轉(zhuǎn)光膜在設施生菜種植的應用.pdf

北 方 園 藝 設施園藝 第一作者簡介 高海榮 女 碩士研究生 研究方向 為灌溉排水理論與新技術(shù) 責任作者 郭瑞 男 碩士 助理研究員 現(xiàn)主要從 事農(nóng)業(yè)自動化與信息化等研究工作 基金項目 北京市農(nóng)林科學院創(chuàng)新能力建設專項資助項目 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體 系專項資金資助項目 收稿日期 轉(zhuǎn)光膜在設施生菜種植的應用 高 海 榮 吳 勇 陳 廣 峰 張 鐘 莉 莉 孔 婧 祎 郭 瑞 山西農(nóng)業(yè)大學 工學院 山西 太谷 北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心 北京 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務中心 北京 摘 要 轉(zhuǎn)光膜是一種可以轉(zhuǎn)換光質(zhì) 并且把吸收的太陽光轉(zhuǎn)換成植物光合作用所需光 的功能性農(nóng)膜 以意大利生菜為試驗材料 在日光溫室條件下進行了轉(zhuǎn)光膜和普通膜對照 試驗 研究轉(zhuǎn)光膜對溫室環(huán)境 土壤環(huán)境以及生菜生長發(fā)育的影響 以期為轉(zhuǎn)光膜在農(nóng)業(yè)發(fā) 展上提供參考依據(jù) 結(jié)果表明 轉(zhuǎn)光膜有效提升了溫室環(huán)境參數(shù) 在整個生育期內(nèi) 轉(zhuǎn)光膜 溫室的平均空氣溫度 平均光照強度 平均 濃度以及土壤溫度較普通膜溫室分別提高 了 和 對于作物生長來說 轉(zhuǎn)光膜溫室下生菜的株高 葉長 和 較普通膜溫室分別提高了 和 生菜平均公頃增產(chǎn) 整體來看 在轉(zhuǎn)光膜的使用下 溫室的空氣 光照及土壤環(huán)境參數(shù)有所提升 進一步促進了生 菜生長形態(tài)和產(chǎn)量形成 關(guān)鍵詞 轉(zhuǎn)光膜 溫室環(huán)境 土壤溫度 作物生長形態(tài) 中圖分類號 文獻標識碼 文章編號 我國是世界人口大國 棚膜溫室是農(nóng)業(yè)發(fā)展 的主要生產(chǎn)模式之一 我國農(nóng)用薄膜使用量位居 世界前列 但是年產(chǎn)量與國外發(fā)達國家相比仍存 在差距 與此同時使用轉(zhuǎn)光膜提高溫室產(chǎn)量 改 善作物品質(zhì)是現(xiàn)代新型農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要舉措之 一 轉(zhuǎn)光膜是一類可轉(zhuǎn)換光波波長的功能膜 它 可將某些對植物有害以及不能引發(fā)植物光合作用 的光轉(zhuǎn)化為可引發(fā)植物光合作用的光 有研究 表明 轉(zhuǎn)光膜能把陽光從高能短波轉(zhuǎn)化為低能長波 和介質(zhì)波來提高溫室的溫度 提高光合效率 縮短 生長周期 提高農(nóng)作物的質(zhì)量 目前 通過熔融 插層法制備了具有光轉(zhuǎn)換功能的納米聚乙烯薄膜 用 等方法對轉(zhuǎn)光膜的性能 進行了分析研究 結(jié)果表明新型納米轉(zhuǎn)光膜能有效 