補光技術在蔬菜生產(chǎn)中的應用研究進展.pdf

中 中 國 國 瓜 瓜 菜 菜 2024 37 7 1 7 專題綜述 收 稿 日 期 2023 09 27 修 回 日 期 2024 02 18 基 金 項 目 吉 林 省 農(nóng) 業(yè) 科 技 創(chuàng) 新 工 程 CXGC2023RCG015 作 者 簡 介 王 躍 榮 女 在 讀 碩 士 研 究 生 研 究 方 向 為 瓜 類 遺 傳 育 種 與 栽 培 E mail 1974897254 通 信 作 者 楊 貴 春 男 研 究 員 研 究 方 向 為 西 甜 瓜 育 種 與 栽 培 E mail 18643433081 汪 磊 男 研 究 員 研 究 方 向 為 西 甜 瓜 育 種 與 栽 培 E mail 13356629 地 球 上 的 生 物 絕 大 多 數(shù) 都 離 不 開 光 其 中 植 物 對 光 照 的 需 求 尤 為 明 顯 光 對 植 物 的 生 長 發(fā) 育 具 有 特 殊 作 用 影 響 著 植 物 所 有 的 生 長 階 段 1 光 照 是 植 物 生 長 發(fā) 育 的 必 備 條 件 之 一 也 是 設 施 農(nóng) 業(yè) 的 一 個 基 本 要 素 光 照 不 足 使 蔬 菜 含 糖 量 降 低 產(chǎn) 量 下 降 抗 性 減 弱 貯 藏 和 運 輸 過 程 中 容 易 衰 老 西 瓜 甜 瓜 光 照 不 足 會 導 致 植 株 瘦 弱 葉 片 變 黃 變 薄 變 軟 莖 蔓 徒 長 引 起 大 量 落 花 落 果 2 但 是 光 照 過 強 也 有 危 害 番 茄 茄 子 和 辣 椒 在 炎 熱 的 夏 天 受 強 烈 日 照 后 會 產(chǎn) 生 日 灼 病 不 能 進 行 貯 藏 3 光 的 強 度 光 質(zhì) 模 式 均 勻 性 偏 振 和 相 干 性 均 影 響 植 物 的 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 在 北 方 冬 春 季 節(jié) 塑 料 大 棚 日 光 溫 室 連 棟 溫 室 等 設 施 中 太 陽 入 射 角 度 小 日 照 時 間 短 光 線 弱 以 及 受 到 惡 劣 天 氣 影 響 時 自 然 光 無 法 滿 足 植 物 對 光 的 需 求 進 而 導 致 植 物 生 長 不 良 隨 著 設 施 農(nóng) 業(yè) 的 發(fā) 展 使 用 人 工 光 源 控 制 光 環(huán) 境 的 照 明 技 術 在 苗 木 蔬 菜 花 卉 等 農(nóng) 林 植 物 上 得 到 廣 泛 應 用 植 物 補 光 燈 可 以 更 好 地 促 進 植 物 DOI 10 16861 ki zggc 202423 0631 補 光 技 術 在 蔬 菜 生 產(chǎn) 中 的 應 用 研 究 進 展 王 躍 榮 1 2 陳 鵬 宇 1 王 殿 發(fā) 1 楊 貴 春 1 汪 磊 1 1 吉林省農(nóng)業(yè)科學院 長春 130033 2 吉林農(nóng)業(yè)大學園藝學院 長春 130118 摘 要 北 方 冬 春 季 節(jié) 大 部 分 地 區(qū) 的 設 施 植 物 生 長 都 存 在 缺 光 問 題 塑 料 大 棚 日 光 溫 室 連 棟 溫 室 等 設 施 受 到 冬 春 天 氣 環(huán) 境 影 響 時 自 然 光 無 法 滿 足 植 物 對 光 的 需 求 導 致 植 物 生 長 不 良 是 造 成 作 物 減 產(chǎn) 絕 收 品 質(zhì) 下 降 的 重 要 原 因 我 國 北 方 冬 春 季 節(jié) 氣 溫 低 日 照 短 光 照 是 工 廠 化 蔬 菜 育 苗 的 主 要 限 制 因 子 之 一 蔬 菜 幼 苗 及 嫁 接 苗 在 弱 光 環(huán) 境 下 易 出 現(xiàn) 弱 苗 徒 長 生 長 緩 慢 等 現(xiàn) 象 嚴 重 制 約 了 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 為 解 決 設 施 生 產(chǎn) 中 光 照 不 足 的 問 題 采 用 補 光 技 術 是 現(xiàn) 代 農(nóng) 業(yè) 的 重 要 手 段 主 要 從 不 同 光 環(huán) 境 對 蔬 菜 幼 苗 生 長 的 影 響 及 冬 春 補 光 技 術 要 點 等 方 面 進 行 綜 述 旨 在 為蔬菜育苗和生產(chǎn)提供技術支撐 關鍵詞 蔬菜 補光技術 應用 中圖分類號 S63 S64 文獻標志碼 A 文章編號 1673 2871 2024 07 001 07 Application research progress of supplementary light