LED光源红蓝光配比对生菜光合作用及能量利用效率的影响

为了提高植物光能及电能利用效率,降低植物工厂光源的投入产出比,该文从不同红蓝光配比(R/B)对生菜光合作用影响机理入手,分析不同R/B对生菜光能及电能利用效率的影响。以荧光灯处理(FL)作为对照,通过设置不同红蓝光配比(R/B)共7个处理进行试验,测定不同R/B下生菜的Ru Bis Co羧化速率和氧化速率、光合电子流分配以及叶氮分配。结果表明:1)当R/B≥8时,增大蓝光比例显著降低了总电子传递速率向参与光呼吸的光合电子流的分配,促进了叶氮向羧化系统和生物能学系统中的投入,提高了叶片的光合作用;2)当R/B≤8时,生菜电能利用效率(electric-energy use efficiency,EUE)和光能利用效率(light use efficiency,LUE)随着R/B增加而显著增大,R/B≥8处理间EUE无显著性差异,但R/B=12处理下LUE较R/B=8处理高12.5%。综上所述,在光强为200μmol/(m2·s)的红蓝LED植物工厂中,R/B为8是影响生菜光合作用、光能及电能利用效率的转折点;为保证生菜高效生产,以红蓝光配比不小于8为宜。     

铝胁迫对油菜根系形态和生理指标的影响

为探讨油菜幼苗在不同浓度铝胁迫下的生理响应,以2个耐铝毒差异显著的油菜品种(耐铝品种R178和铝敏感品种S169)为试验材料,在营养液培养条件下,共设置0(对照)、50、100、150、200和 300 μmol·L^-1 6个铝(pH值4.5)处理,研究铝胁迫对油菜根系形态及生理指标的影响。结果表明,50 μmol·L^-1铝处理下R178各根系形态指标与对照相比均无显著差异,而S169根系各形态指标与对照均差异显著,其中总根尖数随着铝处理浓度的增加呈先升高后降低的趋势,其他根系指标均随着铝处理浓度的增加呈逐渐减少的趋势,300 μmol·L^-1铝处理下,2个品种的主根相对伸长率较对照分别减少65.7%和79.7%。随着铝处理浓度的增加,2个品种幼苗根系中可溶性蛋白和脯氨酸含量均呈先升高后降低的趋势,叶片中可溶性蛋白含量呈降低趋势,而脯氨酸含量则呈升高的趋势。铝胁迫导致2个品种幼苗根系和叶片的质膜透性显著增加,300 μmol·L^-1铝处理下R178和S169根系相对电解质外渗率较对照分别增加54%和59%,叶片中分别增加82%和90%,同一处理下R178根系和叶片电解质外渗率均小于S169。随着铝处理浓度的增加,2个品种根系中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈先增加后降低的趋势;R178叶片中SOD活性呈增加趋势,而S169则呈先增加后降低的趋势,且在200 μmol·L^-1时达到最大值;2个品种叶片中的POD、CAT和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均呈先增加后降低的趋势。综上,铝胁迫显著抑制了油菜根系生长,破坏了细胞质膜的完整性,油菜幼苗通过蛋白质和脯氨酸含量的积累以及保护酶活性的增高抵抗铝胁迫。本研究结果为耐铝油菜资源筛选和新品种选育提供了理论依据。     

