LED脉冲光对生菜叶绿素荧光参数的影响

为探究LED脉冲光对作物叶绿素荧光特性的影响,本研究以玻璃生菜为研究对象,设计了14个频率(1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1 024、2 048、4 096和8 192Hz)和5个占空比(20%、40%、60%、80%和100%)组合的脉冲光,利用双通道PAM-100荧光仪测定了不同脉冲光处理下生菜叶片的叶绿素荧光参数。结果表明:低频率(256Hz)低占空比(≤60%)处理的光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光量子效率(Fv/Fm)、有效光量子效率(Fv′/Fm′)、实际光化学量子产额(ФPSⅡ)和光化学淬灭(qP)显著低于连续光,非光化学淬灭(NPQ)和PSⅡ调节性能量耗散的量子产额(ФNPQ)显著高于连续光处理;2Hz以下低占空比处理的非调节性能量耗散的量子产额(ФNO)显著高于连续光;256Hz及以上和256Hz以下的部分高占空比处理的荧光参数与连续光的荧光参数无显著差异。综上,低频率低占空比的脉冲光会降低生菜叶片的光合活性,2Hz的低占空比会导致PSⅡ发生损伤,高频率以及低频高占空比的脉冲光处理不会对生菜叶片的PSⅡ活性、光合电子传递及能量分配造成影响。本研究可为LED节能补光灯的研发提供理论支撑。     

不同光质LED光源对黄瓜苗期生长及叶绿素荧光参数的影响

【目的】研究不同光质光源对黄瓜幼苗生长、光合色素含量及叶绿素荧光参数的影响。【方法】以发光二极管（LED）精量调制光质和光强（红光、蓝光、白光和红蓝混合光）,白光作为对照,黄瓜品种银胚99为试材,研究不同光质LED光源（W、R、B、7R/3B、8R/2B、9R/1B）对幼苗的影响。【结果】在不同光质的影响下,黄瓜幼苗生长存在差异。蓝光（B）处理下可以明显提高植株的茎粗、叶绿素及类胡萝卜素含量;红蓝组合光有利于黄瓜幼苗的生长发育,7R/3B、8R/2B、9R/1B处理下壮苗指数、植株干物质量、Fv/Fm、ФPSII和qP均高于单一的红（R）、蓝（B）光处理;红光（R）处理下黄瓜幼苗的生物量和NPQ最大,处理期间叶绿素a/b值居高,呈现阳生植物的特性。【结论】红蓝组合光有利于黄瓜幼苗的生长,其株高、壮苗指数、植株干物质量及Fv/Fm、ФPSII和qP值与对照和单色光处理相比,均有显著提高,增强了光系统Ⅱ反应中心的开放程度和光能转换效率,保护了光系统Ⅱ的健康,尤以8R/2B处理表现突出。     

弱光条件下LED补光灯的频率和占空比对生菜生长的影响

【目的】研究不同频率和占空比的间歇光对生菜生长及电能转换效率的影响,进一步细化适宜生菜生长的光频率和占空比。【方法】以生菜品种‘香港玻璃’为材料,以LED为光源,在保证日累积光量一致的情况下,通过调节频率、占空比和照光时间,设置1Hz/50%/24h(T1),1Hz/75%/16h(T2)和10kHz/75%/16h(T3)3个间歇光处理,以连续光处理10kHz/100%/12h作对照(CK),研究不同频率和占空比的间歇光对生菜生长、品质、叶绿素含量、净光合速率及电能转换效率的影响。【结果】除T1处理外,间歇光可使生菜的株高、茎粗、叶片数、叶面积、地上和地下鲜干质量及生长速率较对照均有所增加。各处理间可溶性蛋白含量无显著差异;T1处理硝酸盐含量最高,其余各处理间差异不显著;间歇光处理的Vc含量均较对照有所提升。低频率、低占空比的间歇光会使生菜叶绿素含量降低并且不利于生菜的光合作用。T2和T3处理的电能转换效率显著高于CK,较CK分别提高了92.50%和82.50%。【结论】考虑能源消耗并兼顾生菜干物质积累和品质,认为实际生产以频率为1 Hz、占空比为75%、照光时间为16h的处理(T2)为好。     

