设施园艺与观光农业系列(6)——珍奇瓜果观光栽培技术

葫芦类的观光栽培 葫芦的观光栽培可广泛收集各地野生品种、栽培品种以及观赏品种.不必追求一个品种在产量和食用品质方面的优势,在于其观赏性的体现,一般以追求品种的多样化为栽培目标.     

主动蓄放热-热泵联合加温系统在日光温室的应用

为提高主动蓄放热系统集热效率,增强日光温室抵御低温能力,设计了一套主动蓄放热-热泵联合加温系统。白天运行主动蓄放热系统,将北墙获得的太阳辐射能储存到蓄水池中;根据天气情况及蓄水池水温变化适时开启热泵机组,降低主动蓄放热系统循环水温,进而提升其集热效率;夜间室内气温较低时,通过主动蓄放热系统放热。试验结果表明：与对照温室相比,试验温室夜间气温高出5.26～6.64℃;热泵机组制热性能系数COPHp为4.38～5.17,主动蓄放热系统可为热泵机组热源提供充足的热量,保证理想的热源温度;在日光温室特定的光热环境下,主动蓄放热-热泵联合加温系统的集热效率达到了72.32%～83.62%,总体COPSys值达5.59,节能效果显著。该研究为提高日光温室夜间温度提供了新思路。     

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.     

采前不同比例LED红蓝光连续光照对生菜光合特性及产量和品质的影响

为了探究采前连续光照光质对水培生菜(Lactuca sativa L.)产量和品质的影响，研究了不同红(R)蓝(B)光质比例（1R:4B、1R:2B、1R:1B、2R:1B和4R:1B）对水培生菜生长、光合特性、抗坏血酸(ascorbic acid，AsA)含量和AsA代谢关键酶活性的影响。结果表明：与连续光照前相比，不同比例LED红蓝光连续光照后，生菜地上部鲜重的增幅为38.82%~77.65%，2R:1B处理下的地上部鲜重最大达到30.23 g；根鲜重的增幅为27.43%~73.14%，4R:1B处理下的根鲜重最大为3.03 g。红光比例越高，生菜的叶面积、SPAD和可溶性糖含量越高，硝酸盐含量的变化不显著。与其他处理相比，1R:4B的连续光照处理后，生菜的净光合速率、蒸腾速率、胞间CO₂浓度和气孔导度达到最大。提高采前连续光照中的蓝光比例可显著提高生菜AsA含量和单脱氢抗坏血酸还原酶（MDHAR）的酶活性，1R:4B处理下叶片AsA的含量最高达到3.22 mg·g^-1，1R:4B处理下的生菜叶片MDHAR酶活性显著增加了0.81 U·mg^-1 FW。综上，降低采前连续光照的蓝光比例，可显著提高生菜的产量和可溶性糖等的含量，而提高采前连续光照蓝光比例可显著提高AsA的含量，这是因为采前连续光照蓝光比例的升高提高了MDHAR的活性。     

红蓝光下光强对生菜电能、光能利用效率及品质的影响

通过调查红蓝LED光源下生菜的光能利用效率(LUE)和电能利用效率(EUE),以期确定人工光栽培环境下红蓝LED的优化光强参数。本试验LED光源的红蓝光配比设定为1∶1,光强分别为200、300和400μmol/(m2·s)的3个处理(分别以L200、L300和L400表示),生菜定植38d后收获。结果表明:1)定植至收获期间,对每次间苗所收获生菜的干重以及定植38d后收获生菜的干重进行累计计算,处理L300下生菜的EUE最大,为0.948%,较处理L200和L400下生菜的EUE分别高5.22%和46.6%;处理L200下生菜的LUE最大,为4.17%,较处理L300和L400下生菜的LUE分别高12.0%和59.3%。2)定植38d后处理L300下生菜地上部分的鲜干重最大,平均值分别为41.3和2.58g,较处理L200和L400下地上部分鲜重分别高23.5%和25.2%;地上部分干重分别高28.4%和12.8%。3)处理L300与处理L200相比,定植38d后前者叶片的可溶性糖含量较高,硝酸盐含量较低;但与处理L400之间无显著性差异。综合考虑光能、电能利用效率及干重累积量,推荐300μmol/(m2·s)作为红蓝LED组合光源下生菜生长较优的光照强度。     

