夜間延時補光調(diào)控黃瓜幼苗形態(tài)研究.pdf

1、黃瓜是重要的設施蔬菜作物，在市場供應中占有重要地位，黃瓜的種植多采用育苗移栽。育苗是蔬菜生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)，幼苗的健壯程度直接關(guān)系到作物的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)等特性，培育壯苗是蔬菜生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。調(diào)節(jié)作物幼苗生長、抑制幼苗徒長、培育壯苗，對提高幼苗質(zhì)量、提高設施蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)，改善城鄉(xiāng)居民的生活水平有著重要的作用。調(diào)節(jié)幼苗形態(tài)的技術(shù)手段中光形態(tài)調(diào)節(jié)法節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟有效且簡單易行，能夠避免對作物幼苗的傷害。對光照調(diào)控技術(shù)進行研究、

2、制定植物幼苗形態(tài)調(diào)節(jié)光環(huán)境調(diào)控策略以及研制設計相應的光照調(diào)控系統(tǒng)對促進可控環(huán)境下育苗技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。明確補光光照對植物幼苗生長發(fā)育和幼苗形態(tài)的影響是利用光環(huán)境調(diào)控技術(shù)調(diào)節(jié)幼苗生長發(fā)育、研制設計光照調(diào)控設備的關(guān)鍵所在。目前關(guān)于光照對植物生長發(fā)育影響的研究主要集中在光照對光合作用的影響、光周期對植物開花和花芽分化的影響以及光質(zhì)對植物形態(tài)建成的影響等方面。要促進可控環(huán)境下育苗技術(shù)的發(fā)展，充分利用光環(huán)境調(diào)控技術(shù)調(diào)節(jié)幼苗生長發(fā)育，必須進一

3、步加強補光對植物形態(tài)影響的研究，明確夜間補光對植物幼苗生長發(fā)育和形態(tài)的影響，制定夜間補光調(diào)控幼苗形態(tài)策略，設計可根據(jù)植物生長狀態(tài)進行光強、光質(zhì)和光照時長調(diào)節(jié)的光照調(diào)控設備。
　　本文以黃瓜幼苗為研究對象，以調(diào)控幼苗形態(tài)為目的，利用人工光源對黃瓜幼苗進行夜間延時補光，選取適宜的夜間延時補光時長和光質(zhì)，分析不同生長階段黃瓜幼苗對夜間延時補光的響應，制定適于黃瓜幼苗形態(tài)調(diào)節(jié)的光照調(diào)控策略，設計適用于幼苗形態(tài)調(diào)控的光照調(diào)控設備。主要研究內(nèi)

4、容及結(jié)論如下:
　　(1)確定夜間延時補光調(diào)節(jié)黃瓜幼苗形態(tài)的最適光質(zhì)和補光時長，使用L1(70％R，30％B)、L2(80％R，20％B)、L3(90％R，10％B) L4(100％R)4種發(fā)光二極管(LED)光源對黃瓜幼苗進行2h(19:00-21:00)、4h(19:00-23:00)和6h(19:00-1:00)時長的夜間延時補光，以無延時補光為對照，研究了夜間延時補光對黃瓜幼苗形態(tài)的調(diào)節(jié)，并利用綜合評價法分析了夜間延時補光

5、對幼苗形態(tài)的影響。結(jié)果表明:夜間延時補光時長和補光光質(zhì)對黃瓜幼苗苗高、莖粗和下胚軸長度的交互影響極顯著，對幼苗壯苗指數(shù)的交互影響顯著;夜間延時補光時長對黃瓜幼苗苗高、下胚軸長度和全株干質(zhì)量的影響極顯著，對幼苗壯苗指數(shù)的影響顯著;夜間延時補光光質(zhì)對幼苗莖粗、下胚軸長度和根冠比的影響顯著，對幼苗葉面積、葉綠素含量、全株干質(zhì)量、苗高、下胚軸長度以及壯苗指數(shù)影響極顯著。夜間延時補光4h黃瓜幼苗綜合質(zhì)量最佳，L2光質(zhì)夜間延時補光黃瓜幼苗綜合質(zhì)量最