不同光质组合对生菜生长和能量利用效率的影响

【目的】筛选较优的光质组合,提高人工光植物工厂生菜产量和能量利用效率。【方法】以光强为200μmol/(m~2·s),R/B为4/1的红蓝光(RB)为对照,在光强为150μmol/(m~2·s),R/B为4/1的红蓝背景光基础上,分别添加50μmol/(m~2·s)的绿光(G)、黄光(Y)、橙光(O)和远红光(FR)组成4种不同光质组合处理,分别用RBG、RBY、RBO和RBFR表示,对不同光质组合处理生菜的生长及形态、光合能力、能量利用效率等指标进行比较研究。【结果】RBG、RBO和RBFR处理生菜地上部鲜质量较RB处理分别增加14.5%,14.5%和30.8%,地上部干质量分别增加13.3%,24.1%和29.9%(P0.05)。RBG处理可以增加生菜的株高、总叶面积、净光合速率和能量利用效率。与RB处理相比,RBY处理对生菜的地上部干、鲜质量影响不显著;RBO处理可以提高生菜叶片的光合能力和能量利用效率。RBFR处理可以增加生菜的地上部干、鲜质量,但在实际生产中,生菜叶片较易出现烧尖现象。【结论】RBG和RBO是工光植物工厂生产中较为合适的光质组合。     

不同波长LED光源对生菜生长和品质的影响

为了给设施园艺中推广应用LED光源提供依据,研究了660 nm红光(R)、450 nm蓝光(B)以及由红光、蓝光和300 nm紫外光(UV-B)组成的配比光(R∶B=4∶1、R∶B=8∶1、R∶B∶UV-B=20∶5∶1)对生菜生长发育和品质的影响.结果表明:与对照荧光灯相比,红光显著提高地上生物量的积累,有利于产量的提高,但降低维生素C和粗蛋白质含量;蓝光具有明显矮化植物的效果,同时提高生菜的维生素C和粗蛋白质含量;复合光质(R∶ B∶ UV-B=20∶5∶1)显著降低生菜的叶面积,提高维生素C、粗蛋白质和粗纤维含量.     

植物工厂不同LED光照模式对生菜幼苗生长及光合特性的影响

通过研究不同LED光照模式对植物工厂中生菜(Lactuca sativa L.)幼苗生长及光合特性的影响,筛选适于植物工厂内生菜育苗的LED光照模式。本试验使用白色LED(W)、红色LED(R)和蓝色LED(B)为光源,光源与光照天数相结合组成9种处理,分别为:W19、R19、B19、W12B7、W12R7、B12W7、B12R7、R12B7、R12W7,以W19为对照。研究结果表明:W19、B19、W12B7、W12R7、B12W7、B12R7处理下生菜幼苗的茎长显著短于其它处理。R19、W12R7和B12R7处理下生菜幼苗的地上部干鲜重、叶面积以及整株光合速率均显著高于对照;硝酸盐含量显著低于对照。W19、R12W7和B12W7;B19、W12B7和R12B7处理下生菜幼苗的叶绿素、花青素含量均高于R19、W12R7和B12R7。B19、W12B7和R12B7处理下生菜幼苗的单叶光合速率和气孔导度均显著高于其他处理。在供试的处理中,W12R7和B12R7处理下生菜幼苗的地上部干鲜重和叶面积较高、茎长短、硝酸盐含量低、整株光合速率高,表现出明显的生长优势,较其它处理更适用于植物工厂生菜育苗。     

不同光周期对黄瓜幼苗生长的影响

研究了不同光周期(D0L24、D10L14和D15L9)对黄瓜幼苗生长状况、根冠比、壮苗指数和可溶性蛋白含量的影响.结果表明:24 h光照处理的黄瓜幼苗生长速率、茎粗、根冠比、壮苗指数和可溶性蛋白含量最高,9 h光照处理的最低;株高则正好相反.长日照有利于培育黄瓜壮苗,提高叶片可溶性蛋白含量.     

