不同蓝光强度连续供光对生菜形态建成、光合特性及营养离子吸收的影响

植物工厂光环境的优化调控是提高果蔬产量和品质最主要的途径,其中蓝光对植物的形态建成和光合特性均有显著的调控作用。本试验以‘Tiberius’生菜为研究对象,将一天24 h周期分为两个时段,时段一(H_(1))为18:00—次日10:00,时段二(H_(2))为10:00—18:00。H_(1)时段均给予光照强度为200μmol·m^(-2)·s^(-1),光质配比为红蓝4∶1的光照环境。在H_(2)时段设置了不同强度蓝光处理,分别为对照组(B0,无光)以及3个光处理组(B28、B60、B100),光照强度(μmol·m^(-2)·s^(-1))分别为28、60、100,调查不同蓝光强度连续供光下生菜的形态建成、光合特性以及营养离子吸收情况。结果表明:1)与B0相比,B28、B60和B100处理下的生菜株高和茎叶与水平面夹角均显著增加,叶片较为细长,蓝光强度越弱,变化效果越显著;2)与B0相比,B28、B60和B100处理下的叶片腹部气孔密度和叶片厚度均显著下降;3)不同强度蓝光处理均促进了叶绿素的增加,其中B60处理下的叶绿素含量增加最高;4)B28处理下的氮、镁、钾和铁含量增加最高,较B0分别增加18.2%、33.3%、65.9%和72.7%。因此,在植物工厂中,连续光照结合不同的蓝光补光强度,可以有目的地调控生菜的形态以及光合特性,有利于提高单位面积的栽培株数和产量。

不同绿蓝光比例对罗勒生长及其能源利用效率的影响

【目的】在红光(R,660 nm)保持定量的条件下,探究不同绿蓝光比例(G/B)对罗勒(Ocimum basilicum Linn.)生长、气孔特征、光合能力以及能源利用效率的影响,为植物工厂罗勒高效节能生产提供技术支撑。【方法】在植物工厂环境下,以罗勒为试验材料,将生长19 d的罗勒幼苗分别置于RB(R﹕G﹕B=8﹕0﹕8,设为对照处理)、RG1B7(R﹕G﹕B=8﹕1﹕7)、RG1B3(R﹕G﹕B=8﹕2﹕6)、RG1B1(R﹕G﹕B=8﹕4﹕4)、RG3B1(R﹕G﹕B=8﹕6﹕2)、RG7B1(R﹕G﹕B=8﹕7﹕1)和RG(R﹕G﹕B=8﹕8﹕0)7种不同光质组合处理中,光照强度设置为160μmol·m^(-2)·s^(-1),其中红光占50%,光照时间为16 h/d,光/暗期温度为25℃/23℃,相对湿度设定为65%,光期CO_(2)浓度设定为1000μmol·mol^(-1)。试验处理13 d后测量罗勒的光合作用参数,处理19 d后测量其生长指标、气孔特征以及能源利用效率。【结果】除RG1B3处理外,添加绿光处理比对照显著提升了罗勒的株高、叶面积和干鲜重,不同绿蓝光比例(G/B)处理的地上部干、鲜重分别比对照提高了19%—51%和26%—64%;但除RG处理外,不同G/B处理间的叶面积和干、鲜重差异不显著。低G/B处理(RG1B7)仅降低罗勒下层叶片反面的气孔密度,随着G/B的增大,下层叶片正面及上层叶片的气孔密度均降低。总体上,叶片氮含量随着G/B的增加而降低,叶片氮含量和气孔密度的降低导致罗勒的CO_(2)同化能力、光利用能力下降,降低程度总体上随着G/B的增加而增大。由于绿光LED的发光效率比蓝光低,总耗电量随着G/B的增加而增加,本试验中仅RG1B7处理比对照显著提高了25%的电能利用效率;除RG1B3处理外,不同G/B处理比对照提升了30%—57%的光能利用效率,提升程度在除RG外的不同G/B处理间无显著差异;与对照相比,RG3B1和RG处理提高了罗勒上层和下层叶片水分利用效率,其中RG3B1分别提高了58%和74%,RG分别提高了67%和90%。【结论】结合罗勒生长和能量利用效率数据可知,RG1B7处理可被认为是植物工厂罗勒生产较为适宜的光质组合。研究结果可为明确不同绿蓝光比例对罗勒生长、光合特性及能源利用效率的影响规律提供参考,也为完善植物工厂环境下罗勒高效节能生产光配方提供技术支撑。