technology in vege tableproduction WANGYuerong 1 2 CHENPengyu 1 WANGDianfa 1 YANGGuichun 1 WANGLei 1 1 Jilin Academy of Agricultural Sciences Changchun 130033 Jilin China 2 College of Horticulture Jilin Agricultural University Changchun130118 Jilin China Abstract ThegrowthoffacilityplantsinmostareasofnorthernChinainwinterandspringhastheproblemoflightshort age When plastic greenhouses solar greenhouses multi span greenhouses and other facilities are affected by winter and spring weather natural light cannot meet the needs of plants for light leading to poor plant growth which is an important reasonforcropyieldreduction cropfailureandqualitydecline InwinterorspringseasonofnorthernChina thetemper ature is low and the sunshine is short Light is one of the main limiting factors for industrial vegetable seedlings Vegeta ble seedlings and grafted seedlings are prone to weak seedlings overgrowth and slow growth in low light environment which seriously restricts the agricultural production In order to solve the problem of insufficient light in facility produc tion the use of supplementary light technology is an important means of modern agriculture This paper mainly reviews the effects of different light environments on the growth of vegetable seedlings and the key points of winter and spring lightsupplementationtechnology aimingtoprovidetechnicalsupportforvegetableseedlingraisingandproduction Keywords Vegetable Supplementarylighttechnology Application 1中 國 瓜 菜 第37 卷 專題綜述 中 國 瓜 菜 生 長 縮 短 育 苗 周 期 提 高 幼 苗 健 康 指 數(shù) 由 此 可 見 補 光 燈 對 植 物 生 長 發(fā) 育 有 顯 著 的 促 進 作 用 筆 者 主 要 從 不 同 光 環(huán) 境 對 蔬 菜 幼 苗 生 長 發(fā) 育 的 影 響 及 冬 春 季 補 光 技 術 要 點 等 方 面 進 行 綜 述 以 期 為 蔬 菜育苗和生產(chǎn)提供技術支撐 1 光環(huán)境對蔬菜生長的影響 光 環(huán) 境 包 括 光 質(zhì) 光 強 光 照 時 間 和 光 照 分 布 合 理 控 制 光 環(huán) 境 同 時 注 意 光 照 的 方 向 和 均 勻 性 可 以 增 強 蔬 菜 對 光 能 的 利 用 率 進 行 正 常 的 生 長發(fā)育 進而提高 蔬菜 產(chǎn)量和品質(zhì) 1 1 光質(zhì)對蔬菜生長發(fā)育的影響 光 質(zhì) 是 指 具 有 不 同 波 長 的 太 陽 光 譜 太 陽 輻 射 光 譜 中 波 長 為380 760nm 的 光 是 最 具 有 生 理 活 性 的 波 段 稱 為 光 合 有 效 輻 射 在 此 范 圍 內(nèi) 的 光 對 植 物 生 長 發(fā) 育 的 作 用 也 不 盡 相 同 植 物 同 化 作 用 吸 收 最 多 的 是 紅 光 紅 