不同光周期处理对糜子光合参数的影响

为深入了解光周期对糜子光合参数的影响,本研究利用CI-340便携式光合仪测定了不同光周期处理下的试验数据,分析了不同处理对糜子叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度的影响,结果表明：在抽穗期后对糜子进行短日照处理可以显著提高糜子的叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率,对糜子叶片胞间CO₂浓度的影响较小,叶片净光合速率自开花后10d开始显著增高,在开花后10d较全生育期自然光照增高5.853μmol.m_-2^.s_-1^,气孔导度和蒸腾速率自开花后20d开始显著增高,在开花后20d较全生育期分别增高39.443 mmol/(m₂^.s)、1.120 mmol/(m₂^.s)。     

LED绿光补光模式对生菜生长及品质的影响

【目的】探究不同光照强度以及补光模式的绿光对植物工厂中水培生菜生长及营养品质的影响,为绿光的供光策略提供参考。【方法】以8:00—20:00照射的强度为160μmol·m~(-2)·s~(-1)的LED白光(W)为基础光,在保证生菜正常生长的前提下,补充3种不同强度(30、60、90μmol·m~(-2)·s~(-1))的绿光(G),并通过调节绿光的供光时间点使之与基础白光形成重叠(O)和不重叠(N)两种供光模式,分别为W、WG30O、WG60O、WG90O、WG30N、WG90。N共6个处理,各处理间绿光补光时长均为6 h。【结果】除处理WG90N外,其他补充绿光的处理较对照W均显著提高了生菜地上部鲜重,且30μmol·m~(-2)·s~(-1)的低强度绿光更有利于生菜的生长及生物量积累;补充绿光的处理均不同程度的提高了生菜可溶性糖、粗蛋白以及Vc含量,同时降低了硝酸盐含量,其中,生菜可溶性糖、粗蛋白以及Vc含量随着绿光补光强度的升高而增加;绿光在作用于生菜生物量积累过程中依赖于背景白光,而在作用于可溶性糖积累和Vc合成过程中与背景白光的关系不显著。【结论】绿光对生菜的作用效果与绿光补光强度及其相对于基础光的供光模式有关,且对于不同的目的指标,绿光补光效果有所差异,在实际生产中可根据生产目的建立不同的绿光补光策略。     

远红光对生菜光合作用及叶绿素荧光特性的影响

以植物工厂中水培生菜为试验对象,白光LED光源处理作为对照,在对照基础上添加不同光照度的远红光设置FR1处理[添加10μmol/(m2?s)远红光]和FR2处理[添加20μmol/(m2?s)远红光],研究不同远红光光照度对生菜生长、光合作用及叶绿素荧光特性的影响.结果表明:与对照相比,FR1处理显著提高了生菜株高、最...     

LED光源不同光质对叶用莴苣幼苗叶片气体参数和叶绿素荧光参数的影响

采用发光二级管(LED)调制光质和光量,研究不同光质处理对叶用莴苣品种‘奶油生菜’和‘美国大速生’幼苗叶片气体交换参数及叶绿素荧光的影响.结果表明:LED光源光质提高了叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量及叶绿素a/b值,品种间叶绿素含量差异显著,‘奶油生菜’‘美国大速生’;光质对叶用莴苣幼苗叶片光合速率的影响是由非气孔因素引起的,蓝光LED增大了叶片Gs,‘奶油生菜’以蓝光LED的光合速率最高,而‘美国大速生’以荧光灯处理最高;LED-红∶蓝下叶用莴苣各品种均具有最高的原初光能转化效率、开放的PSII中心有效光化学转化效率、PSII的电子传递速率和叶片PSII潜在活性;与荧光灯相比,LED光源对提高叶用莴苣叶片光合能力具有明显优势,有利于提高叶片的PSII活性和QA的还原速率.     

LED光源不同光强对‘冀星9号’辣椒幼苗生长和光合特性的影响

本试验以‘冀星9号’牛角椒2叶1心幼苗为试验材料,以自然光为对照(CK),在R：B=5：1光质配比条件下,研究了不同光强（80μmol·m-2·s-1 ,120μmol·m-2·s-1 ,160μmol·m-2·s-1 ,200μmol·m-2·s-1 ）对辣椒幼苗生长和光合特性的影响。结果表明：在20d和30d,同CK（自然光）相比, 各LED光强处理均显著降低了幼苗株高,分别比CK低24.38%~30.27%;在30d,RB120的茎粗、叶面积、地上部鲜重、地下部干重显著高于CK和其他处理,但与RB160差异不显著;RB160的根系指标、光合色素含量均显著高于对照和其他处理,但根长、根活力、光合色素等指标与RB120差异不显著,RB160的叶片数、地下部鲜重显著高于对照和其他处理（RB200除外）;RB120和RB160的净光合速率（Pn）、RB160的气孔导度和蒸腾速率高于CK和其他处理;RB120、RB160和 RB200的壮苗指数最高,分别比CK高45%~45.36%。综合分析,RB160和RB120最利于辣椒幼苗生长。     