光期湿度对植物工厂生菜干烧心及其营养品质的影响

【背景】近年来,植物工厂因具有可在垂直立体空间进行周年计划性、省力化和无农药、洁净安全生产等传统农业无可比拟的优势,在全球得到蓬勃发展。然而,由于植物工厂内叶菜生长速度较快,而新叶部位的蒸腾较弱等原因,较易发生干烧心,大幅降低叶菜外观和内在品质。【目的】研究光期不同湿度对水培生菜干烧心、生长及其营养品质的影响,优化预防或减缓生菜干烧心发生的植物工厂湿度环境参数,为防控生菜干烧心发生,提高植物工厂生菜品质和运行效益提供技术和理论支撑。【方法】选用在植物工厂环境下较易发生干烧心的‘Tiberius’生菜作为研究对象,在光环境、温度、二氧化碳等环境条件保持一致的情况下,使光期(16 h)各处理空气相对湿度分别维持在50%(RH50)、70%(RH70)和90%(RH90),暗期(8 h)各处理空气相对湿度保持一致为70%,湿度控制正负误差在5%以内。调查各处理组生菜干烧心发生情况、叶片光合参数、产量及营养品质的差异。【结果】与RH70和RH90相比:(1)RH50处理显著提高了生菜新叶中钙离子含量,降低了采收时干烧心发生率,并且随着相对湿度水平降低,干烧心的初次发生时间得到显著推迟;(2)RH50处理未对试验光强下生菜的净光合速率产生影响,但却显著增加了生菜气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度,促进了茎叶的钙离子运输;(3)RH50处理未显著降低生菜的总叶面积及茎叶鲜重,但却明显改善了生菜营养品质,使淀粉、抗坏血酸和可溶性蛋白的含量得到显著提高。【结论】植物工厂高湿环境是生菜干烧心频发的原因之一,通过合理降低湿度水平能够在不显著影响生菜光合能力及产量的情况下,有效减缓生菜干烧心的发生,提高生菜的外观和营养品质,增加其商品价值,保障植物工厂优质高效生产。

营养液铁源及铁素浓度对白菜型油菜育苗效果的影响

为筛选植物工厂环境下白菜型油菜育苗适用铁源并探究铁素浓度对油菜幼苗生长的影响,在铁素浓度2.8 mg/L下比较了EDDHA-Fe与EDTA-Fe这2种螯合铁的育苗效果;在优选铁源的基础上,设置3个铁素水平(0、2.8和5.6 mg/L)进行油菜育苗,重点调查油菜幼苗根系形态指标、根系活力、茎叶的形态指标以及活性铁含量等。结果表明:1)相同铁素浓度下,利用铁源EDTA-Fe培育的油菜茎叶中活性铁含量较EDDHA-Fe提升了12.6%,具有更高的根系活力;油菜对价格较为低廉的铁源EDTA-Fe的吸收利用效率较高;2)采用优选出的铁源EDTA-Fe进行油菜育苗,相较于2.8 mg/L铁素,铁素浓度为5.6 mg/L时培育的油菜幼苗根系表面积、根系分枝数和根系总长度均得到显著提高,幼苗叶面积提高29.1%,干物质积累量提高18.4%。油菜幼苗在无铁处理组中不能正常生长,侧根发育受阻,未发现二级侧根的形成。综上可知,油菜育苗工厂中铁肥选用EDTA-Fe效益高于EDDHA-Fe,在本试验所设置的环境温湿度及光照条件下,提高铁素浓度至5.6 mg/L更有利于油菜的生长。