不同光譜和強(qiáng)度LED燈光對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)生理的影響.pdf

不同光譜和強(qiáng)度LED燈光對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)生理的影響 作者簡(jiǎn)介 李雅飛 2000 女 碩士研究生 主要從事馬鈴薯植物學(xué)生理研究 基金項(xiàng)目 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 2021YFE0109600 河北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 21326320D 通信作者 李結(jié)平 博士 高級(jí)研究員 主要從事馬鈴薯植物生理學(xué)與重要營(yíng)養(yǎng)元素Fe Zn等的生物強(qiáng)化研 究 李雅飛1 2 李結(jié)平1 馮 琰2 王 磊2 KEAR Philip1 常世偉1 許春江1 2 張振鑫1 袁平平1 單有蛟1 1 國(guó)際馬鈴薯中心亞太中心 中國(guó) 北京 延慶 102199 2 河北北方學(xué)院 河北 張家口 075000 馬鈴薯 Solanum tuberosum L 廣泛種植于世界各地 是全球第四大主糧作物 對(duì)保障 國(guó)家糧食安全發(fā)揮著重大作用 種薯生產(chǎn)體系中 組培苗在溫室內(nèi)完成的人工補(bǔ)充光照是 影響種薯產(chǎn)量的重要因素 同時(shí)隨著農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步 如強(qiáng)烈依賴人工光照的植物工廠等高 效科學(xué)的生產(chǎn)方式被越來(lái)越多地運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中 這就需要對(duì)不同光譜和強(qiáng)度的補(bǔ)光燈 對(duì)馬鈴薯的生長(zhǎng)和產(chǎn)量影響有更多的研究 以獲得適合馬鈴薯生長(zhǎng)的室內(nèi)光源 目前不同 燈光對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)生理的影響研究主要集中于馬鈴薯組培苗 苗期階段 而對(duì)馬鈴薯全生 育期的影響研究則相對(duì)較少 研究通過(guò)設(shè)置不同光譜和光照強(qiáng)度的LED燈光處理 采用 栽培種 費(fèi)烏瑞它 為試驗(yàn)材料 全生育期觀察不同燈光處理對(duì) 費(fèi)烏瑞它 的株型 葉片 生理性狀和產(chǎn)量的影響 通過(guò)對(duì)表型數(shù)據(jù)的分析獲得最適合馬鈴薯生長(zhǎng)的燈光處理 對(duì)當(dāng) 前馬鈴薯產(chǎn)業(yè)中種薯生產(chǎn)的人工光照補(bǔ)光技術(shù)提供重要參考 為未來(lái)發(fā)展馬鈴薯的植物工 廠提供重要的理論支撐 將打破休眠的 費(fèi)烏瑞它 播種于10 L花盆 培養(yǎng)基質(zhì)采用馬鈴薯 玉米輪作的田間原 位土壤 生長(zhǎng)在人工氣候室內(nèi) 參數(shù)設(shè)置為晝夜溫度25 20 相對(duì)濕度50 二氧 化碳400 mol mol 光周期10 h 14 h 試驗(yàn)共設(shè)有4種燈光處理和一組田間對(duì)照處理 分 別標(biāo)記為L(zhǎng)A H LA L LB LAB和LF 其中LA H與LA L是相同類型光譜的燈光 相關(guān)色溫為6 334 K 是市場(chǎng)上廣泛采用的植物生長(zhǎng)全光譜類型燈光 其中LA H為高光 強(qiáng)處理 光合光子通量密度為232 66 mol m2 s LA L為低光強(qiáng)處理 光合光子通量密 度為107 16 mol m2 s LB相關(guān)色溫為3 459 K 由福建九圃生物科技有限公司研發(fā)的 有效光譜高發(fā)熱量低的植物補(bǔ)光燈 主要由波長(zhǎng)為660 nm紅光 450 nm藍(lán)光和525 nm綠 光組成 其占比分別為紅光65 藍(lán)光22 綠光13 LB與LA L的光照強(qiáng)度幾乎相 等 LAB的燈光是LA類型燈光和LB類型燈光組合而成的混合型光照處理 其光合光子 通量密度介于LA H與LB之間為176 01 mol m2 s 光譜與LA和LB兩種類型的燈光 