植物工厂LED光质调控对生菜幼苗生长的影响

为探讨植物工厂中不同光质对生菜幼苗生长的影响,本研究选用5种不同红蓝光配比的LED光质开展了试验。结果表明：红光∶蓝光=3∶2的光质配比下生菜叶片数、株高、茎粗、主根长、叶面积、植株干重、地上部干重和地下部干重均最大,有利于生菜的营养生长;红光∶蓝光=1∶1与红光∶蓝光=3∶2的光质配比下植株鲜重和壮苗指数均较大,且差异不显著;红光∶蓝光=3∶2的光质配比有利于生菜叶片叶绿素和氮含量的增加,能促进光合作用,提高光能利用率。综合各指标表明,红光∶蓝光=3∶2是适于植物工厂生菜育苗的光质配比。     

叶用莴苣叶片对LED脉冲光的光合响应模型及光能利用

为探究LED脉冲光对作物光合特性的影响,探讨在不影响作物正常生长的前提下如何进一步降低能耗,提高照光效率,选用叶用莴苣（Lactuca sative L．）为试验材料,设置5个占空比水平（20%、40%、60%、80%和100%）和14个频率水平（1、2、4、8、16、32、64、128,256、512、1 024、2 048、4 096和8 192Hz）,共计70个处理,以连续光（占空比100%）为对照,探讨不同形式脉冲光对叶片净光合速率（Pn）的影响,并构建脉冲光占空比和频率与净光合速率之间的响应模型。通过对模型边际效应、交互作用以及光能利用率（LUE）的分析得出：占空比和频率都对Pn增长有促进作用,随着占空比和频率的增加,Pn也随之增加并最终趋于稳定状态直至与连续光处理的Pn无显著差异;占空比越高,叶用莴苣叶片的Pn达到饱和的频率越低;当Pn达到饱和状态时,脉冲光下的LUE要显著高于连续光。综上,占空比20%、频率512Hz为最佳占空比与脉冲光频率组合。该结果可为优化LED植物节能补光灯光源参数设计及研发提供理论支撑。     

不同光质对叶用莴苣种子萌发和幼苗酶活性的影响

利用LED光源研究了不同单色光质及其组合(红光、蓝光、红光∶蓝光=10∶1)对叶用莴苣不同品种种子萌发及幼苗叶片酶活性的影响.结果表明:LED光源光质处理对叶用莴苣种子萌发有促进作用,不同单色光质对种子萌发的作用效果不同,各种光质间存在差异性.各光质处理下不同品种种子发芽率与荧光灯(CK)没有显著差异,但LED-R提高了种子的发芽活力,LED-B提高了种子发芽指数,单色光质处理下‘奶油生菜’的胚根长度均比对照增加.荧光灯有利于增强幼苗过氧化氢酶(CAT)活性,蓝光下超氧化物氧化酶(SOD)活性最高、过氧化物酶(POD)活性最低.同一光质下品种间各生长指标和酶活性有差异,光质对‘奶油生菜’在设施弱光环境下的生长有明显促进作用.     

不同LED光源对设施越冬辣椒光合特性和叶绿素荧光参数的影响

采用不同LED光源照射植株,研究不同光质、不同补光时间对设施越冬辣椒光合参数及叶绿素荧光参数的影响。结果表明：不同LED光源、不同补光时间对辣椒叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度以及叶绿素荧光参数Fv′/Fm′,qN,ΦPSⅡ,ETR,qP均有显著的影响。采用较短补光时间（6 h和8 h）,RB光和B光均能显著提高辣椒叶片的光合速率、胞间CO2浓度和ΦPSⅡ,ETR,而且补光6 h的效果好于8 h;采用较长补光时间（10 h）时,RB光能显著提高Fv′/Fm′,而W光及RB73光却耗掉更多的热能。RB83处理6 h和8 h能显著提高辣椒的光合作用,可作为设施辣椒越冬生产的补光光源。