几种环境因子对微拟球藻营养物质积累的影响

为探究光强、光质、氮、磷四种环境因子对微拟球藻营养物质积累的影响,设计以下试验:光强试验设置光强梯度为20、80、140和200 μmol photons·m^-2·s^-1;光质试验依照RGB原理,调节红、蓝、绿光比例分别为100%、50%、0%;氮浓度试验设置氮浓度梯度为55.40、13.85、3.46、1.73 mg·L^-1;磷浓度试验设置磷浓度梯度为8.96、2.24、0.56、0.28 mg·L^-1,统一初始接种密度并测定25 d时脂肪酸及色素组成、蛋白及可溶性糖浓度。结果显示,蛋白和可溶性糖浓度随着光强的增大而增大;200 μmol photons·m^-2·s^-1 光强下微拟球藻生长速率最快、生物量最高,且蛋白(5.17 mg·mL^-1)和可溶性糖(2.40 mg·mL^-1) 浓度最大;20 μmol photons·m^-2·s^-1光强下叶绿素a比例最大。光质试验表明,红光对于微拟球藻可溶性糖积累和生长有一定促进作用,其余光质比例对其生长无显著影响,绿光有利于β-胡萝卜素积累,但纯绿光显著抑制蛋白合成。氮浓度为55.40 mg·L^-1时微拟球藻不饱和脂肪酸和二十碳五烯酸占比均达到最大,分别为68.23%和20.50%,且随着氮浓度降低,微拟球藻生长速率、蛋白及还原糖含量均显著降低。同样,随着磷浓度降低,微拟球藻生长速率和蛋白含量均显著下降,磷浓度为2.24 mg·L^-1时更适宜积累可溶性糖。本研究可为微拟球藻在不同环境因子下的营养优化培养提供理论支撑,具有一定的应用意义和经济价值。     

LED光源R／B对叶用莴苣生理性状及品质的影响

研究不同红／蓝（R／B）光强配比对叶用莴苣（LactucasativaL．）生理性状及品质方面的影响,以便为新型人工光源在莴苣生产上的应用提供理论依据。试验利用波长为660nm（±20nm）红光与450nm（±20nm）蓝光发光二极管（LightEmittingDiode,LED）作为人工光源,设置3个R／B试验处理,分别为LED1（R／B=10）、LED2（R／B=8）、LED3（R／B=6）,以1个荧光灯处理为对照（CK）,选用水耕栽培模式在不同光照环境下培育叶用莴苣30d。结果表明：660nm红光和450nm蓝光组合可以有效提高莴苣的光能利用率,促进光合作用;适宜的红蓝光比例能有效增加植物Vc含量,并降低硝酸盐含量。其中,处理LED2（R／B=8）的叶用莴苣净光合速率及Vc含量明显高于其他试验处理,而硝酸盐含量最低,表现出良好的生理和品质特性,因此,R／B=8相对更适宜叶用莴苣的生长发育。     

LED蓝光对辣椒采后色泽及品质的影响

为探究LED蓝光处理对辣椒采后贮藏过程中品质的影响,采用强度为14 μmol·m^-2·s^-1的LED蓝光(470 nm),在温度25℃、相对湿度80%条件下,对采后新鲜绿辣椒和红辣椒分别进行蓝光照射、避光处理(对照组),测定贮藏过程中辣椒色泽、叶绿素含量、辣椒红素含量、辣椒碱含量、维生素C(Vc)含量和Ccs基因表达量等的变化。结果表明,与对照组相比,LED蓝光处理会加速绿辣椒退绿,使其叶绿素含量在第8天时降为初始值(0 d)的17%(P<0.01);LED蓝光处理可有效提高辣椒中辣椒红素的含量,红、绿辣椒中的辣椒红素含量在第8天时分别是对照组的1.60倍和5.59倍(P<0.01);LED蓝光处理可显著增加辣椒中辣椒碱含量,处理第8天时红、绿辣椒中的辣椒碱含量分别是对照组的1.53倍和1.85倍(P<0.01),Ccs基因的表达量分别为对照组的1.35倍和4.01倍(P<0.01)。此外,LED蓝光可促使辣椒中Vc含量显著升高,处理第8天时,红、绿辣椒中Vc含量分别为对照组的1.25倍和1.58倍(P<0.01)。综上,在采后贮藏过程中,LED蓝光照射可以加速绿辣椒退绿,并促使红、绿辣椒变红,显著提高辣椒红素、辣椒碱和Vc含量。本研究结果为LED蓝光在辣椒采后贮藏过程中品质保持,尤其是增加辣椒红素含量及改善辣椒色泽提供了新思路。     

