光环境对蕹菜生长、产量及品质的影响

发布时间：2020-11-01 02:40

　　 植物工厂是人工控制作物生育环境以实现作物周年连续生产的高效农业系统,其主要特征之一就是利用人工光源实现对光环境的智能控制。发光二极管(Light Emitting Diodes,LEDs)作为植物工厂重要人工光源之一,主要通过光质、光强和光周期实现对植物工厂光环境的调控,增强作物对光能的利用效率,进而提高其产量和品质。目前关于光照单一因素对叶类蔬菜产量和品质影响的研究已有报道,且多集中于生菜,而关于植物工厂条件下光环境综合调控蕹菜光合特性及产量和品质影响的研究则较少。因此,本试验以LED为光源,研究了植物工厂条件下光质、光强和光周期对水培蕹菜的光合特性、生长发育、营养元素吸收及产量和品质的影响,以期为植物工厂蕹菜栽培及光环境利用提供一定参考依据。主要结果如下:1.与对照白光相比,红蓝组合光更有利于蕹菜生长、产量和营养物质积累;且随着红光比例的增加,植株单株产量和净光合速率显著升高,而根系活力和K含量却显著降低。当红蓝光质配比为2:1时,蕹菜Vc、可溶性蛋白、总酚、类黄酮等含量显著高于其他处理,且硝酸盐含量最低,产量较高,品质较好。2.一定范围内,随着光强的增加,蕹菜生物量和营养物质含量显著提高。光强为400μmol·m~(-2)·s~(-1)时蕹菜单株产量、净光合速率、Rubisco活力和PSII活性最高;而450μmol·m~(-2)·s~(-1)处理下蕹菜净光合速率降低,qP升高,说明光强过高导致了光系统热耗散的增加进而降低了光化学效率。此外,400μmol·m~(-2)·s~(-1)处理可以显著提高蕹菜Vc、总酚、类黄酮、花青素含量,具有较高的营养价值。3.与其他光周期处理相比,对照光周期为12h/12h的处理显著提高了蕹菜光合特性和PSII性能,且蕹菜可溶性蛋白、Vc、总酚等品质显著增高。当光照时间超过12 h时,其单株产量、净光合速率、ΦPSII增幅均减小,部分品质略有降低,且栽培成本提高,不利于植物工厂高效优质栽培。
【学位单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S645
【部分图文】：

山东农业大学硕士专业学位论文93结果与分析3.1不同光质配比对蕹菜生长、产量及品质的影响3.1.1对蕹菜形态指标的影响由图1和表2可得，随着红光比例增加，植株呈现逐渐增高的趋势，且在T6处理下达到最高，T1处理则最低；而茎粗则呈现先增加后降低的趋势，说明随着红光比例的增加植株明显徒长，其中，T3处理下蕹菜茎粗最大，T5处理最低，且除T3茎秆明显增粗外，其余各处理之间差异则不显著；与CK1相比，各处理下蕹菜的叶片数、叶面积和单株产量均显著增加，其中，叶片数以T1处理最多，叶面积则以T2处理最大，单株产量以T6处理最高。图1不同光质对蕹菜生长形态的影响Fig.1Effectsofdifferentlightqualitiesongrowthmorphologyofwaterspinach表2不同光质对蕹菜生长的影响Table2Effectsofdifferentlightqualitiesongrowthofwaterspinach处理Treatments株高Plantheight（cm）茎粗Stemdiameter（mm）叶片数Leafnumber（片）叶面积Leafarea（cm2）单株产量Yieldperplant（g）CK139.833±0.764b9.577±0.095b16.333±0.577d291.357±10.877c30.077±1.199cT129.433±1.102d9.688±0.463b21.333±0.577a369.490±6.947a32.350±1.222bT231.400±0.794d9.840±0.257b21.000±1.000a371.020±17.758a32.620±1.145bT334.300±0.755c10.503±0.202a20.000±1.000ab361.293±8.424a31.943±0.715bcT439.500±1.500b9.282±0.388b19.333±0.577b362.897±10.447a34.770±1.084aT541.067±1.365a9.210±0.385b19.000±1.000bc354.640±10.367a35.193±0.680aT641.900±0.854a9.225±0.108b17.667±0.577cd319.400±14.115b35.993±1.461a注：同列不同字母表示差异达显著（P＜0.05），下同。Note:Differentlettersrepresent

植物工厂条件下光环境对蕹菜光合特性及生长发育和品质的影响10积累。表3不同光质对蕹菜生物量积累的影响Table3Effectsofdifferentlightqualitiesonbiomassaccumulationofwaterspinach处理Treatments鲜物质量Freshmatter干物质量Drymatter地上部Overgroundpart（g）地下部Undergroundpart（g）地上部Overgroundpart（g）地下部Undergroundpart（g）CK126.040±1.021b4.037±0.196d1.112±0.052d0.421±0.021dT126.703±1.265b5.647±0.045a1.122±0.077d0.543±0.014aT227.580±1.273b5.040±0.241bc1.415±0.059c0.490±0.020bT327.250±0.655b4.693±0.067c1.535±0.077bc0.456±0.020cT429.620±0.992a5.150±0.157b1.576±0.071b0.517±0.021abT530.293±0.633a4.900±0.364bc1.752±0.056a0.513±0.014abT631.007±1.284a4.987±0.207bc1.849±0.086a0.510±0.023ab3.1.2对蕹菜根系活力的影响由图2可知，与对照相比，红蓝光质处理明显增加了蕹菜根系活力，且随着红光比例增加，植株根系活力逐渐降低，其中以T1处理最高，T2和T3次之，CK1最低，说明蓝光比例高更有利于蕹菜根系的发育。图2不同光质对蕹菜根系活力的影响Fig.2Effectsofdifferentlightqualitiesonrootactivityofwaterspinach3.1.3对蕹菜光合特性的影响3.1.3.1对光合色素含量的影响由表4可知，随着红光比例的增加，蕹菜叶绿素a、b和总叶绿素含量呈现先增加后降低的趋势，其中，以T5处理下叶绿素a含量最高，T4处理下叶绿素b和总叶绿素

植物工厂条件下光环境对蕹菜光合特性及生长发育和品质的影响12图3不同光质对蕹菜Rubisco活性的影响Fig.3EffectsofdifferentlightqualitiesonRubiscoactivityofwaterspinach3.1.3.4对光响应曲线的影响不同光质处理下蕹菜的光合速率-光响应曲线变化趋势相似，均呈现先快速增长而后逐渐平缓的趋势。弱光下各处理间差异不显著，当光强约为200μmol·m-2·s-1，开始出现差异，T5处理下的净光合速率增长最快，当光强接近1400μmol·m-2·s-1时，净光合速率出现饱和现象，且达到饱和时最大净光合速率依次为T5>T6>T4>T2>T3>T1>CK1。T5处理的Amax最高，其余依次为T6>T2>T4>T3>T1>CK1，且各处理之间差异显著。AQY则以T处理6最高，T4和T5次之，CK1最低（图4，图5）。图4不同光质对蕹菜光合-光响应曲线的影响Fig.4Effectsofdifferentlightqualitiesonphotosyntheticlight-responsecurveofwaterspinach
【参考文献】

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本文编号：2864906