光譜均不相同 相關(guān)色溫為5 678 K LF處理為自然光 在大田間種植的對(duì)照組 在出苗 后第60 d對(duì)馬鈴薯植株的株型性狀 包括株高 莖粗 主莖數(shù) 整體葉片面積和生理性 462 狀包括凈光合速率 氣孔導(dǎo)度 胞間CO2 濃度 蒸騰速率 葉綠素含量及產(chǎn)量性狀如生物 量 包括根 莖 葉及塊莖的干重和鮮重 進(jìn)行測(cè)定 試驗(yàn)結(jié)果表明 1 比較分析4種LED光源處理組與LF對(duì)照組的植株表型數(shù)據(jù) 發(fā)現(xiàn)LA型燈光高光 強(qiáng)處理組LA H中馬鈴薯植株的株高 主莖數(shù) 整體葉片面積及根 莖 葉鮮重均顯著高 于LF對(duì)照組中生長(zhǎng)的馬鈴薯植株 同時(shí)發(fā)現(xiàn)高光強(qiáng)LA H處理下的馬鈴薯單株結(jié)薯重與 自然光LF處理下單株結(jié)薯重不具有顯著性差異 表明高光強(qiáng)處理不僅可以提高馬鈴薯的 生物量 還可以使馬鈴薯單株結(jié)薯重接近于大田中自然生長(zhǎng)的馬鈴薯單株結(jié)薯重 在低光 強(qiáng)處理組LA L與LB燈光下生長(zhǎng)的馬鈴薯植株的莖粗 整體葉片面積及馬鈴薯根 莖 葉和塊莖鮮重與干重均低于LF對(duì)照組中的馬鈴薯植株 而在LA與LB兩種類型的燈光相 結(jié)合的光源LAB處理中 馬鈴薯植株的株高 主莖數(shù) 整體葉片面積及根 莖 葉鮮重 與大田L(fēng)F處理組中生長(zhǎng)的馬鈴薯植株不具有顯著性差異 但LAB處理組中的馬鈴薯單株 結(jié)薯重 塊莖鮮重及根 莖 葉和塊莖干重均顯著低于LF對(duì)照組的馬鈴薯植株 2 在相同光譜不同光照強(qiáng)度的處理中 LA H vs LA L 高光強(qiáng)LA H處理下的馬鈴 薯植株的整體葉片面積 單株結(jié)薯重 凈光合速率 氣孔導(dǎo)度 蒸騰速率及根 莖 葉和 塊莖鮮重與干重均顯著高于低光強(qiáng)LA L處理下的馬鈴薯植株 而葉綠素a 葉綠素b及 總?cè)~綠素的含量顯著低于LA L處理組 3 在光照強(qiáng)度相同而光照類型不同的處理中 LA L vs LB LA類型的光照下馬鈴 薯植株的株高 莖粗 主莖數(shù) 整體葉片面積 單株結(jié)薯重及根 莖 葉 塊莖干重和鮮 重與LB類型的光照處理下馬鈴薯植株無(wú)顯著性差異 而馬鈴薯植株葉片中的葉綠素a 葉綠素b與總?cè)~綠素含量及馬鈴薯植株的凈光合速率 氣孔導(dǎo)度 胞間CO2濃度和蒸騰速 率顯著高于LB處理組 4 在混合兩種類型光源的綜合光源LAB處理下 馬鈴薯植株的株高 莖粗 主莖數(shù) 分支數(shù) 單株結(jié)薯重 凈光合速率 氣孔導(dǎo)度 胞間CO2濃度 葉綠素a 葉綠素b及總?cè)~ 綠素含量及根 莖 葉和塊莖鮮重與干重均介于LA類型與LB類型的光照處理之間 5 在5個(gè)不同的試驗(yàn)處理中 馬鈴薯植株的單株結(jié)薯重由高到低依次為L(zhǎng)F LA H LAB LB LC 經(jīng)過(guò)方差分析后發(fā)現(xiàn)LA H與LF在同一子集 LA H與LAB在同一子 集 LA L與LB在同一子集 試驗(yàn)采用不同光譜 不同光照強(qiáng)度的LED燈光處理 以自然光照 田間種植 LF處理 組 作為對(duì)照處理 研究了光譜和光強(qiáng)因素對(duì)馬鈴薯植株生長(zhǎng)生理影響 表明LA H光照 處理組的單株產(chǎn)量與田間種植條件一致 而LA L LB及LAB處理組雖然部分植株株型 性狀與LF處理下的馬鈴薯植株無(wú)顯著差異 但是產(chǎn)量顯著低于LF處理組 表明其不能完 全滿足馬鈴薯生長(zhǎng)的光照需求 確定了以LA類型的光照及其高光強(qiáng)處理更適合作為后續(xù) 馬鈴薯的補(bǔ)充光源 試驗(yàn)初步探索了光譜和光強(qiáng)因素對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)生理的影響 為馬鈴薯 光源的補(bǔ)充提供了一定的參考依據(jù) 同時(shí)也為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)室內(nèi)微型薯生產(chǎn) 植物工廠生產(chǎn) 等室內(nèi)生長(zhǎng)環(huán)境選擇合適的光源提供了重要依據(jù) 關(guān)鍵詞 馬鈴薯 光照 生物量 農(nóng)藝性狀 產(chǎn)量 562