添加腐熟稻壳对鸢尾花生长及根际土壤环境的影响

以鸢尾花为材料,采用大田试验,探究添加腐熟稻壳对鸢尾花生长及根际土壤环境的影响。腐熟稻壳翻埋试验设置4个处理：对照处理(CK：不添加腐熟稻壳);腐熟稻壳处理(T1:0.5 kg·m^-2腐熟稻壳翻埋;T2:1.5 kg·m^-2腐熟稻壳翻埋;T3:3.5 kg·m^-2腐熟稻壳翻埋)。腐熟稻壳覆盖抑制杂草试验设置4个处理：对照处理(CK：无腐熟稻壳覆盖);腐熟稻壳覆盖处理(A:0.5 kg·m^-2腐熟稻壳覆盖;B:1.5 kg·m^-2腐熟稻壳覆盖;C:3.5 kg·m^-2腐熟稻壳覆盖)。结果表明,添加腐熟稻壳翻埋能够促进鸢尾花生长发育,其中T1和T2处理效果较好;与CK相比,T2在定植90 d时,其地上部、地下部鲜重分别增加了38.76%和62.47%;而T1在鸢尾花定植120 d时,地上部、地下部鲜重分别增加了39.53%和47.65%。各处理后的鸢尾花种球性状有了一定的改善;在鸢尾花定植120 d时,T1、T2、T3处理的种球直径和种球干重分别较对照增加了1...     

LED绿光对生菜生长和品质的影响

在全人工光型植物工厂内以水培奶油生菜（Lactuca sativa L.）为试验材料,运用光质及光强可调节的LED植物生长灯,以8：00-24：00照射强度为200μmol·m-2·s-1的白光为基础光（对照W）,依次以强度为50（WG50）、100（WG100）、150μmol·m?2·s?1（WG150）的绿光取代相等强度的白光照射生菜,并测定生菜叶片生物量、形态、叶片数以及叶绿素、硝态氮、维生素C、可溶性糖、粗纤维和淀粉的含量,以探究绿光对生菜生长及品质的影响,为LED绿光的供光策略提供参考。结果表明：（1）在50μmol·m-2·s-1的绿光处理下,生菜地上部叶绿素含量显著高于对照,地上部干重较对照提高3.69%。（2）随着绿光强度的增加和基础白光强度的减弱,生菜地上部可溶性糖和维生素C含量均呈现先升高后降低的趋势,二者均在WG50处理下达到最高,并显著高于对照（P＜0.05）,而在WG150处理下达到最低,并显著低于对照（P＜0.05）。（3）与对照相比,绿光处理均降低了生菜叶片中淀粉、粗纤维以及硝酸盐的含量,其中硝酸盐含量在WG50处理下达到最低。说明50μmol·m-2·s-1强度的绿光有促进生菜干物质积累以及提升生菜品质的作用。     

稻壳配施复合肥对郁金香生理特性及杂草防治的影响

为充分利用稻壳资源，实现农业废弃物综合利用，以郁金香品种普瑞斯玛为试验材料，采用大田方式种植，探究稻壳配施复合肥对郁金香生理特性及杂草防治的影响，其中，稻壳配施复合肥试验设置7个处理：对照处理(CK：不加任何稻壳和复合肥)；单施稻壳处理(T2:0.5 kg·m^-2)；稻壳配施复合肥处理(T3:0.5 kg·m^-2稻壳+0.03 kg·m^-2复合肥；T4:0.5 kg·m^-2稻壳+0.06 kg·m^-2复合肥；T5:0.5 kg·m^-2稻壳+0.09 kg·m^-2复合肥；T6:0.5 kg·m^-2稻壳+0.12 kg·m^-2复合肥；T7:0.5 kg·m^-2稻壳+0.15 kg·m^-2复合肥)；稻壳覆盖试验设置4个处理：对照处理(CK：无稻壳覆盖)；稻壳覆盖处理(A:0.25 kg·m^-2稻壳；B:0.5 kg·m^-2...     