光 不 僅 有 利 于 植 物 碳 水 化 合 物 的 合 成 還 能 加 速 長 日 照 植 物 的 發(fā) 育 提 高 葉 綠 素 含 量 藍 光 促 進 蛋 白 質(zhì) 和 有 機 酸 的 合 成 4 有 研 究 表 明 紅 光 促 進 小 白 菜 的 細 胞 伸 長 生 長 對 莖 的 伸 長 有 促 進 作 用 提 高 赤 霉 素 含 量 5 658 nm 紅 光 對 增 加 紫 葉 生 菜 紫 菘 及 紫 甘 藍 3 種 蔬 菜 的 葉 長 葉 柄 長 度 胚 根 和 下 胚 軸 長 度 均 具 有 促 進 作 用 同 時 紅 光 可 增 加 紫 甘 藍 和 紫 葉 生 菜 的 葉 綠 素 類 胡 蘿 卜 素 可 溶 性 總 糖 及 淀 粉 含 量 6 并 非 所 有 的 植 物 都 喜 好 紅 光 657 1 nm 的 紅 光 會 使 番 茄 根 系 生 長 受 阻 根 系 活 力 下 降 壯 苗 指 數(shù) 降 低 7 波 長 范 圍 為 600 700 nm 的 LED 紅 光 不 利 于 黃 瓜 植 株 生 長 降 低 葉 片 光 合 效 率 阻 礙 葉 片 和 葉 綠 體 發(fā) 育 并 且 延 遲 雌 花 開 放 時 間 8 峰 值 波 長 為 450 nm 的 藍 光 最 有 利 于 蕹 菜 莖 的 增 粗 葉 和 根 可 溶 性 糖 含 量 的 積 累 9 585 nm 黃 光 不 利 于 人 參 葉 片 葉 綠 體 發(fā) 育 葉 綠 體 形 狀 多 為 紡 錘 形 數(shù) 量 少 體 積 較 小 10 豌 豆 芽 苗 菜 在585nm 黃 光 處 理 下 下 胚 軸 顯 著 增 長 芽 苗 菜 中 Na 含 量 顯 著 提 高 有 利 于 提 高 芽 苗 菜 的 產(chǎn) 量 及 改 善 部 分 品 質(zhì) 11 峰 值 波 長 為 530 nm 的 綠 光 有 利 于 蕹 菜 株 高 的 提 升 在 一 定 程 度 上 促 進 了 蕹 菜 根 可 溶 性 蛋 白 莖 維 生 素C 含 量 的 提 高 9 520nm 綠 光 可 提 高 番 茄 幼 苗 的 根 系 活 力 12 而 460 600 nm 綠光處理則抑制香蕉組培苗生長 13 光 質(zhì) 是 影 響 植 物 光 合 作 用 的 重 要 因 素 植 物 進 行 光 合 作 用 的 器 官 是 葉 片 葉 綠 體 中 的 葉 綠 素 最 強 吸 收 光 波 區(qū) 有 兩 個 葉 綠 素 與 類 胡 蘿 卜 素 在 430 450 nm 藍 吸 收 比 例 最 大 葉 綠 素 在 640 660 nm 紅 吸 收 率 高 前 人 研 究 表 明 紅 藍 復 合 光 處 理 下 番 茄 幼 苗 的 凈 光 合 速 率 蒸 騰 速 率 胞 間 二 氧 化 碳 濃 度 和 氣 孔 導 度 均 有 顯 著 提 高 14 紅 光 有 利 于 番 茄 幼 苗 細 胞 伸 長 葉 綠 素 含 量 增 加 促 進 碳 水 化 合 物 等 干 物 質(zhì) 積 累 使 抗 氧 化 酶 活 性 提 高 而 藍 光 可 促 進 番 茄 非 碳 水 化 合 物 積 累 15 在 紅 藍 光 的 基 礎 上 增 加 紫 光 能 夠 促 進 辣 椒 幼 苗 同 化 產(chǎn) 物 向 營 養(yǎng) 器 官 的 運 輸 和 積 累 對 辣 椒 幼 苗 生 長 最 為 有 利 16 400 500 nm 藍 光 和 紅 藍 光 組 合 則 能 提 高 黃 瓜 葉 片 光 合 效 率 促 進 植 株 形 態(tài) 建 成 增 加 雌 花 數(shù) 目 有 利 于 植 株 生 長 8 紅 藍 光 3 1 R 580 660 nm B 440 540 nm 處 理 香 蕉 組 培 苗 在 株 高 莖 粗 根 數(shù) 鮮 質(zhì) 量等生長狀況有明顯變化 有利于組培苗的生長 13 1 2 光質(zhì)對蔬菜營養(yǎng)品質(zhì)的影響 蔬 菜 中 富 含 蛋 白 質(zhì) 脂 肪 無 機 鹽 維 生 素 C 胡 蘿 卜 素 等 營 養(yǎng) 成 分 光 質(zhì) 可 以 通 過 調(diào) 控 維 生 素 C 合 成 和 分 解 酶 的 活 性 影 響 蔬 菜 維 生 素C 含 量 而 且 對 蛋 白 質(zhì) 和 碳 水 化 合 物 的 合 成 具 有 一 定 的 調(diào) 控 作用 紅 光 對 生 菜 幼 苗 的 葉 面 積 增 長 和 胡 蘿 卜 素 積 累 有 促 進 作 用 預 照 紅 光 后 施 加 近 紫 外 光 紅 光 能 增 強 抗 氧 化 酶 活 性 并 提 高 近 紫 外 光 吸 收 色 素 的 含 量 從 而 減 輕 近 紫 外 光 對 生 菜 幼 苗 的 傷 害 降 低 生 菜 中 的 硝 酸 鹽 含 量 17 