载人航天环境下开花前后光照强度对小麦生长发育及生产效率的影响

为了提高受控生态生保系统(CELSS)的能量利用效率,研究了在受控环境下开花前后光照强度对春小麦生长发育及生产效率的影响。结果表明,提高开花前光照强度(IBF)可显著缩短春小麦生育期;开花后光照强度(IAF)对小麦生育进程影响不显著。IBF的增强有利于春小麦营养体的构建,小麦籽粒产量有所提高,但小麦收获指数、粒叶比和能效比显著降低。IAF增强使小麦叶片光合速率、籽粒产量、收获指数、粒叶比和能效比均显著提高。高IBF下小麦籽粒产量的增加主要是因为提高了每株穗数和穗粒数,而高IAF下小麦籽粒产量的增加主要是因为提高了粒重。IBF和IAF提高均使得春小麦籽粒淀粉含量增加,蛋白质含量减少。高IBF对小麦产量的促进作用有限,而低IBF+高IAF的光照策略可以显著提高小麦的源库协调性和能量利用效率,可作为载人航天CELSS小麦培养的光照方案。     

受控环境下光周期对小麦生长发育、产量及营养品质的影响

为探讨受控生态生保系统(CELSS)中利用光周期调控提高植物能量利用效率的可能性,以红蓝LED(90%红+10%蓝)为光源,在开花前及开花后各设置12、16、20和24h四个光周期水平,形成16个处理,研究光周期对小麦生长发育、产量和营养品质的影响。结果表明,开花前光周期延长使小麦开花时间显著提前,特别是导致出苗到拔节和拔节到抽穗的天数显著减少。开花后光周期延长会缩短开花到成熟的时间,且开花前和开花后光周期对小麦生育期长度的影响相互独立。在开花前,短光周期有利于小麦营养器官的构建,增加株高、分蘖数、叶片数和营养器官干重,进而提高籽粒产量、收获指数和能效比。在开花后,长光周期提高了灌浆期叶片光合速率,促进籽粒中干物质积累,提高籽粒产量、收获指数和能效比。开花前短光周期的增产作用主要是因穗数和穗粒数增加,而开花后长光周期的增产作用主要是因粒重增加。在开花前后,延长光周期均导致籽粒淀粉含量增加和蛋白质含量减少。在开花前12h光照、开花后24h光照的处理下小麦产量和能量利用效率均最高,说明开花前短光周期结合开花后长光周期最有利于小麦高产和能量高效利用。     

受控条件下氧分压对生物质废弃物堆肥臭气排放的影响

为获得适用于受控生态生命保障系统的低能耗和低排放的堆肥氧气供应参数,采用氧气和氮气混合气体模拟受控条件下的气体供应,以厨余垃圾和园林废弃物为堆肥原料,通过设置氧分压为5%（T1）、15%（T2）和30%（T3）的3个处理,探究氧分压对堆肥理化性质及NH₃和H₂S排放的影响。结果表明：T2处理有助于物料快速降解和堆体升温,堆体最高温度（65.95 ℃）和高温期持续时间（14 d）高于其他2个处理;T2处理NH₃累积排放量分别比T1和T3处理减少了65.35%、24.01%。相关性分析表明,O₂浓度、EC、C/N、NH₄⁺-N是影响恶臭气体排放的主要因素。综合堆肥理化指标和恶臭气体排放情况,氧分压为15%可以同时缩短堆肥周期和减排臭气,研究结果可为受控生态生命保障系统中有机循环系统的构建提供参考。