6、佳，而L4光質(zhì)夜間延時補光可顯著促進黃瓜幼苗葉面積的增大。
　　(2)研究分析不同生長階段黃瓜幼苗形態(tài)對夜間延時補光的響應，利用L2(80％R，20％B)、L4(100％R)和L5(100％B)3種LED光源對黃瓜幼苗進行4h的夜間延時補光，以無夜間延時補光為對照，研究子葉期、一葉期、二葉期和成苗期幼苗對夜間延時補光的響應。結(jié)果表明:子葉期L2和L4光質(zhì)夜間延時補光可促進子葉面積增大，L5光質(zhì)抑制幼苗徒長;一葉期3d葉齡時L4和L

7、5光質(zhì)夜間延時補光可抑制幼苗下胚軸伸長、促進幼苗莖粗增加，8d葉齡時L4光質(zhì)夜間延時補光可促進幼苗子葉面積和葉面積的增加、抑制下胚軸伸長;二葉期18d葉齡和23d葉齡L4光質(zhì)夜間延時補光幼苗綜合質(zhì)量最佳;成苗期35d葉齡L2光質(zhì)夜間延時補光幼苗綜合質(zhì)量最優(yōu)。子葉期、一葉期L4光質(zhì)補光幼苗綜合素質(zhì)最佳，二葉期L4光質(zhì)補光幼苗綜合素質(zhì)最佳，成苗期L2光質(zhì)補光幼苗綜合素質(zhì)最優(yōu)。
　　(3)制定調(diào)節(jié)黃瓜幼苗形態(tài)的夜間延時補光策略，選取黃瓜

8、幼苗為試材，以下胚軸長、子葉面積、莖粗、葉面積、節(jié)長、干物質(zhì)量、葉綠素含量以及壯苗指數(shù)為指標，研究使用L2(80％R，20％B)和L4(100％R)兩種LED光源夜間延時補光4h對不同生長階段黃瓜幼苗形態(tài)的影響，利用Logistic曲線對葉面積增長速率進行擬合，依據(jù)幼苗對夜間延時補光的響應制定夜間延時補光策略，并根據(jù)夜間延時補光策略制定補光程序?qū)τ酌邕M行補光試驗。制定策略如下:子葉期和一葉期使用L4光質(zhì)夜間延時補光促進幼苗生長，二葉期使

9、用L2光質(zhì)延時補光促進幼苗生長，增加幼苗生長量，提高幼苗壯苗指數(shù)。依據(jù)補光策略程序?qū)τ酌邕M行的補光試驗結(jié)果表明，子葉期和一葉期幼苗質(zhì)量以L4光質(zhì)補光組最佳，成苗期幼苗質(zhì)量以子葉期和一葉期使用L4光質(zhì)補光，二葉期使用L2光質(zhì)補光組最佳，與補光策略預期結(jié)果一致。黃瓜幼苗形態(tài)調(diào)節(jié)夜間延時補光策略的制定為幼苗形態(tài)調(diào)節(jié)光照調(diào)控系統(tǒng)的設計提供了理論依據(jù)。
　　(4)設計研制了用于幼苗形態(tài)調(diào)節(jié)的光照調(diào)控系統(tǒng)，根據(jù)光照光質(zhì)、光強以及光照時間對幼苗

10、生長發(fā)育的影響，提出結(jié)合幼苗不同生長階段、特定光質(zhì)補光與定時長定量決策的精確補光方法，制定了依據(jù)作物生長階段、生長狀態(tài)和培育目標進行補光的光照調(diào)控算法。設計了基于機器視覺的幼苗形態(tài)檢測系統(tǒng)，以單片機為控制器，開發(fā)了光質(zhì)可調(diào)、可定時定量調(diào)控的LED光照調(diào)控系統(tǒng)，系統(tǒng)可依據(jù)對幼苗形態(tài)的檢測結(jié)果，判斷幼苗生長階段和生長狀態(tài)，根據(jù)設定的補光策略，確定補光光質(zhì)光量和時長，通過PWM調(diào)整LED輸出光質(zhì)光強，達到光照調(diào)控的目的。測試試驗結(jié)果表明，該系