不 同 波 長 的 藍 光 處 理 均 可 促 進 紫 葉 生 菜 次 生 代 謝 物 的 積 累 450nm 藍 光 處 理 的 次 生 代 謝 產(chǎn) 物 含 量 最 高 與 白 光 相 比 較 花 青 素 含 量 提 高 了128 可 溶 性 蛋 白 含 量 提 高 了40 類 黃 酮 含 量 提 高 了71 總 酚 含 量 提 高 了13 18 用 白 光 藍 光 處 理 不 僅 提 高 了 大 蔥 的 可 溶 性 糖 可 溶 性 蛋 白 游 離 氨 基 酸 粗 纖 維 和 重 要 硫 化 合 物 的 含 量 而 且 大 蔥 的 適 口 性 和 營 養(yǎng) 價 值 也 得 到 改 善 19 綠 黃 光 防 蛾 燈 照 射 處 理 后 總 體 上 提 高 了 大 白 菜 的 營 養(yǎng) 品 質(zhì) 維 生 素 C 含 量 顯 著 升 高 565 585 nm 波 段 黃 光 處 理 大 白 菜 游 離 氨 基 酸 含 量 顯 著 提 高 515 535 nm 波 段 綠 光 處 理 大 白 菜 可 溶 性 蛋 白 含 量 顯 著 提 高 20 16h200 mol m 2 s 1 白 光 處 理 的 芫 荽 維 生 素C 含 量 最 高 21 研 究 表 明 黃 光 能 顯 著 降 低 生 菜 中 維 生 素C 類 黃 酮 和 總 酚 含 量 并 抑 制 萵 苣 地 上 部 銨 態(tài) 氮 的 積 累 22 紅 藍 光 處 理 顯 著 提 高 菠 菜 維 生 素C 可 溶 性 糖 和 可 溶 性 蛋 白 含 量 降 低 硝 態(tài) 氮 和 胡 蘿 卜 素 含 量 23 紅 藍 組 合 光 源 有 利 于 南 瓜 幼 苗 蛋 白 質(zhì) 的 合 成 及 游 離 氨 基 酸 的 積 累 11 蕎 麥 芽 苗 菜 在 R1B5 660 nm 紅 光 450 nm 藍 光 紅 藍 光 處 理 下 的 可 溶 性 蛋 白 含 量 最 高 葉 綠 素 和 類 胡 蘿 卜 素 含 量 在 2第7 期 等 補光技術在蔬菜生產(chǎn)中的應用研究進展 專題綜述 等 補光技術在蔬菜生產(chǎn)中的應用研究進展 各 處 理 組 間 最 大 維 生 素C 含 量 隨 著 藍 光 比 例 的 增 大 而 提 高 24 紅 藍 光 加 白 光 的 組 合 顯 著 提 高 了 萵 苣 葉片中的可溶性糖含量 25 1 3 光強對蔬菜生長的影響 光 照 強 度 依 地 理 位 置 季 節(jié) 變 化 云 量 及 雨 量 等 的 不 同 而 呈 規(guī) 律 性 變 化 即 隨 緯 度 的 增 加 而 減 弱 隨 海 拔 的 升 高 而 增 強 由 于 不 同 植 物 對 光 的 依 賴 程 度 不 同 所 以 會 形 成 不 同 的 生 態(tài) 習 性 根 據(jù) 作 物 對 光 照 強 度 的 生 態(tài) 類 型 可 以 分 成 陽 性 作 物 陰 性 作 物 耐 陰 作 物 適 宜 的 光 照 強 度 能 夠 促 進 植 物 的 生 長 和 發(fā) 育 提 高 光 合 速 率 提 高 植 物 的 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 然 而 過 強 或 過 弱 的 光 照 都 會 對 植 物 造 成 不 良 影 響 甚 至 導 致 植 物 死 亡 當 光 照 度 低 于 100 mol m 2 s 1 會 抑 制 番 茄 幼 苗 的 生 長 光 照 度 高 于 800 mol m 2 s 1 會 導 致 番 茄 幼 苗 葉 片 發(fā) 黃 26 光 強 度 過 低 100 mol m 2 s 1 也 同 樣 不 利 于 生 菜 的 生 長 隨 著 光 強 的 提 高 生 菜 的 光 合 效 率 和 產(chǎn) 量 有 所 提 高 27 200 mol m 2 s 1 光 照 強 度 最 適 于 苦 苣 生 長 有 利 于 葉 綠 素 類 黃 酮 總 酚 維 生 素C 可 溶 性 蛋 白 的 積 累 28 光 強 過 強 或 過 弱 均 不 利 于 草 莓 植 株 生 長 75 光 強 處 理 下 草 莓 生 長 最 好 葉 片 光 合 色 素 含量最高 29 1 4 光照時間對蔬菜生長的影響 光 照 時 間 影 響 植 物 花 芽 分 化 抽 薹 開 花 分 枝 習 性 葉 片 發(fā) 育 果 實 結 實 等 也 影 響 地 下 貯 藏 器 官 如 塊 莖 塊 根 球 莖 鱗 莖 等 的 形 成 光 周 期 是 晝 夜 周 期 中 光 照 期 和 暗 期 長 短 的 交 替 變 化 直 接 影 響 植 物 生 長 發(fā) 育 植 物 通 過 感 覺 光 照 的 變 化 并 作 出 相 應 的 形 態(tài) 改 變 進 而 影 響 植 物 抽 枝 長 葉 開 花 