地吸收對植物有害 對溫室棚膜有破壞作用的 的紫外光 發(fā)射 的藍紫 光 且其具有良好的抗熒光衰減性能 但是李紅 玫等 研究表明 轉(zhuǎn)光膜對甘藍霜霉病和蚜蟲的發(fā) 生未表現(xiàn)出明顯的控制作用 劉雙清等 研究也 表明 轉(zhuǎn)光膜對萵苣霜霉病的防治作用不明顯 近 年來蔬菜種植面積逐年增加 種植種類越來越多 但由于不同的蔬菜對溫光的要求存在較大的差異 因此 為了進一步研究轉(zhuǎn)光膜的特性和效果 該研 究以意大利生菜為試驗對象 對轉(zhuǎn)光膜和普通膜進 行對比試驗 系統(tǒng)研究轉(zhuǎn)光膜對生菜生長的環(huán)境 土壤和生長形態(tài)等因素的影響 以期為進一步研究 轉(zhuǎn)光膜對作物的生長提供參考依據(jù) 材料與方法 試驗材料 試驗于 年 月在北京市昌平區(qū)國 家精準農(nóng)業(yè)示范基地日光溫室內(nèi)進行 溫室規(guī)格 為長度 跨度 高度 個溫 室棚膜分別使用轉(zhuǎn)光膜 圖 與普通棚膜 圖 試驗所用的轉(zhuǎn)光膜是稀土轉(zhuǎn)光材料薄膜 該薄膜 是以 為載體 加入一定比例的稀土轉(zhuǎn)光農(nóng)膜 熒光粉制成薄膜 當陽光照射時 陽光中的紫外線 會損傷植物組織 和綠光 會被植物反射而損失 被稀土轉(zhuǎn)光材料吸收轉(zhuǎn)換 釋放出對植物生長有 利的藍光和紅光 使棚內(nèi)的藍色和紅色光譜成分 增加 提高了光能利用率 供試對象為意大利生 菜 使用地下水進行灌溉 個溫室內(nèi)土壤的基本理化性質(zhì)見表 表 土壤基本物理性質(zhì) 指標 深度 容重 轉(zhuǎn)光膜 普通膜 田間持水量 轉(zhuǎn)光膜 普通膜 圖 轉(zhuǎn)光膜 圖 普通膜 試驗方法 試驗設置 個處理 一個溫室使用轉(zhuǎn)光膜 另 一個溫室使用普通膜 個溫室種植 田間管理 水肥模式均一致 每個溫室種植 壟生菜 每壟 種植 行 采用滴灌灌溉 每行生菜布設一條滴灌 帶 滴灌系統(tǒng)首部由封閉水桶 逆止閥 閘閥等控 制設備和水表 壓力表等計量設備組成 整個滴灌 系統(tǒng)設置 級過濾 分別為網(wǎng)式過濾器和疊片式 過濾器 滴灌系統(tǒng)運行壓力為 年 月 日定植 生菜定植第 天時收獲 收獲后 測定生菜產(chǎn)量 項目測定 溫室環(huán)境參數(shù)的測定 由自動氣象站觀測空氣溫度 光照強度 空氣 濕度等環(huán)境因子的變化 土壤參數(shù)的測定 基于埋設的土壤傳感器 美國 土壤水分傳感器 實時監(jiān)測土壤溫度變化情況 作物生長參數(shù)的測定 定株測量生菜生長指標 每個處理選取 株 每 用直尺測量生菜株高 莖基部到最高點距 離 葉長 葉寬 葉長和葉寬所測葉片為植株最大 葉片 生菜收獲后 每個溫室測定 壟生菜的地 上部鮮質(zhì)量及株數(shù) 得到平均單株質(zhì)量 計量每個 溫室的生菜總株數(shù) 得出總產(chǎn)量 數(shù)據(jù)分析 采用 軟件處理數(shù)據(jù) 采 北 方 園 藝 月 下 用 軟件繪制圖表 采用 軟件 統(tǒng)計分析 結(jié)果與分析 轉(zhuǎn)光膜對溫室環(huán)境的影響 轉(zhuǎn)光膜對空氣溫度的影響 整個生育期內(nèi) 轉(zhuǎn)光膜溫室和普通膜溫室的 