植物工廠LED燈不同光照強度對甜瓜植株生長的影響.pdf

第 45 卷 第 3 期 Vol 45 No 3 2024 年 9 月 Sept 2024 農(nóng) 業(yè) 科 學 研 究 Journal of Agricultural Sciences 植物工廠LED燈不同光照強度對甜瓜植株 生長的影響 王 靜 1 馬 玲 1 田興武 3 王曉敏 1 吳龍國 1 2 1 寧夏大學 葡萄酒與園藝學院 寧夏 銀川 750021 2 寧夏現(xiàn)代設施園藝工程技術(shù)研究中心 寧夏 銀川 750021 3 寧夏吳忠國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)管理委員會 寧夏 吳忠 751100 摘 要 為研究不同光照強度對甜瓜植株生長的影響 以甜瓜品種M147為試驗材料 在植物工廠設置6種LED 燈光照強度處理 T1 300 mol m 2 s 1 T2 420 mol m 2 s 1 T3 480 mol m 2 s 1 T4 540 mol m 2 s 1 T5 600 mol m 2 s 1 CK 360 mol m 2 s 1 測定植株株高 節(jié)間距 莖直徑 節(jié)數(shù) 葉綠素質(zhì)量比 葉綠素熒光 參數(shù)等植株和葉片生長性狀指標 并采用隸屬函數(shù)法對各處理光照強度對甜瓜植株生長的影響進行綜合評 價 篩選植物工廠甜瓜植株生長最適宜的光照強度 結(jié)果表明 不同光照強度對甜瓜植株的生長發(fā)育影響顯 著 P 0 05 其中T3處理 480 mol m 2 s 1 最適宜甜瓜植株生長 株高增長量最大 為180 67 cm 節(jié)間距增長 量達到7 7 cm 莖直徑為12 7 mm 節(jié)數(shù)為33 關(guān)鍵詞 植物工廠 光照強度 甜瓜 生長 中圖分類號 S652 文獻標志碼 A 甜瓜為葫蘆科一年生蔓生植物 多呈球形 橢 圓形或棒狀 皮色為白 黃 綠或兼有各種斑紋 含 有可溶性糖 有機酸 維生素C等營養(yǎng)物質(zhì) 因汁多 味甜而深受消費者喜愛 1 我國是甜瓜生產(chǎn) 消費和 出口大國 據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織2020年統(tǒng)計 我國甜 瓜年播種面積38 78 萬hm 2 年總產(chǎn)量1 386 5 萬t 2 甜瓜是我國設施栽培的主要瓜類作物之一 在甜瓜 設施栽培中 塑料大棚和小拱棚栽培應用得最多 其次是日光溫室栽培 3 然而在甜瓜反季節(jié)設施栽 培中經(jīng)常遇到弱光逆境 弱光下甜瓜苗長勢較弱 花芽分化延遲 后期果實發(fā)育緩慢 果實糖分積累 受到抑制 落花 落果及畸形果現(xiàn)象嚴重 4 此外棚 內(nèi)的高濕環(huán)境容易造成細菌性角斑病和霜霉病等 病害 嚴重威脅植株的生長發(fā)育 5 人工光植物工 廠作為設施園藝的高效生產(chǎn)系統(tǒng) 可精準調(diào)控作物 生長適宜的溫 光 水 肥 氣等環(huán)境因子 為作物生 長提供有利條件 從而縮短生產(chǎn)周期 提高產(chǎn)量 實 現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn) 6 甜瓜喜充足而強烈的光 照 光照強度直接影響植株的生長狀況和養(yǎng)分分 配 不同光照強度對作物產(chǎn)生不同的生物學效應 作物對光的強弱變化的響應不同 國內(nèi)外學者對此 不斷地探究實踐 有研究表明光照強度降低使西葫 蘆幼苗生長受到抑制 幼苗株高明顯降低 7 也有研 究發(fā)現(xiàn) 在光強 光周期完全組合下 對生菜生長及品 質(zhì)最有利的光強 光周期組合為300 mol m 2 s 1 16 h 固定日積累光量150 mol m 2 s 1 最有利于生 菜生長 8 本試驗以甜瓜品種M147為研究對象 通 過植物工廠LED燈不同光照強度參數(shù)的調(diào)控 分析 光強對甜瓜生長的影響 篩選適宜甜瓜生長的最佳光 照強度 以期為植物工廠甜瓜栽培提供有效的參考 1 