結 果 衰 老 死 亡 等 變 化 30 根 據(jù) 對 日 照 長 短 的 需 求 可 分 為 長 日 照 作 物 短 日 照 作 物 中 日 照 作 物 中 間 型 作 物 研 究 發(fā) 現(xiàn) 光 照 時 長 延 長 至14 16h 時 可 打 破 姜 荷 花 休 眠 實 現(xiàn) 周 年 生 產(chǎn) 姜 荷 花 分 蘗 數(shù) 隨 光 照 時 長 的 增 加 而 顯 著 提 高 但 是 對 開 花 數(shù) 開 花 時 間 未 見 影 響 31 水 芹 光 照 時 間 由 每 天10h 延 長 到14h 有 利 于 株 高 增 加 產(chǎn) 量 提 升 和 品 質(zhì) 改 善 32 長 日 照 有 利 于 芥 藍 植 株 的 生 長 隨 著 光 照 時 間 的 延 長 芥 藍 葉 色 變 深 葉 片 數(shù) 增 加 根 的 長 度 和 數(shù) 目 均 有 所 增 加 33 弱 光 條 件 下 延 長 光 照 時 長 可 提 高 水 培 生 菜 的 可 溶 性 糖 花 青 素 維 生 素C 和 類 胡 蘿 卜 素 含 量 改 善 水 培 生 菜 品 質(zhì) 34 研 究 表 明 光 周 期 越 長 越 有 利 于 絲 瓜 幼 苗 根 系 的 生 長 發(fā) 育 光 周 期14h 處 理 的 絲 瓜 根 系 鮮 質(zhì) 量 顯 著 高 于 光 周 期 10 8 和 6 h 處 理 35 長 光 照 會 抑 制 青 蒜 苗 假 莖 和 葉 伸 長 生 長 但 能 促 進 假 莖 的 加 粗 生 長 提 高 蒜 苗 的 鮮 質(zhì) 量 36 8h 補 光 處 理 對 番 茄 始 花 期 始 果 期 影 響 最 大 隨 著 補 光 時 間 的 延 長 番 茄 單 果 質(zhì) 量 單 株 產(chǎn) 量 都 隨 之 增 加 37 延 長 苦 苣 的 光 照 時 間 苦 苣 的 光 合 色 素 營 養(yǎng) 品 質(zhì) 根 系 活 力 均 發(fā) 生 顯 著 變 化 38 光 暗 周 期14h 10h 處 理 下 的 人 參 菜 開 花 較 遲 長 勢 佳 光 合 能 力 強 品 質(zhì) 及 抗 氧 化 能 力 最 高 39 延 長 光 照 時 間 顯 著 提 高 萵 苣 的 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 葉 片 長 度 可 達28 55cm 40 當 甜 椒 幼 苗 延 長 光 照 時 間 達 到 24 h d 1 時 進 行 補 光 甜 椒 幼 苗 的 莖 粗 和 生 物 量 分 別 比 未 補 光 的 幼 苗 提 高 23 33 和 90 30 說 明 延 長 光 照 時 間 可 以 促 進 甜 椒 幼 苗 的 干 物 質(zhì) 積 累 提 高 莖 粗 根 冠 比 有 利 于 培 育 壯 苗 41 光 照 16 h 有 利 于 闊 葉 苦 苣 和 細 葉 苦 苣 的 生 長 及 營 養(yǎng) 物 質(zhì) 的 積 累 提 高 葉 綠 素 類 胡 蘿 卜 素 和 維 生 素 C 含 量 及 根 系 活 力 42 縮 短 光 照 時 間 增 大 光 照 強 度 可 以 促 進 葉 用 萵 苣 花 青 素 和 類 黃 酮 等 代 謝 物 質(zhì) 的 累 積 及 抗 氧 化 酶 活 性 的 提 高 增強 抗氧化能力 有利于提高品質(zhì) 43 1 5 光照分布對蔬菜生長的影響 在 多 數(shù) 蔬 菜 中 植 株 頂 端 和 株 間 需 要 的 光 照 大 不 相 同 光 照 分 布 均 勻 性 對 蔬 菜 生 長 非 常 重 要 光 照 分 布 均 勻 性 分 為 光 質(zhì) 分 布 均 勻 性 與 光 照 強 度 均 勻性 44 光 照 分 布 不 均 勻 光 照 強 度 高 的 區(qū) 域 植 株 生 長 快 光 照 強 度 低 的 區(qū) 域 植 株 長 勢 矮 小 并 導 致 較 高 的 植 物 遮 陰 低 矮 的 植 物 形 成 植 株 生 長 的 不 均 衡 中 心 光 照 強 度 太 高 會 灼 傷 植 物 光 照 強 度 太 低 作 物 會 生 長 緩 慢 這 都 會 降 低 作 物 的 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 采 用 立 體 方 式 給 黃 瓜 補 光 與 傳 統(tǒng) 冠 層 補 光 相 比 株 高 莖 粗 分 別 顯 著 增 加 了 8 03 和 7 24 45 日 光 溫 室 蔬 菜 種 植 密 度 較 高 上 層 葉 片 會 對 下 層 葉 片 造 成 遮 擋 影 響 中 下 層 葉 片 的 光 合 作 用 46 研 究 表 明 補 充 綠 光 后 生 菜 底 層 