纽荷尔脐橙微量元素缺乏症状及其叶片光合日变化特性

【目的】研究纽荷尔脐橙主要微量元素缺乏的典型症状,缺乏初期和后期的症状差异,以及早期缺乏光合日变化的特性,为快速营养诊断和有效消除缺素影响提供依据。【方法】以2016年4月嫁接的1年生枳砧[Poncirus trifoliata (L.) Raf] 纽荷尔脐橙 [Citrus sinensis (L.) Osb. CV. Newhall]幼苗为材料,进行了盆栽砂培试验。对照 (CK) 营养液为1/2 Hoagland营养液和全剂量Arnon营养液;缺铁 (–Fe)、缺锰 (–Mn)、缺硼 (–B)、缺锌 (–Zn) 和缺铜 (–Cu) 处理为1/2 Hoagland营养液中分别不添加Fe-EDTA、MnCl₂、H₃BO₃、ZnSO₄、CuSO₄。于培养1个月植株开始抽新梢时进行缺素处理,连续处理6个月时 (初期),观测新叶缺素症状,并测定光合日变化规律;之后再保留一次抽梢,到10个月时 (后期),观测次级新叶养分缺乏症状。【结果】缺Fe初期新叶呈黄绿色,叶脉保持绿色,呈细网状叶脉;后期新叶完全失绿呈白色或淡黄色,叶脉也呈白色。缺Mn初期新叶脉间现不规则浅色条带,后期新叶呈黄色或灰白色,叶脉间现不透明褐色斑点。缺B初期老叶叶脉轻微突起,后期老叶叶脉严重爆裂同时伴有脉间轻微黄化,新叶显著增厚变硬,新芽簇生。缺Zn初期新叶呈现斑驳黄化,后期新叶严重变窄变小,甚至出现畸形症状。缺Cu初期新叶凹凸不平,后期叶脉弯曲成弓状,叶色变淡,枝条细长而扭曲下垂。与对照相比,总叶绿素含量则只在缺Fe、缺Mn和缺Zn处理的新叶中显著下降,且下降幅度为缺Fe > 缺Mn > 缺Zn,分别下降了74.7%、31.9%和14.8%;净光合速率 (P_n) 日峰值和日均值在缺Fe、缺Mn和缺Zn处理的新叶和缺B处理的老叶中显著下降,且缺Zn处理推迟了其在新叶中出现峰值的时间;蒸腾速率 (T_r) 日变化在缺Fe处理的新叶中其峰值被延后,日均值则仅在缺Fe处理的新叶和缺B处理的老叶中显著下降,降幅分别为24.6%和41.6%;胞间二氧化碳浓度 (C_i) 日变化受影响最显著的分别是缺Fe处理的新叶和缺B处理的老叶,其他处理与对照比较差异不显著;缺Zn新叶和缺Mn、缺B老叶的气孔导度 (G_s) 日变化趋势被改变,前者由双峰变单峰,后者则相反。【结论】脐橙幼苗叶片在微量元素缺乏初期和后期的症状上存在较大差异; 缺Fe、缺Mn和缺Zn处理改变了新叶和缺B处理改变了老叶的光合日变化趋势。     