材料和方法 1 1 試驗地概況 試驗在寧夏園藝產(chǎn)業(yè)園植物工廠進行 植物 文章編號 1673 0747 2024 03 0034 05 收稿日期 2023 12 16 基金項目 寧夏回族自治區(qū)科技重大專項 2021BBF02024 國家重點研發(fā)計劃子課題專項 2021YFD1600302 3 作者簡介 王靜 1998 碩士研究生 主要從事設施蔬菜栽培研究 通信作者 吳龍國 博士 碩士研究生導師 主要從事設施園藝產(chǎn)品無損檢測研究 電子郵箱 wlg 引用格式 王靜 馬玲 田興武 等 植物工廠LED燈不同光照強度對甜瓜植株生長的影響 J 農(nóng)業(yè)科學研究 2024 45 3 34 38 DOI 10 13907 ki nykxyj 2024 03 012 第 3 期 王 靜等 植物工廠LED燈不同光照強度對甜瓜植株生長的影響 工廠白天溫度為26 35 夜間溫度為14 18 濕度為65 75 1 2 試驗材料 供試甜瓜品種為M147 甜瓜種子由寧夏泰金 種業(yè)有限公司提供 1 3 試驗設計 試驗于2023年3 5月在寧夏園藝產(chǎn)業(yè)園植物 工廠進行 采用營養(yǎng)液 山崎甜瓜配方 pH為6 5 7 0 種植 在前期確定最適宜光配比 7R 3B 5W 1UVa 的基礎上 設置不同LED燈光照強度 如表1 所示 1 4 指標測定方法 待甜瓜幼苗生長至五葉一心 測定植株株高 節(jié)間距 莖直徑 節(jié)數(shù) 葉綠素熒光參數(shù) 葉綠素含 量等指標 每個處理分別選擇3株植株測量 每7 d 測定1次 共測定6次 使用直尺測量株高 節(jié)間 距 使用游標卡尺測量莖直徑 1 4 1 葉綠素質(zhì)量比 采用便攜式葉綠素測定儀 SPAD 502 Plus 柯尼卡美能達 測定葉綠素質(zhì)量 比 測定時間為09 00 11 00 每個處理分別選取 3株植株 每株選擇3片無病蟲害 無生理病斑 無機 械損傷的葉片測定 取平均值作為測定終值 1 4 2 葉綠素熒光參數(shù) 使用上海澤泉科技股份 有限公司生產(chǎn)的Micro PAM多通道連續(xù)監(jiān)測熒光 儀測定最大量子產(chǎn)量 F v F m 實際光合量子產(chǎn)量 Y 和光合電子傳遞速率 ETR 光化學淬滅 系數(shù) qP 和非光化學淬滅 NPQ 等熒光參數(shù) 測 量前暗適應20 min 每個處理重復3次 9 1 5 試驗數(shù)據(jù)分析 試驗結(jié)果以平均值 標準差表示 利用SPSS 20 0軟件進行方差分析 利用Origin 2022軟件繪制 圖形 利用隸屬函數(shù)法進行綜合評價 10 隸屬函數(shù)公式 R X i X i X min X max X min 式中 X i 為第i個活性物質(zhì)的測定值 X max 和X min 分別 為對第i個活性物質(zhì)測定的最大值 最小值 2 結(jié)果與分析 2 1 不同光照強度對甜瓜株高生長變化的影響 各處理株高的變化趨勢如圖1所示 隨著時間 的推移 各處理的株高均呈遞增趨勢 各處理之間 差異顯著 P 0 05 第7天到第21天株高增長幅 度較小 說明植株長勢緩慢 生長高峰期出現(xiàn)在第 28天之后 第35 42天時T3的株高顯著高于其他處 理 株高分別為98 67 180 67 cm 表明在35 42 d 時植株長勢最好 T5的株高低于其他處理 僅高于 CK 在甜瓜生長高峰期的第35 42天時其株高分別 為69 67 115 00 cm 在第35 42天時 T3的株高與 T1 T5 CK的差異顯著 其株高分別是CK的3 32 倍 4 23倍 T2的株高與T1 T3 T5 CK的株高差 異顯著 其株高分別是CK的2 82倍 3 80倍 2 2 不同光照強度對甜瓜植株節(jié)間距生長變化的 影響 由圖2可知 各處理植株的節(jié)間距隔周增長量 差異顯著 P 0 05 節(jié)間距的生長高峰期主要出現(xiàn) 在第21天之后 第7天到第14天植株節(jié)間距增長幅 度較小 植株長勢緩慢 到第21天 T1 T2 T3 T5 之間節(jié)間距差異不顯著 