葉 片 利 用 透 射 過 的 綠 光 進 行 光合作用 減緩底層生菜葉片的衰老 47 立 體 栽 培 層 間 補 光 能 夠 改 善 層 間 光 照 環(huán) 境 和 光 照 分 布 狀 況 使 光 照 分 布 更 加 均 勻 改 變 生 菜 生 長 形 態(tài) 促 進 葉 片 伸 展 和 根 系 生 長 促 進 干 物 質(zhì) 積 累 顯 著 提 高 生 菜 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 48 采 用 株 間 補 光 方 式 可 以 改 善 溫 室 番 茄 冠 層 光 環(huán) 境 提 高 葉 片 光 合 能 力 且 隨 著 垂 直 冠 層 深 度 的 增 加 可 以 明 顯 改 善 葉 綠 素 分 子 狀 態(tài) 提 高 冠 層 及 植 株 整 體 的 光 合 能 力 使 番 茄 上 部 中 部 和 下 部 葉 片 的 葉 面 積 顯 著 增 加 光 合 作 用 增 強 果 實 中 可 溶 性 固 形 物 含 量 可 溶 性 糖 含 量 糖 酸 比 維 生 素 C 含 量 和 維 生 素 E 含 量 王躍榮 等 補光技術在蔬菜生產(chǎn)中的應用研究進展 3中 國 瓜 菜 第37 卷 專題綜述 中 國 瓜 菜 顯 著 提 高 生 產(chǎn) 中 可 通 過 提 高 番 茄 群 體 冠 層 中 下 部 的 光 照 環(huán) 境 來 促 進 番 茄 果 實 的 膨 大 和 單 果 質(zhì) 量 的 增 加 49 51 株 間 補 光 環(huán) 境 下 可 以 設 置 更 高 的 定 植 密 度 既 可 以 提 高 空 間 利 用 率 又 能 增 加 產(chǎn) 量 實 現(xiàn) 更 高的種植利潤 52 54 2 植物補光技術的研究和應用 植 物 補 光 技 術 指 利 用 人 造 光 源 通 過 發(fā) 射 適 合 于 光 合 作 用 的 電 磁 波 譜 來 刺 激 植 物 生 長 主 要 用 于 蔬 菜 花 卉 果 樹 等 以 達 到 調(diào) 節(jié) 產(chǎn) 期 花 期 周 年 生 產(chǎn) 等 特 定 需 求 的 技 術 植 物 補 光 燈 是 依 照 植 物 生 長 的 自 然 規(guī) 律 根 據(jù) 植 物 利 用 太 陽 光 進 行 光 合 作 用 的 原 理 使 用 燈 光 代 替 太 陽 光 來 提 供 植 物 生 長 發(fā) 育 所 需 光 源 的 一 種 燈 具 李 玟 等 55 采 用 紫 外 UV B 補 光 燈 處 理 茄 子 苗 期 接 種 試 驗 發(fā) 現(xiàn) 紫 外 補 光 燈 具 有 防 治 灰 霉 菌 炭 疽 菌 和 早 疫 菌 的 作 用 病 葉 率 明 顯 降 低 病 情 指 數(shù) 極 顯 著 下 降 茄 果 類 植 物 在 溫 室 栽 培 條 件 下 采 用 人 工 補 光 技 術 可 使 成 熟 期 提 前 10 d 左 右 產(chǎn) 量 提 高 30 同 時 植 株 生 長 更 加 健 壯 顯 著 提 高 其 免 疫 和 抗 病 能 力 果 實 著 色 較 好 大 小 均 勻 畸 形 果 少 品 質(zhì) 優(yōu) 良 含 糖 量 和 維 生 素 含 量 均得到一定程度的提高 56 瓜 類 是 當 前 我 國 設 施 種 植 的 主 要 作 物 之 一 但 由 于 設 施 內(nèi) 光 照 不 足 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 嚴 重 下 降 研 究 表 明 補 充 適 當 比 例 的 藍 光 能 夠 促 進 甜 瓜 生 長 發(fā) 育 促 進 地 上 地 下 部 干 物 質(zhì) 積 累 抑 制 下 胚 軸 伸 長 增 大 根 系 表 面 積 和 體 積 及 提 高 壯 苗 指 數(shù) 并 提 高 超 氧 化 物 歧 化 酶 和 過 氧 化 物 酶 活 性 從 而 提 升 甜 瓜 幼 苗 健 康 程 度 地 上 部 質(zhì) 量 的 提 高 有 利 于 幼 苗 光 合 作 用 縮 短 有 機 物 積 累 時 間 而 根 系 發(fā) 育 良 好 能 夠 增 加 根 系 與 基 質(zhì) 的 接 觸 面 積 更 好 地 吸 收 利 用 水 分 和 營 養(yǎng) 物 質(zhì) 增 強 離 子 交 換 能 力 有 利 于 甜 瓜 后 期 保 持 良 好 的 生 長 狀 態(tài) 有 效 提 高 甜 瓜 產(chǎn) 量 以 及 糖 分 和 香 氣 物 質(zhì) 的 含 量 57 利 用 準 單 色 冷 光 源 陽 光 燈 可 以 促 進 洋 香 瓜 生 長 發(fā) 育 提 早 成 熟 上 市 5 7 d 增產(chǎn)15 