溫度隨著月增長逐漸降低 在 的變化內(nèi) 最 高溫度出現(xiàn)在 最低溫度出現(xiàn)在 由表 可知 轉(zhuǎn)光膜溫室和普通膜溫室的平 均空氣溫度存在顯著性差異 溫室利用轉(zhuǎn)光膜后 平均溫度在 月分別提高了 和 此外 生育期內(nèi)轉(zhuǎn)光膜溫室的空氣最 高溫度和最低溫度較普通膜溫室也存在極顯著差 異 最高溫度分別提高了 和 最低溫度分別提高了 和 表明轉(zhuǎn)光膜可有效提高溫室溫度 表 生育期內(nèi)空氣溫度分析 處理 平均溫度 最高溫度 最低溫度 月 月 月 月 月 月 月 月 月 轉(zhuǎn)光膜 普通膜 變幅 顯著性 注 表中 表示同列數(shù)據(jù)顯著性差異 表示因素影響顯著 表示因素影響差異極顯著 表示因素影響不顯著 下同 轉(zhuǎn)光膜對溫室空氣濕度的影響 生育期內(nèi)日光溫室空氣濕度隨著月數(shù)增加逐漸 增加 在 中呈劇烈變化過程 最高濕度出現(xiàn)在 最低濕度出現(xiàn)在 由表 可知 在 月中 轉(zhuǎn)光膜溫室的平 均濕度與普通膜溫室相比 分別降低了 和 月和 月的平均空氣濕度差 異極顯著 月差異不顯著 月和 月的轉(zhuǎn)光 膜溫 室 最 高 空 氣 濕 度 較 普 通 膜 溫 室 降 低 了 和 月轉(zhuǎn)光膜溫室較普通膜溫室 提高了 月和 月中 轉(zhuǎn)光膜溫室最低 空氣濕度較普通膜溫室提高了 和 在 月 轉(zhuǎn) 光 膜 溫 室 較 普 通 膜 溫 室 降 低 了 生菜結(jié)球后期要求較低的空氣濕度 若 空氣濕度較高 則極易引起軟腐病 菌核病等病害 發(fā)生 轉(zhuǎn)光膜溫室和普通膜溫室的空氣濕度差異 極顯著 有效的減少了病蟲害的產(chǎn)生 轉(zhuǎn)光膜對溫室 濃度的影響 在整個生育期內(nèi) 溫室 濃度全天變化較 大 最高 濃度出現(xiàn)在 月 由表 可知 與 普通膜相比 轉(zhuǎn)光膜溫室中平均 濃度分別顯 著提高了 和 種膜下 表 生育期內(nèi)空氣濕度分析 處理 平均空氣濕度 最高空氣濕度 最低空氣濕度 月 月 月 月 月 月 月 月 月 轉(zhuǎn)光膜 普通膜 變幅 顯著性 第 期 北 方 園 藝 表 生育期內(nèi) 濃度分析 處理 平均 濃度 最高 濃度 最低 濃度 月 月 月 月 月 月 月 月 月 轉(zhuǎn)光膜 普通膜 變幅 顯著性 溫室 濃度差異極顯著 在 之內(nèi) 最 高濃度出現(xiàn)在 最低濃度出現(xiàn) 在 其中轉(zhuǎn)光膜溫室的最高 濃 度較 普 通 膜 溫 室 分 別 極 顯 著 或 顯 著 提 高 了 和 最低 濃度分別 提高了 和 轉(zhuǎn)光膜對光照強度的影響 日光溫室平均光照強度均呈 單峰型 變化規(guī) 律 最高光照強度出現(xiàn)在 月 揭開遮陽簾后 之內(nèi)最高光照強度出現(xiàn)在 最 低光照強度出現(xiàn)在 由表 可知 轉(zhuǎn)光膜溫室和普通膜溫室的全 天光照強度變化比較大 轉(zhuǎn)光膜溫室和普通膜溫 室對平均光照強度影響差異極顯著 月 中 轉(zhuǎn)光膜溫室的平均光照強度較普通膜溫室分 別提高了 和 最高光照強 度中 轉(zhuǎn)光膜溫室較普通膜溫室差異極顯著 月 或 顯 著 月 分 別 提 高 了 和 