大棚补光照明系统对常见农作物生长的研究——以番茄、生菜为例
光是人类和其他生物繁殖和开展活动所必需的能源。地球上几乎所有生命活动所需的能量都直接或间接来自阳光。植物会发生光合作用反应，这种反应可以将太阳传递的能量转换为化学能并将其存储在合成有机物中。除了提供自己的需求外，它们还提供其他异养生物，为地球上几乎所有生物提供生长发育和繁殖的能量。在太阳辐射的可见光中，红色和蓝色光谱是植物光合作用的重要能源。在植物的种植中，红色光是生物需求的第一位，其次是蓝光，当然，其他光质同样在植物的生长发育中起到关键作用，相互协调。照明条件随地理位置和时间的不同而变化，并且在城市地区更为具体。光照对植物的影响使它们能够长时间适应不同类型的光照条件。 中国的南部是季风区，且寒暖流气候经常在此汇合，从太平洋来的气团带有大量的水分遇到冷气团，导致中国南方地区降雨集中且持续时间长，对农作物的生长带来很不好的影响。尤其是没有充足的光照，相比于较传统的露天种植，植株容易受到天气因素的影响，在遭受恶劣天气时，农民往往损失惨重。为此，LED补光技术应用而生，如何解决因气候条件造成的农作物生长不良及不同农作物如何补光的需求迫在眉睫。 LED补光灯是一种新型补光光源，既往研究证明，农作物生长发育过程中，主要吸收的光为红光和蓝光，LED补光灯可以自由调控红光和蓝光的比例，针对不同的农作物进行最有效的补光。在农作物生长期间，它有助于分化多个侧枝和芽，加速根和叶的生长，提升农作物进行合成维生素以及碳水化合物的效率，同时减少生长所需要的时间。LED对于栽培农作物装置相关环境的实际应用结果显示，LED植物灯尤其合适在人造光控植物设施栽培环境中使用。 本文选取番茄和生菜作为实验材料，通过研究不同红蓝组合差异和不同红蓝LED光照强度对番茄幼苗的影响，以幼苗株高、根系发育、节间距、叶面积、叶绿素含量、光合速率等因素为评判标准。通过研究不同生长阶段对生菜进行光质的照射，以营养品质、叶绿素含量等指标为评判标准，研究LED补光对番茄和生菜生长前期的影响。 研究结果表明，在两种农作物生长前期进行最优补光，可以促进幼苗前期的生长发育，对根茎叶三部分中，不论是根系构型、茎直径、叶面积还是叶绿素含量等，都显著优于对照组。同时，LED补光组相较于传统补光，不仅降低了能耗，也为更优处理。 在南方多雨少阳的气候下，补光作为最常见的培育手段，LED光源在补光光源中有绝对的优势，其能耗相较于传统补光光源可以节能75%左右，在与传统光源相较下，LED光源对番茄幼苗的生理指标等都有明显的促进作用。其不同红蓝光质组合下，蓝：红=1∶1(BR11)与蓝∶红=3∶2(BR32)为最优搭配。在不同的LED光照强度下，200μmol·m-2·S-1至300μmol·m-2·S-1光照强度下，番茄幼苗的各个形态指标，营养指标最优。在对生菜的研究中发现，生菜在不同生长阶段所需的光照并不相同，在不同生长阶段合理搭配光质，可以促进生菜的各项生理指标达到最优，部分指标甚至可以达到饱和点。由此可见，不同的农作物所需要的光质，光强并不相同。本文以番茄和生菜为例进行研究，为LED的推广和科学的补光提供一些理论支持。
农作物;LED补光;生长发育;生理指标
山东理工大学
硕士
农业信息化
马骁轩
2020
中文
S123
2020-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）