3 經(jīng)濟 效益 顯著 58 中心 處光 照 度 在 4000 8500 lx 邊 緣 處 光 照 度 在 3000 5500 lx 的 LED 燈 處 理 白 啄 瓜 嫁 接 苗 植 株 矮 壯 生 物 量 大 成 活 率 高 達 100 是 最 適 合 白 啄 瓜 嫁 接 育 苗 的 人 工 光 源 59 夜 間 紅 光 補 光 處 理 能 誘 導 西 瓜 對 南 方 根 結 線 蟲 的 抗 性 適 用 于 設 施 栽 培 60 對 設 施 黃 瓜 幼 苗 進 行 補 光 能 夠 抑 制 苗 期 徒 長 顯 著 提 高 黃 瓜 品 質(zhì) 及 產(chǎn) 量 61 綠 光 能 夠 提 高 黃 瓜 幼 苗 干 物 質(zhì) 積 累 和 葉 片 葉 綠 素 含 量 62 在 紅 藍 組 合 光 的 基 礎 上 補 充 綠 光 能 明 顯 提 高 凈 光 合 速 率 促 進 干 物 質(zhì) 積 累 提 高 黃 瓜 葉 片 中 的 葉 綠 素 含 量 改 善 其 生 長 形 態(tài) 進 而 達 到 壯 苗 的 效 果 63 64 紅 藍 光 組 合 可 明 顯 促 進 絲 瓜 南 瓜 黃 瓜 苦 瓜 節(jié) 瓜 等 幼 苗 的 生 長 提 高 壯 苗 指 數(shù) 65 69 3 常用補光燈 傳 統(tǒng) 的 植 物 補 光 光 源 主 要 有 熒 光 燈 鹵 素 燈 白 熾 燈 等 他 們 最 突 出 的 缺 點 就 是 能 耗 高 光 色 單 調(diào) 壽 命 短 70 嚴 重 限 制 了 人 工 光 源 在 植 物 補 光 中 的 應 用 71 隨 著 科 學 技 術 的 發(fā) 展 目 前 最 常 用 的 補 光 燈是LED 燈 高壓鈉燈和稀土燈 72 LED 燈 具 有 綠 色 環(huán) 保 能 耗 低 冷 光 源 安 裝 方 便 等 優(yōu) 點 目 前 對 黃 瓜 生 菜 辣 椒 芹 菜 等 作 物 苗 期 的 試 驗 表 明 LED 補 光 能 夠 明 顯 促 進 植 物 的 生 長 提 高 壯 苗 指 數(shù) 抗 病 性 及 光 合 能 力 有 助 于 達 到 育 苗 生 產(chǎn) 中 培 育 壯 苗 的 目 的 73 76 Leonardo 等 77 比 較了白熾燈 熒光燈和LED 燈補光效果 結果 表明 1000 m 2 區(qū) 域 內(nèi) 夜 間 補 光 4 h LED 燈 補 光 火 龍 果 凈收入最高 高 壓 鈉 燈 具 有 光 效 高 照 明 面 積 大 透 霧 性 好 等 優(yōu) 點 光 線 單 一 持 續(xù) 性 能 差 壽 命 短 等 缺 點 可 見 波 段 紅 光 區(qū) 域 有 正 好 位 于 植 物 對 光 源 敏 感 波 段 范 圍 內(nèi) 的 較 強 紅 光 輸 出 能 大 大 提 高 植 物 的 光 合 效 率 更 適 用 于 植 物 生 長 周 期 的 開 花 和 結 果 階 段 78 Gajc wolska 等 79 比 較 了 高 壓 鈉 燈 和LED 燈 的 補 光 效 果 發(fā) 現(xiàn) 高 壓 鈉 燈 不 僅 促 進 番 茄 植 株 的 生 長 而 且還提高了果實產(chǎn)量和品質(zhì) 稀 土 燈 的 主 要 成 分 是 銅 硒 粉 末 能 形 成 特 定 光 譜 為 植 物 提 供 光 能 稀 土 燈 的 發(fā) 光 很 均 勻 光 譜 連 續(xù) 性 強 缺 點 是 能 耗 多 壽 命 短 利 用 稀 土 燈 補 光 較 LED 燈 能 更 有 效 地 提 高 白 菜 光 合 色 素 的 含 量 80 隨 著 科 學 技 術 的 發(fā) 展 新 型 激 光 光 源 不 僅 擁 有 極 高 的 輻 射 能 流 優(yōu) 良 的 單 色 性 及 極 好 的 方 向 性 而 且 光 電 轉(zhuǎn) 換 率 能 夠 達 到 30 光 合 作 用 飽 和 點 達 到30 mol 相 比 于 上 述 光 源 半 導 體 激 光 LD 發(fā) 射 角 小 單 色 性 好 相 干 性 強 81 可 以 高 效 激 活 植 物 光 合 作 用 降 低 光 合 補 償 點 82 通 過 對 植 物 產(chǎn) 生 生 物 效 應 的 研 究 發(fā) 現(xiàn) 合 適 劑 量 的 激 光 可 以 提 高 植 物 的 光 合 效 率 促 進 植 物 生 長 發(fā) 育 解 決 植 物 光 照 不 足 植 物 缺 少 某 些 波 段 的 光 線 等 問 題 83 波 長 為 632 8 nm 的 He Ne 激 光 輻 照 在 一 定 程 度 上 可 以 促 進 稻 種 的 萌 發(fā) 和 幼 苗 生 長 84 相 同 波 長 的 He Ne 4第7 期 等 補光技術在蔬菜生產(chǎn)中的應用研究進展 