辣椒苗期耐低温弱光鉴定指标研究

为提高辣椒耐低温弱光鉴定方法的客观高效性,以5份具有不同耐低温弱光特性的辣椒为材料,采用营养液水培法,对辣椒苗期耐低温弱光鉴定指标进行了研究。结果表明,与28℃/25℃(昼/夜)、300 μmol·m^-2·s^-1 条件下生长的对照组植株相比,10℃/5℃(昼/夜)、100 μmol·m^-2·s^-1低温弱光处理5 d后的辣椒幼苗叶片的SPAD值、光合系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学量子产量(F_v/F_m)、光化学淬灭系数(qP)和相对电子传递速率(ETR)等光合指标,以及根系长度、根系表面积、根系直径、根系体积和根尖数等均发生了变化,但变化幅度存在品种间差异。28℃/25℃(昼/夜)、300 μmol·m^-2·s^-1恢复生长28 d后,5份材料的叶绿素荧光参数均恢复到正常水平,SPAD值、根系形态、茎叶干重、根系干重、整株干重和根冠比的恢复情况存在品种间差异。低温弱光处理5 d后辣椒幼苗的SPAD值、F_v/F_m和根系直径,以及恢复生长后的茎叶干重、根系干重、整株干重和根冠比等7个指标与冷害指数相关性较高,可作为辣椒苗期耐低温弱光鉴定指标。这些指标可直接通过仪器和软件分析获得,避免了复杂的样品处理和主观判断等因素干扰,实现了简便化、数量化和客观化,可为辣椒耐低温弱光鉴定体系的优化提供参考。     

LED光源不同R/B处理对甘薯组培苗品质及节能效果的影响

采用红色LED(660±20nm)和蓝色LED(450±20nm)组合制成的LED灯管作为组培人工光源,研究光照度为35μmol.m-2.s-1时,红蓝光质比(R/B)分别为4、6、8、10的光环境培养条件下甘薯组培苗的生长情况,以相同光照度的荧光灯为对照,培育甘薯组培苗28d。结果表明:660nm红光和450nm蓝光组合可以有效抑制植物徒长,有降低地上部分含水率和提高根冠比的作用,荧光灯下生长的植株地上鲜重、叶片含水率和株高均最大,但是植株徒长,干物质积累不良。高的R/B处理能提高植株高度和根冠比,增大地下鲜重,降低地上含水率,有利于干物质积累;R/B为8时甘薯组培苗的地下鲜重和根冠比均最大;R/B变化对叶片光合色素含量没有显著影响。另外,LED光源的电能消耗与R/B值呈线性增加关系,并比荧光灯节能27.6%~48.0%。     

不同红光远红光配比对冰草生长发育、光合特性及品质的影响

为探明人工光植物工厂中红光远红光配比对水培冰草产量和品质的影响,本研究在光合有效辐射强度200 μmol·m-2·s-1的条件下,以白光LED作为CK(R/FR=5.5),在CK基础上添加不同强度远红光,分别设置FR1(R/FR=1.2)和FR2(R/FR=0.8),研究不同光质组合处理下冰草的生长发育、光合特性及营养...     

LED红蓝光质对水稻幼苗生长及生理特性的影响

为研究不同LED红蓝光质比对水稻幼苗生长和生理特性的影响,以湘早籼45号为试验材料,通过在白光的基础上添加不同光质比例的红光(主波长662 nm)和蓝光(457 nm),设置T1(白光∶蓝光=2∶1)、T2(白光∶蓝光=1∶2)、T3(白光∶红光=7∶1)、T4(白光∶红光=2∶1)、T5(白光∶红光=3∶2)、T6(白光∶红光=1∶2)共6种不同光质配比,以白光为对照(CK),探究不同光质比对水稻幼苗形态指标和生理特性的影响。结果表明,增加红光比例提高了水稻幼苗株高、倒二叶叶长、叶面积、壮苗指数、地下部鲜重、根总长、根总数、根表面积、叶绿素含量和叶片过氧化氢酶(CAT)活性。增加蓝光比例抑制了水稻幼苗的株高、第一叶叶鞘长,但在蓝光作用下水稻幼苗茎基宽、倒二叶叶宽、叶面积、壮苗指数、幼苗生物量、根总长、根总数、根表面积、根体积、叶绿素含量增加。T2的茎基宽和壮苗指数最大,相比CK分别增加了23.1%和51.6%。T3和T4有利于生物量积累以及叶面积和叶片抗氧化酶活性的提高,相比CK,T3和T4叶面积分别提高46.9%和45.6%。综上,LED红光提高了水稻叶片叶面积和抗氧化酶活性,促进...     