最低光照強度中 轉(zhuǎn)光膜溫 室 較 普 通 膜 溫 室 分 別 顯 著 提 高 了 和 最低光照分析中去掉了夜晚 及因棚面覆簾造成的 值光照強度 表 生育期內(nèi)光照強度分析 處理 平均光照強度 最高光照強度 最低光照強度 月 月 月 月 月 月 月 月 月 轉(zhuǎn)光膜 普通膜 變幅 顯著性 轉(zhuǎn)光膜對土壤溫度的影響 轉(zhuǎn)光膜對土壤溫度的影響較顯著 整個生育 期內(nèi) 轉(zhuǎn)光膜日光溫室和普通膜日光溫室的土壤 溫度全天變化較大 轉(zhuǎn)光膜溫室最高土壤溫度和 最低土壤溫度較普通膜溫度差異極顯著 其中 月棚膜溫室間平均土壤溫度差異極顯著 月 和 月差異均不顯著 由圖 可知 轉(zhuǎn)光膜溫室的平均土壤溫度 最 高土壤溫度和最低土壤溫度均明顯高于普通膜溫 室 而且最高土壤溫度出現(xiàn)在 月 在 之內(nèi) 最高溫度出現(xiàn)在 最低溫度出現(xiàn)在 在 月中 轉(zhuǎn)光膜溫室的平 均土壤溫度較普通膜溫室分別提高了 和 轉(zhuǎn)光膜溫室的最高土壤溫度 較普 通 膜 溫 室 分 別 提 高 了 和 最 低 土 壤 溫 度 分 別 提 高 了 和 轉(zhuǎn)光膜對作物生長的影響 由表 可知 轉(zhuǎn)光膜和普通膜對生菜的株高 葉長 葉寬的影響差異不顯著 轉(zhuǎn)光膜溫室的株 北 方 園 藝 月 下 注 不同小寫字母表示差異極顯著 圖 生育期內(nèi)土壤溫度變化 高 葉 長 和 較 普 通 膜 溫 室 分 別 提 高 了 和 轉(zhuǎn)光膜溫室的葉寬較 普通膜溫室降低了 與普通膜溫室相比 轉(zhuǎn)光膜溫室的平均單株質(zhì)量極顯著提高了 平均公頃產(chǎn)量也極顯著提高了 表 明轉(zhuǎn)光膜促進生菜的生長發(fā)育 增加生菜的產(chǎn)量 討論 轉(zhuǎn)光膜具有對溫室環(huán)境參數(shù)的調(diào)控效果 該 研究發(fā)現(xiàn) 轉(zhuǎn)光膜溫室的空氣溫度 光照強度較普 通膜溫室有很大的提高 唐顥等 研究結(jié)果表 明 轉(zhuǎn)光膜的保溫效果稍優(yōu)于普通膜 王玉霞 等 研究結(jié)果表明 轉(zhuǎn)光膜的透光率較高 增溫 效果較好 同時具有調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫度的作用 這與該 表 轉(zhuǎn)光膜對作物生長形態(tài)分析 處理 株高 葉長 葉寬 平均單株質(zhì)量 平均公頃產(chǎn)量 轉(zhuǎn)光膜 普通膜 變幅 顯著性 研究結(jié)果類似 這是因為轉(zhuǎn)光膜能夠吸收高能量 的紫外光和綠黃光 發(fā)射低能量的藍紫光和紅橙 光 將太陽光中能量相對較大的紫外線轉(zhuǎn)換成能 量較小的光 能量差以熱的形式釋放出來 提高了 塑棚溫室的升溫速度 升降溫速比和積溫 形成有 利于植物光合作用的可見光 改善了低溫寡照天 氣對光合作用的影響 此外 該研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)光 膜溫室可以顯著提高溫室內(nèi)的 濃度 這是 由于轉(zhuǎn)光膜能在保留普通農(nóng)膜基本性能的基礎 上 按照植物生長需要將太陽光中對植物光合作 