农业文化旅游及其景观开发

笔者从“文化”的基本内涵出发,探讨出农业文化旅游开发的关键在于农业文化景观的开发,进而又概括出以农业静、动景观的开发与创造,以及由此所带来的可观的社会效益。     

大跨度保温型温室的热环境模拟

大跨度保温型温室为拱型钢骨架结构,南北走向,相邻温室间距仅2m,相比于传统日光温室土地利用率提高到91%,且仍具有日光温室节能的特点。为分析和评价该温室的蓄热保温性能,基于温室热传导、对流换热、太阳辐射、天空辐射、作物蒸腾、自然通风等热物理过程,构建了温室内热环境变化模型,并利用Matlab软件对其进行求解,模拟在冬季连续4个典型工作日无加温条件下,每10min的室内空气温度和作物根区温度,并将模拟值与实测值进行对比分析。结果表明,模型对大跨度温室内空气温度模拟的平均绝对误差在±1.3℃之内,模拟值与实测值间直线方程的决定系数（R2）为0.99（n=576）,回归估计标准误差（RMSE）和相对误差（RE）分别为1.6℃和16.4%;作物根区温度实测值与模拟值的绝对误差在±0.6℃之内,直线方程的R2为0.91（n=576）,RMSE和RE分别为0.76℃和6.7%。模型模拟值与实测值较为一致,可为温室环境精准调控和结构优化设计提供理论依据。     

基于风洞系统的生菜空气动力学研究

针对目前利用计算流体力学软件(Computational fluid dynamics,CFD)进行植物工厂内部气流模拟仅在空载植物工厂中进行,忽略了生菜对气流存在阻碍的问题,采用风洞试验,对生菜冠层空气动力学参数进行研究。利用风洞系统测定了生菜冠层的阻力系数(C_D),并求得在不同叶面积密度(L)的情况下生菜冠层渗透率(K)与动量损失系数(C_f)之间的关系,将生菜栽培板置于风洞试验段中间位置,分别测量风洞试验段竖直方向和水平方向不同测点位置的稳态压力与风速。通过已求得的参数得到CFD建模中建立生菜多孔介质模型需要的粘滞阻力系数与惯性阻力参数。结果表明:1)本试验测得的生菜冠层阻力系数为0.02;2)成熟生菜(L=32.5 m~2/m~3),其渗透率为0.04 m~2,动量损失系数为0.13;3)动量损失系数C_f取值为0.1～1.0,当叶面积密度L为10、20、30 m~2/m~3时,作物冠层渗透率K的取值范围分别为0.25～25.00、0.06～6.25、0.03～2.78 m~2;4)成熟生菜的粘滞阻力系数为25,惯性阻力系数为1.3。     

不同光质对愈合期黄瓜嫁接苗质量的影响

为筛选黄瓜嫁接苗愈合期间的适宜光质条件,利用LED光源调制不同光质比例,以白光（W）为对照,探究了嫁接愈合期间红光（R）、蓝光（B）和红蓝混合光（RB,红光光照度∶蓝光光照度=7∶3）对黄瓜嫁接苗生长及生理生化特性的影响。结果表明,B处理可显著促进茎秆及叶柄伸长,叶片伸展,增加嫁接苗全株鲜质量、干质量及可溶性蛋白含量;RB处理有利于嫁接苗单位叶面积的叶片干质量（LMA）及迪克森质量指数（DQI）等幼苗质量评估指标的提高;W及RB处理下嫁接苗总叶绿素含量与R、B处理相比显著提高,可溶性糖含量显著降低。此外,黄瓜第1朵雌花开放节位以及10、15、20节以内雌花数也受到不同光质处理的影响。RB处理下第1朵雌花开放节位最低,R处理不利于黄瓜嫁接苗雌花的分化。综合来看,红蓝混合光最利于嫁接苗壮苗的培育,提升后期高产潜力,宜作为嫁接苗愈合光质。     

LED红蓝光对西洋参植株生长、产量和皂苷含量的影响

为了探究LED红蓝光对西洋参植株生长、产量及品质的影响,在环境可控的人工光植物工厂内,以2年生西洋参苗为研究材料,设置2R:1B（Q2:1）、3R:1B（Q3:1）和4R:1B（Q4:1）三种红蓝光质,以及50（I50）和80 μmol·m-2·s-1（I80）两种光强,研究了6种LED红蓝光处理对西洋参生长、产量、品质等的影响。结果表明,不同红蓝光对西洋参植株光合能力的影响略有差异。Q3:1I50处理下西洋参果实和种子的数量最多,Q2:1I80处理的西洋参地下部的鲜重和干重最重,Q4∶1I80处理的西洋参总皂苷的含量显著高于其他处理。因此,光强是影响西洋参生长、产量及皂苷含量的重要因素。低光强利于西洋参地上部及果实和种子的生长,高光强利于西洋参地下部的生长。研究结果基于产量和皂苷含量为LED红蓝光照射条件选择提供科学依据,也为植物工厂栽培西洋参等高附加值作物提供技术支撑,促进植物工厂产业发展。