LED光质对豌豆苗生长、光合色素和营养品质的影响

以豌豆苗为材料,采用基质穴盘培养的方法,研究不同LED光质处理(白光、红光、蓝光和红蓝光)对豌豆苗生长、光合色素(叶绿素a、b和类胡萝卜素)含量与营养品质(硝酸盐、维生素C、类黄酮和花青素含量)的影响.结果表明,与白光相比,蓝光与红蓝光处理显著提高了豌豆苗地上部生物量(P＜0.05),而红光对豌豆苗地上部生物量无影响.不同光质处理在豌豆苗根系生物量和总生物量指标上无显著差异.与白光处理相比,红蓝光处理显著提高了豌豆苗叶片中叶绿素a、b的含量(P＜0.05),但对类胡萝卜素含量无影响.在4种处理中,红光处理的叶绿素a含量最低,而蓝光处理的叶绿素b最低.红光和蓝光处理茎叶中类胡萝卜素含量间无差异,均显著低于白光和红蓝光处理(P＜0.05).红蓝光处理显著提高了豌豆苗叶片中维生素C的含量(P＜0.05),而红光和蓝光均无影响.不同光质处理的豌豆苗茎叶中硝酸盐含量和类黄酮含量无差异.白光处理的豌豆苗茎叶中花青素含量最高,蓝光处理最低.总之,蓝光和红蓝光可促进豌豆苗地上部生长,增加叶片叶绿素a、b含量,红蓝光处理可提高豌豆苗叶片维生素C含量;白光和红蓝光处理下豌豆茎叶中类胡萝卜素含量较高,白光处理的豌豆苗茎叶中花青素含量最高.说明蓝光和红蓝光有利于增加豌豆苗菜产量,而白光和红蓝光有利于提高豌豆苗的营养品质.     

荧光粉激发型远红光LED植物灯对番茄生长的影响研究

为探究远红光对植物生长的影响,采用“燃烧法+高温二次烧结”的方法制备了ZnGa₂O₄:Cr³⁺,Ge⁴⁺,Li⁺(ZGO:Cr³⁺,Ge⁴⁺,Li⁺)荧光粉,将自制的荧光粉材料涂覆在410 nm的蓝紫光LED芯片上,封装成发射主峰位于710 nm左右的LED远红光器件,并进一步组装成LED植物生长灯作为直接光源。以番茄(Solanum lycopersicum)品种红矮生为试材,白光(W)为对照(CK),设置3个处理:T1:红蓝组合光(1R1B)加远红光(光质比为3:1);T2:红蓝组合光(1R1B);T3:白光加远红光(光质比为3:1),研究红蓝组合光(1R1B)和远红光对番茄生理周期、农艺性状、光合色素和番茄果实主要品质的影响。结果表明,与CK相比,T1处理可显著缩短番茄生理周期,T1、T2和T3处理对番茄农艺性状中的株高有抑制作用。添加远红光降低了光合色素的含量,但提高了番茄果实中可溶性糖、番茄红素和维生素C的含量,特别是在红蓝组合光与远红光的共同作用下,可溶性糖含量提高效果最明显,达到CK的3.3倍。添加远红光能够促进维生素C和番茄红素含量增加;红蓝组合光则有利于番茄红素的积累。综上,采用ZGO:Cr³⁺,Ge⁴⁺,Li⁺远红光荧光粉激发型LED植物灯能调控番茄开花时间,缩短其生理周期,提高番茄果实品质。本研究结果为提高番茄以及其他园艺作物的品质提供了一种新的光照手段,具有广阔的应用前景。