專題綜述 等 補光技術在蔬菜生產(chǎn)中的應用研究進展 激 光 照 射 分 蔥128min 后 對 分 蔥 的 根 長 株 高 和 鮮 質(zhì) 量 等 外 部 形 態(tài) 指 標 以 及 葉 綠 素a 葉 綠 素b 和 可 溶性蛋白積累均表現(xiàn)出一定的促進作用 85 4 人工補光技術要點 4 1 光源選擇 4 1 1 種 植 環(huán) 境 在 選 擇 補 光 燈 的 時 候 要 根 據(jù) 種 植環(huán)境 條件 選擇合適的補光燈 4 1 2 作 物 種 類 不 同 的 作 物 對 光 照 的 要 求 是 不 同 的 對 瓜 果 類 的 作 物 和 花 卉 可 以 選 擇 紅 藍 光 補 光 燈 對 莖 葉 生 長 開 花 結 果 防 止 徒 長 和 著 色 等 具 有較好 的效果 4 1 3 作 物 生 長 要 求 在 選 擇 補 光 燈 功 率 的 時 候 要 根 據(jù) 作 物 對 光 照 強 度 和 光 照 時 間 的 要 求 選 擇 合 適功率的補光燈 4 2 植物所需的光照時間 根 據(jù) 天 氣 和 不 同 蔬 菜 品 種 而 定 如 甜 瓜 幼 苗 每 天 接 受 光 照 保 持 8 12 h 86 辣 椒 每 天 的 光 照 時 間 在 10 12 h 87 番 茄 每 天 在 16 h 的 光 照 條 件 下 最 適 宜生長 88 4 3 補光燈的距離和位置 如 果 補 光 燈 僅 是 單 純 的 補 光 可 縮 短 與 植 物 之 間 的 距 離 如 果 補 光 燈 還 有 加 溫 的 效 果 則 要 加 大 與 植 物 之 間 的 距 離 以 防 對 植 物 造 成 傷 害 一 般 建 議 植 物 頂 端 距 離 補 光 燈 控 制 在 0 5 1 0 m 之 間 該 距 離 不 僅 能 讓 植 物 接 受 到 充 分 的 光 照 還 能 使 補 光 燈 照 射 的 面 積 更 大 降 低 用 燈 成 本 同 時 要 根 據(jù) 植 物 生 長 的 速 度 適 當 調(diào) 節(jié) 補 光 燈 的 高 度 以 控 制 植 物 補光燈在最合理的補光位置 4 4 補光燈的光強 在 作 物 剛 移 植 后 盡 量 避 免 使 用 補 光 燈 待 植 物 經(jīng) 過 緩 苗 正 常 生 長 后 再 使 用 補 光 燈 為 植 物 補 光 時 要 根 據(jù) 植 物 的 種 類 作 物 不 同 的 生 長 階 段 靈 活 設 置 植 物 在 各 個 生 長 階 段 需 要 的 補 光 程 度 不 同 在 發(fā) 芽 及 育 苗 期 需 要 的 光 照 較 弱 可 以 將 補 光 燈 距 離 升 高 以 減 少 補 光 燈 數(shù) 量 避 免 電 能 浪 費 在 植物開花結果時再增加光照 5 補光燈的應用及展望 補 光 技 術 是 設 施 種 植 中 的 關 鍵 生 產(chǎn) 技 術 之 一 有 巨 大 的 市 場 潛 能 植 物 補 光 燈 適 用 于 溫 室 大 棚 家 庭 栽 培 和 林 下 種 植 等 場 景 89 隨 著 設 施 栽 培 環(huán) 境 智 能 化 的 不 斷 發(fā) 展 補 光 系 統(tǒng) 逐 漸 被 廣 泛 運 用 人 工 光 源 在 現(xiàn) 代 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 扮 演 著 重 要 角 色 不 僅 能 提 供 必 要 的 光 照 條 件 幫 助 植 物 適 應 不 同 環(huán) 境 和 季 節(jié) 的 變 化 還 能 夠 節(jié) 約 能 源 減 少 對 環(huán) 境 的 負 面 影 響 是 一 種 可 持 續(xù) 發(fā) 展 的 農(nóng) 業(yè) 照 明 解 決 方 案 對 提 高 農(nóng) 產(chǎn) 品 產(chǎn) 量 與 品 質(zhì) 具 有 重 要 作 用 飛 利 浦 公 司 在 設 施 發(fā) 達 的 荷 蘭 芬 蘭 挪 威 烏 克 蘭 等 國 建 立 了 光 源 研 發(fā) 機 構 利 用 補 光 燈 在 農(nóng) 業(yè) 相 關 領 域 進 行 探 索 與 創(chuàng) 新 成 功 改 變 了 植 物 工 廠 的 栽 培 模 式 促 進 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)高效發(fā)展 90 91 現(xiàn) 代 農(nóng) 業(yè) 補 光 技 術 已 成 為 設 施 農(nóng) 業(yè) 發(fā) 展 的 新 引 擎 特 別 是LD 新 型 補 光 燈 能 夠 根 據(jù) 不 同 植 物 的 形 態(tài) 特 征 及 實 際 需 求 對 光 譜