从31.89%、48.25%、42.05%减少至1.65%、2.09%、2.22%。研究结果可为水下灯具光色功率选型、深度放置以及有效光场分布范围估算提供参考。     

不同光质LED光照对草菇菌丝生长速度、菌丝分支与生物量的影响

通过探索LED光源在草菇栽培上的精准化应用,为工厂化草菇栽培提供理论依据。以草菇V23为材料,设置LED光质6个处理:对照白光(CK)、红/蓝=1∶1、红/蓝=1∶2、红/蓝=2∶1、单红光、单蓝光,研究不同光质对草菇菌丝生长的影响。结果发现,红光与蓝光的比为1∶1 菌丝长势表现为较强,对其他指标影响不明显。不同LED光源的光质对菌丝生长速度影响很大,从结果可以看出,红蓝光比例为1∶2对菌丝的生长有显著(P<0.05)的作用,并且持续保持领先有促进作用,其次是红蓝光比例为1∶1,并且LED光源的光质对菌丝的影响主要集中在前期,到菌丝后期作用不大。对草菇菌丝生物量的影响最大的是红/蓝光的比例分别为1∶2和1∶1,其分别比CK提高了28.29%和19.97%,呈极显著(P<0.01)差异;同时菌丝分支距离相对较小,分别比CK的菌丝分支距离减少了16.03%和15.13%,整体表现菌丝浓密,且长势相对较强。     

不同光强的LED白光与红蓝光对生菜生长及营养元素含量的影响

在人工光植物工厂中研究了不同光强的LED白光和红蓝光对营养液水培生菜生长、营养元素含量和累积量的影响。试验设置白光（WL）和红蓝光（RB）两个光质处理,光周期为16/8 h,分别设定三个光强：150（WL150、RB150）、200（WL200、RB200）和250（WL250、RB250）μmol·m^-2·s^-1,其中红蓝光光强比为4∶1,光暗周期16/8 h。结果表明,光强增加有促进生菜生长作用,随光强增加生菜地上部干、鲜重明显增加,WL200和WL250处理下生菜地上部干重比WL150分别提高了24.6%和49.7%。与红蓝光相比,白光显著提高生菜叶面积和地上部生物量。红蓝光提高了生菜叶片中大中量元素（N、P、Ca、Mg）和微量元素（Mn、Zn）的含量,白光则提高了K的含量,光质对C、Fe和Cu含量无明显影响。白光或红蓝光下不同光强对生菜叶片营养元素含量的影响并没有表现出明显的规律,只是红蓝光在200 μmol·m^-2·s^-1光强下多种营养元素（N、P、Ca、Mg、Mn、Cu和Zn）含量到达最大。在白光200 μmol·m^-2·s^-1的光强下,P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn的累积量最大,而在红蓝光250 μmol·m^-2·s^-1的光强下,10种营养元素的累积量均最大。相同光强下,红蓝光有利于生菜体内N、P、Ca、Mg、Mn和Zn含量的提高,而白光则更有利于C、N、P、K、Mg和Fe等的累积。因此白光处理更有利于促进生菜生长,并提高生菜体内N、C、P、K、Mg和Fe的累积量,其累积量的提高主要是由较高的生物量决定的。     

Evaluation of VI-alpha and PIT-tagging of the seahorse <Emphasis Type="Italic">Hippocampus abdominalis</Emphasis>

The suitability of visible implant alphanumeric (VI-alpha) and passive integrated transponder (PIT)-tagging to individually identify seahorses (Hippocampus abdominalis) was assessed in two trials. For each trial, 24 seahorses were tagged and mortality, growth, tag retention and tag visibility/readability assessed, together with 24 control seahorses, over a period of 3 months. For VI-alpha tagging, a single tag was inserted under the skin between the first two anterior lateral tail rings of the seahorses. There was no difference in final seahorse length, wet weight, or mean SGR in tagged seahorses, compared with control seahorses, after 3 months. Tag retention was 100%, as was survival, in both treatments. Tag detection with the naked eye was generally poor but improved using LED blue light. However, readability of tag codes was highly variable and insufficiently reliable for VI-alpha to be suitable for identification of individual seahorses. In PIT-tagged seahorses, a single FDX-B transponder was inserted into the abdominal cavity of seahorses. There was also no difference in final seahorse length, wet weight, or mean SGR, compared with control seahorses, after 3 months. Tag retention was also 100%, as was survival in both treatments. Readability of transponders was reliable and quick using a compact reader. PIT-tagging is considered suitable for individual identification of large H. abdominalis.     

土壤硝态氮含量原位检测系统设计

针对现阶段土壤硝态氮测量成本较高、无法长期原位测量等问题,该研究提出了一种使用钛烧结滤芯收集土壤溶液,通过近红外光谱法检测土壤溶液中的硝酸根浓度进而得到土壤中硝态氮含量的方法,并设计了相应的检测装置。通过试验对比陶土头与钛烧结滤芯在不同土壤条件下的土壤溶液收集效果,选用钛烧结滤芯作为土壤溶液采集器收集土壤溶液,以近红外LED作为测量光源,采集人工配置土壤溶液的光谱数据,利用BP神经网络进行预训练建立硝态氮含量预测模型。建立的硝态氮含量预测模型其训练集皮尔逊相关系数、测试集皮尔逊相关系数、预测均方根误差分别达到0.997、0.995、3.43。实地测量土壤溶液并与硝酸根离子电极以及土壤养分速测仪进行对比,最大相对偏差为5.9%,可满足实际测量准确性要求。该套检测设备在深度为10～40 cm、含水率为15%以上的土壤中有较好的土壤溶液采集效果;检测装置的长期测量标准差为0.006,动态响应时间为1.4 s,具有良好的特性。试验结果表明,使用溶液吸光度数据建立的硝态氮预测模型具有较好的预测效果,可以应用于土壤溶液硝态氮原位监测,为长期自动测量土壤硝态氮及水肥一体化系统的搭建提供了一种可行的方案。     

基于光谱技术的水稻叶片氮素测定仪的开发

在理论分析的基础上设计开发了一套基于光谱技术的水稻叶片SPAD值和氮素测定仪。该测定仪主要包括光路部分、调理电路和控制与数据采集器等。光路部分包括光源、检测点以及光电传感器等元器件,主要作用是：控制光源的亮灭、收集透过叶片光线、将光信号转换为电信号;调理电路主要将所得微弱电信号进行电流电压转换以及放大到合适的幅度;控制与数据采集器包括AD转换电路,液晶显示电路和SD卡存储电路。对该测定仪的性能进行了测试,试验分为两步：先建立AD采样电压信号与SPAD值之间的模型,然后建立SPAD值与氮素之间的模型。经过大量的试验测得：传感器转换的电压信号与SPAD值之间存在很高的相关性（R2 =0.956）,SPAD值与氮含量建立的模型的决定系数为R2 =0.802,结合以上两种模型得到该仪器的氮素模型的决定系数为R2 =0.766。该仪器适合用于田间水稻叶片氮素含量的快速测量。     

大屏幕信息显示系统信息的生成与传输

讨论在Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下生成及传送ＬＥＤ显示屏显示信息的方法，详细介绍了ＤＩＢ图象的格式，以及用ＢｏｒｌａｎｄＣ＋＋ＯＷＬ在Ｗｉｎｄｏｗｓ９５环境下实现ＤＩＢ图像信息获取的编程方法，讨论了Ｗｉｎｄｏｗｓ９５环境下串行通信的实现方法。