光电技术在农业工程中的应用与展望

我国是农业生产大国，农业种植面积和多种农产品产量居世界前列，但是我国农业生产自动化程度相对较低，农业效益提升潜力大。光电技术在提升农业效益方面大有可为。概述了光电技术在农业工程中的应用现状，并展望了光电技术在农业工程中的发展趋势。      

基于TracePro的LED植物生长光源灯珠布局的优化设计与验证

为了提高LED植物生长光源的光照均匀性,提高光照强度,利用Tracepro光学仿真软件设计了红蓝白LED植物生长光源灯珠3种排布方式模型,对各排布方式分别设置了等间距排列和等差数列排列的组合方案,比较其均匀性及光照强度.仿真结果表明:不同排布方式和各排列组合方案对辐射照度和均匀性有一定的影响,双线排布在SA40处理下的光源均匀性高于其他处理方式.为了验证仿真设计的可靠性,基于仿真最优结果(SA40双线)制作LED植物生长光源作为试验组,CK30单线排布光源及传统LED白灯作为对照组,搭建6条光源组合照明平台,在150 mm受光距离下测量3组光源均匀性.结果表明:SA40处理下的红蓝白双线排布光源光照均匀性最好(88.93%),与仿真结果相符,说明其排布参数设计合理.     

LED光源对番茄嫁接成活率及幼苗生理响应的影响

[目的]研究不同LED光源下番茄嫁接苗的成活率及幼苗生理指标的响应,筛选适合番茄嫁接愈合的LED光源,为番茄工厂化嫁接愈合室节能光源的选择提供参考.[方法]采用蓝光(B,450 nm)、红光(R1,630 nm;R2,660 nm)、红外光(I,735 nm)和白光(W1、W2,400~780 nm,光照强度分别为110和190 lx)LED,组成单波LED和复合LED光源,以白炽灯为对照,对樱桃番茄和普通番茄进行嫁接后补光处理,比较嫁接成活率和株高、茎粗的增长量;R2+I、W1和W2光源下测定嫁接苗体内的光合色素、可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量及细胞相对电导率等指标,研究番茄嫁接苗对LED光源的生理响应.[结果]4种单波LED补光下,B补光的樱桃番茄和普通番茄嫁接成活率分别为90.16%和85.31%,均显著高于R1、R2和I补光(P<0.05,下同).3种复合LED(R2+I、W1、W2)补光下,樱桃番茄的嫁接成活率为97.14%~99.18%,均显著高于对照光源白炽灯;普通番茄的嫁接成活率为91.00%~94.83%,均与白炽灯无显著差异(P>0.05,下同).复合光源W1和W2补光对两种番茄嫁接苗的株高和接穗茎粗增长无显著影响,这两种白光下普通番茄嫁接苗叶绿素总量为0.0490~0.0497 mg/cm2,类胡萝卜素含量为0.0210~0.0214 mg/cm2,均显著高于白炽灯,说明对叶片合成叶绿素和类胡萝卜素具有促进作用.3种复合光源(R2+I、W1、W2)下两种番茄嫁接苗接穗和砧木的可溶性蛋白含量为1.32~3.10 mg/gFW,均显著低于白炽灯.W2补光条件下樱桃番茄嫁接苗接穗和砧木MDA含量为0.00073~0.00082μmol/gFW、普通番茄嫁接苗接穗MDA含量为0.00087μmol/gFW,W1补光条件下普通番茄嫁接苗砧木MDA含量为0.0128μmol/gFW,均与白炽灯无显著差异,表明樱桃番茄嫁接苗的接穗和砧木对W2,普通番茄嫁接苗的接穗对W2、砧木对W1的胁迫反应程度低.复合光源W1和W2补光条件下普通番茄接穗细胞相对电导率为10.39%~10.60%,均与白炽灯无显著差异,说明W1、W2补光对普通番茄接穗的细胞膜选择透性的影响与白炽灯无显著差异.[结论]筛选出波长范围为400~780 nm的复合LED光源(W1、W2)适合作为番茄工厂化嫁接愈合室的人工光源;W1比W2更节能,可优先选择W1作为番茄嫁接愈合室的节能光源.     

LED补光对水稻秧苗素质及其生理特征和产量的影响

采用发光二极管(light-emitting diode,LED)精确调制光谱能量,研究不同光质对水稻秧苗素质(株高、根长和鲜干重)和生理特征(内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛)的影响,探讨生理特征与秧苗素质和补光移栽后产量的耦合关系。水稻秧苗分别在5种光质下进行补光照射:R (100%红光),B (100%蓝光),RB (80%红光+20%蓝光)RBG_12.5(62.5%红光+25%蓝光+12.5%绿光),RBG₂₅(50%红光+25%蓝光+25%绿光),光量子通量均为1 000μmol·m^-2·s^-1,照射30 d (6 h/d)后采样,并插秧至稻田,以无补光作为对照(CK)。与CK相比,LED补充光源显著(P<0.05)影响水稻秧苗的株高、根长和鲜干重。株高和地上部分干重最大值分别出现在R和RBG_12.5处理,而根长和地下部分干重的最大值均出现在RBG_12.5处理。LED补充光源对内源激素、抗氧化酶、可溶性蛋白和丙二醛的影响程度因光质和植物部位而异。与CK相比,RBG_12.5二显著(P<0.05)提高地上部生长素(IAA)含量和可溶性蛋白含量,B显著(P<0.05)提高地上部超氧化歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量;RBG_12.5和RBG₂₅显著(P<0.05)提高地下部IAA含量,RBC₂₅显著(P<0.05)提高地下部可溶性蛋白含量和MDA含量。补光移栽后水稻产量的变化趋势与光质对水稻秧苗壮苗指数的影响趋势一致:RBG_12.5> RBG25> RB> B> R> CK。逐步回归分析发现,壮苗指数与地上部赤霉素(GA_3)含量和IAA含量及地下部IAA含量和SOD活性显著正相关;补光移栽后产量与秧苗地上部IAA含量及地下部IAA含量和过氧化氢酶(CAT)活性显著正相关。LED补充光源通过调节水稻秧苗生理特征影响其素质,且影响效应延续至水稻成熟期。RBG_12.5光源更利于培育水稻壮苗和水稻增产,适宜用作工厂化育秧的补充光源。     