用有害或無用的紫外光 綠光轉(zhuǎn)化為光合作用所 需的紅光或藍光 增加了棚內(nèi)紅光和藍光的比例 葉綠體色素對紅光和藍光都有很好的吸收 增加 了呼吸速率 提高了 濃度 土壤溫度對根系的影響很大 其影響根系的 生長 呼吸和吸收能力 李文秀等 研究結(jié)果表 明轉(zhuǎn)光膜可改善溫室大棚內(nèi)光照條件 有效提高 空氣溫度和土壤溫度 這與該研究結(jié)果類似 對 大多數(shù)植物來說 隨著土壤溫度增高 生長也加 快 根系吸收作用和呼吸作用加強 物質(zhì)運輸加 快 因而細胞分裂和伸長的速度也隨之而增 間接 影響植物的生長 轉(zhuǎn)光膜可將太陽光中的高能短 波轉(zhuǎn)換成低能量級長波和中長波 調(diào)整太陽光譜 將對作物光合作用不利的紫外光等轉(zhuǎn)換成作物需 要的藍紫光和紅橙光 地面只能以紅外波段向外 釋放熱量 轉(zhuǎn)光膜可以有效反射這部分紅外波段 的能量 提高土壤的溫度 轉(zhuǎn)光膜具有提高作物生長形態(tài)發(fā)育的效果 該研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)光膜溫室的株高 葉長 均比 普通膜溫室的高 并且對作物產(chǎn)量有了顯著提高 前人研究發(fā)現(xiàn) 轉(zhuǎn)光膜可以增大株高 最大葉長 最大葉寬和株幅 這也與該研究結(jié)果類似 一 是因為 試 驗 分 別 提 高 了 空 氣 溫 度 土 壤 溫 度 和 促進了作物生長 二是因為試驗 第 期 北 方 園 藝 得到 濃度增加了 是植物進行 光合作用的必需養(yǎng)料 主要從大氣中取得 而大氣 中的 濃度基本上是恒定的 溫室中由于與外 界相對隔絕 被消耗后 不能很快補充 但是轉(zhuǎn) 光膜溫室可以提高其濃度 促使 固定 增強植 物的光合能力 而且植物的光合速率會隨著 濃度增加而提高 促進作物生長 三是因為轉(zhuǎn)光膜 棚內(nèi)的紫外線透過率減少 減少植株病蟲害 結(jié)論 溫室內(nèi)濕度 溫度 光照強度 濃度等各 種要素共同作用影響生菜的生長發(fā)育 轉(zhuǎn)光膜溫 室空氣溫度 光照強度 濃度和土壤溫度對 生菜影響較普通膜均有顯著提高 與普通膜相比 應用轉(zhuǎn)光膜溫室的株高 葉長 和平均單株 質(zhì) 量 分 別 提 高 了 和 促進了作物的生長 最終提高了生菜的產(chǎn) 量 較普通膜增產(chǎn) 轉(zhuǎn)光膜作為一種改性 材料在溫室生菜的栽培上應有具有提高光能利用 效率促進作物生產(chǎn)的有益作用 參考文獻 胡澤善 李嵐華 邵承斌 等 轉(zhuǎn)光膜材料及研究現(xiàn)狀 材 料導報 邵毛妮 周寧琳 李文秀 等 一種新型納米轉(zhuǎn)光膜的制備及 增溫效應 功能材料 李紅玫 易圖永 馬駿 等 轉(zhuǎn)光農(nóng)膜對甘藍生產(chǎn)的影響 湖南農(nóng)業(yè)科學 劉雙清 易圖永 馬駿 等 轉(zhuǎn)光農(nóng)膜對萵苣生長和霜霉病發(fā) 生的影響 湖南農(nóng)業(yè)科學 唐顥 劉曉瑭 陳震東 等 冬春季低溫期大棚茶園覆蓋轉(zhuǎn)光 膜的綜合效應 廣東農(nóng)業(yè)科學 王玉霞 徐坤 米慶華 等 轉(zhuǎn)光膜的溫光效應及其對春大白 菜生長發(fā)育的影響 中國蔬菜 