但與T4 CK的節(jié)間距差異 顯著 到第35天 T3的節(jié)間距與其他光照強度處 理的差異顯著 到第42天 T2 T3的節(jié)間距與T5 CK的差異顯著 表1 不同光照強度下甜瓜生長發(fā)育試驗設計 處理 T1 T2 T3 T4 T5 CK 光照強度 mol m 2 s 1 300 420 480 540 600 360 光配比 7R 3B 5W 1UVa 光照時間 h 12 注 R為紅光 B為藍光 W為白光 UVa為紫外光 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 株 高 c m nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull T1 nullnull nullnull nullnull T2 nullnull nullnull nullnull T3 nullnull nullnull nullnull T4 nullnull nullnull nullnull T5 nullnull nullnull nullnull CK a a a aaa ab ab a ab ab b a a a aa b a a a a a b b abab a b c bc ab a bc c d 第7天 第14天 第21天 第28天 第35天 第42天 時間 圖1 不同光照強度對甜瓜株高增長量的影響 35 第 45 卷 農(nóng) 業(yè) 科 學 研 究 2 3 不同光照強度對甜瓜植株莖直徑變化的影響 如圖3所示 T3的莖直徑在第7 14 21 42天與 CK及其他處理的莖直徑差異顯著 其值分別為 5 56 7 28 8 09 12 70 mm 在第28 35天 T3的莖 直徑與CK的差異顯著 分別比CK高58 2 72 0 T2的莖直徑在第7 21 28天與CK的差異 不顯著 而在第14 35 42天與T1的差異不顯著 2 4 不同光照強度對甜瓜植株節(jié)數(shù)變化的影響 各處理植株節(jié)數(shù)的變化趨勢如圖4所示 隨著 時間的推移 各處理的植株節(jié)數(shù)均呈遞增趨勢 各 處理的隔周增長量差異顯著 P 0 05 第7天到 第28天 T1 T2 T3的節(jié)數(shù)增長幅度較小 說明植 株長勢緩慢 其生長高峰期出現(xiàn)在第35 42天 而 T4 T5 CK的生長高峰期出現(xiàn)在第28天 T3的植 株節(jié)數(shù)在第35天時與其他處理差異顯著 其值為 22 比CK高72 8 第42天 T5的植株節(jié)數(shù)與T1 T2 T3 T4的差異顯著 2 5 不同光照強度對甜瓜葉綠素熒光參數(shù)的影響 不同光照強度對葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響 如表2所示 T3的葉綠素熒光參數(shù)Y 與CK的 差異顯著 NPQ與T1 T2 CK的均差異顯著 P0 05 僅與CK之間差異顯著 P 0 05 其平均值分別為12 18 4 27 10 8 6 4 2 0 節(jié) 間 距 c m nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull T1 nullnull nullnull nullnull T2 nullnull nullnull nullnull T3 nullnull nullnull nullnull T4 nullnull nullnull nullnull T5 nullnull nullnull nullnull CK a a a aa a a abab ab b a a a a b a a a a a ab ab b a 第7天 第14天 第21天 第28天 第35天 第42天 時間 ab b a ab a ab a a a b b 圖2 不同光照強度對甜瓜植株節(jié)間距增長量的影響 14 12 10 8 6 4 2 0 莖 直 徑 c m nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nu