马铃薯组培苗时期不同LED光源处理对温室移栽后植株生长和微型薯结薯的影响

不同LED光源下培养的马铃薯组培苗在形态特征上差异明显,为探索这种差异是否会对其移栽后产生进一步影响,试验研究了100%红光(R)、100%蓝光(B)、100%绿光(G)、75%红光+25%蓝光(RB)、45%红光+35%蓝光+20%绿光(RBG)和100%白光(CK)6种光谱下培养4周的马铃薯组培苗温室移栽后植株的生长和结薯情况。试验结果表明,B处理的马铃薯组培苗移栽后缓苗期叶绿素荧光参数Fv/Fm和qP、结薯前期SPAD值及结薯期各器官生物量均始终高于CK和其他处理,且该处理下最大薯的干鲜重和有效微型薯占比分别较CK提高45.66%、45.09%和10.93%。R处理的组培苗移栽后结薯期地上部生物量显著高于CK,单株结薯数目提高29.60%,但有效微型薯占比较CK降低63.97%。G处理的组培苗移栽后生长和结薯指标均表现最差。组合光谱RB和RBG处理的组培苗移栽后的生长指标和微型薯产量及产量构成指标均与CK无显著差异。因此,单色红、蓝、绿光谱处理对马铃薯组培苗的影响会持续至其移栽后植株幼苗生长,甚至结薯期,组合光谱RB和RBG则不会。在马铃薯组培苗生产上,单色蓝光和单色红光作为照明光源具有潜在的应用价值,组合光谱RB和RBG可作为白色光源的替代光源。     

不同光源对4种蔬菜幼苗叶绿素荧光及生理指标的影响

为了解不同光源或光源组合对茄子、辣椒、番茄、黄瓜幼苗叶绿素荧光及生理指标的影响,在4种基本光源的基础上,比较了不同光源处理下不同蔬菜植株叶片的叶绿素荧光参数、可溶性蛋白和可溶性糖含量。结果表明:红蓝光源不利于4种蔬菜幼苗叶片光合色素的形成,茄子、辣椒、番茄和黄瓜叶片中的光合色素含量分别在2白4红2黄、3白3红2黄、8黄或8红、8白光源下最高;茄子和番茄幼苗叶片在红蓝光源下,辣椒和黄瓜在3白3红2黄光源下,最大光化学效率和实际光化学效率都最大;茄子和辣椒幼苗在红蓝光源下所受非生物胁迫最小,叶片中可溶性蛋白含量最低,而番茄和黄瓜分别在3白3红2黄和8白光源下的可溶性蛋白含量最低;红蓝光源可明显增加4种蔬菜幼苗叶片的可溶性糖含量,对幼苗的形态建成有积极的影响。在冬春季蔬菜育苗生产中,可根据不同光源优势为不同种类蔬菜组配光源,以促进幼苗生长发育。     

一例犬髋关节脱位人工圆韧带整复手术

犬髋关节脱位是指股骨头从髋臼里脱出,表现为患肢不能完全负重,活动范围改变,在关节部位有骨摩擦音,一些病例会表现为患肢缩短。髋关节脱位为犬最常见的关节脱位,多因骨盆部受到间接暴力所引起,也常继发于犬髋关节发育不良。据有关资料显示,该病的手术疗法有髋关节人造圆韧带整复手术、髋关节囊外固定术和股骨头切除术~([1]),主要介绍1例采用髋关节人造圆韧带进行整复手术的操作方法,最后取得良好的恢复效果。     

杉木组培苗生根质量优化研究

从两个方面优化杉木[Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.]组培苗生根质量,一是在增殖阶段对其进行高浓度和低浓度激素培养基交替处理以优化组培芽苗的质量,从而达到优化杉木组培苗生根质量;二是在生根阶段改变光源,以优化杉木组培苗生根质量。结果表明,高浓度激素和低浓度激素交替处理后的杉木增殖芽苗,具有增殖率高、生长快、节间距适中、木质化程度较高等表观性状,且这些性状随着继代次数的增加表现比较稳定,增殖芽接种到生根培养基后,生根率最高达到86.5%,生根数量最高达到2.7条。LED复合光源红蓝光配比为2∶1时生根率最高,达到86.7%;在红蓝光配比为4∶1时生根数量最高,达到2.8条。     

弱光条件下不同LED光源对西瓜苗生长发育的影响

光质是调节西瓜幼苗生长的重要环境因子,为探讨不同光质对西瓜幼苗生长发育的影响,本实验选择了红绿光(R1G2)、红绿光(R2G1)、红蓝光(R1B2)、红蓝光(R2B1)、红黄光(R1Y2)、红黄光(R2Y1)6种不同的LED光源作为照明材料,以荧光灯作为对照。结果表明,红蓝光(R1B2)光源处理的西瓜幼苗植株较矮壮,根系发达,壮苗指数最高;红绿光(R1G2)光源处理的幼苗地上部分生长旺盛,其叶片较大且单株叶面积最高,其壮苗指数仅次于红蓝光(R1B2);红黄组合光源不适合作为弱光条件下的西瓜育苗光源,两组处理的植株叶片小、根系弱。