王平利 曹國榮 轉(zhuǎn)光膜性能研究相關(guān)問題的探討 北京 印刷學院學報 王鵬 李瑩 王慶昭 等 轉(zhuǎn)光薄膜用轉(zhuǎn)光劑的研究進展 山東科技大學學報 自然科學版 秦立潔 田巖 高光能農(nóng)膜轉(zhuǎn)光性能的研究 中國塑料 李文秀 周寧琳 陳園園 等 新型 光肥 對溫室大棚內(nèi)環(huán)境 因子及小青菜生長的影響 農(nóng)業(yè)科學與技術(shù) 英文版 黃度 周樹華 劉劍 等 稀土摻雜聚氨酯光固化涂層光轉(zhuǎn)換 膜的制備及性能 高分子材料科學與工程 北 方 園 藝 月 下 北 方 園 藝 園林花卉 第一作者簡介 李娜 女 碩士研究生 研究方向為 海棠植物組織培養(yǎng) 責任作者 張往祥 男 博士 教授 現(xiàn)主要從事觀 賞園藝等研究工作 基金項目 林業(yè)知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)化運用資助項目 江蘇省科技廳現(xiàn)代農(nóng)業(yè)重點資助項目 收稿日期 觀賞海棠葉色變化規(guī)律與色素組分動態(tài) 李 娜 張 往 祥 江 皓 張 全 全 趙 圃 圃 南京林業(yè)大學 林學院 江蘇 南京 南京林業(yè)大學 南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心 江蘇 南京 揚州小蘋果園藝有限公司 江蘇 揚州 摘 要 以 個觀賞海棠品種的葉片為試驗材料 在 月利用色差計對其葉色參 數(shù) 色彩亮度 色彩飽和度 色相角 進行測定 并觀察葉色變化 分析觀賞海棠品 種的葉片色彩在 色空間中的動態(tài)變化 分析不同品種間的葉色變化及其變化規(guī) 律 為優(yōu)良育種工作及園林應用提供參考依據(jù) 并利用光譜儀對色素組分 花青素 類 胡蘿卜素 葉綠素 進行測定 研究不同的海棠品種在 月的色素組分動態(tài)規(guī)律 為海棠觀葉時期的篩選以及改良葉色提供參考依據(jù) 結(jié)果表明 月 海棠各品種在色 彩參數(shù) 維度方向上主要表現(xiàn)為 月最為集中 月局部分散 呈現(xiàn)有規(guī)律的變化 多數(shù)品種的 和 隨時間逐步上升 在色度角 的方向上 呈現(xiàn)整體上移的趨勢 并且大 多處于 左右 即分布于 的黃色區(qū)域 在 月 花青素 類胡蘿卜素 葉綠素三大色 素中葉綠素所占比重最高 由此可見 葉綠素主要決定了海棠葉片色彩的基調(diào) 而花青素與 類胡蘿卜素含量的高低給葉片色彩增加了多樣性 關(guān)鍵詞 觀賞海棠 葉片 色彩 色素 動態(tài)變化 中圖分類號 文獻標識碼 文章編號 觀賞海棠 屬薔薇科 蘋果屬 落葉小喬木 抗寒性 耐旱性和萌 蘗能力極強 是中國著名的觀賞樹種 中國作為 蘋果屬植物的多樣性中心和分布中心 擁有非常 豐富的觀賞海棠種質(zhì)資源 觀賞海棠花色和葉 色豐富 品種繁多 選育及栽培技術(shù)發(fā)展迅速 在 綠化中的應用前景極大 歷史上海棠成為許多畫 家的筆下之物 例如現(xiàn)代大師張大千晚年畫的 海 棠春睡圖 宋代佚名 海棠蛺蝶圖 等 盡管 海棠葉色豐富 但目前關(guān)于海棠葉色評價篩選的 研究較少 大多集中于果色 和花色 研究 裘 靚 用 個觀賞海棠品種對葉色建立了一個評