不同光照、播量和根系温度对工厂化水稻育秧的影响

摘要

水稻（Oryza sativa L.）是我国主要粮食作物之一，机械化插秧是水稻生产的关键技术手段。实现水稻机械化插秧，育秧是关键，秧苗素质直接影响水稻的机插秧质量。由于南方水稻育秧期，阴雨天气出现几率高，容易造成地表土壤温度低、光线弱等现象，不利于水稻秧苗的正常生长，严重时会影响水稻秧苗的插秧时间和机插质量，直接影响水稻产量。因此，改变现有的农户大棚育秧方式，开发一种人工调控生长环境、提高秧盘育秧质量和适宜规模化育秧生产的新型育秧方式，对于促进水稻生产标准化、产业化、规模化发展具有重要意义。利用人工光型密闭式植物工厂技术探明水稻秧苗生长发育与环境要素之间的动态关系，可以通过调节育秧环境提高水稻秧苗的素质。为此，本文在人工光型密闭式植物工厂中开展了光环境、播量和根系温度对水稻秧苗生长发育的影响研究。
　　以水稻品种南粳5055作为试验材料，在以LED为人工光源的密闭式植物工厂中育秧环境温度为28±1℃、相对湿度为70±5％、CO2浓度为550 umol mol-1的环境条件，先后设置了不同光密度、光谱分布、播量和根系温度试验。
　　主要研究结果如下:
　　1.本试验研究了光密度对水稻秧苗生物量和生长代谢的影响。结果表明:水稻秧苗株高、生物量、壮苗指数、根系活力随着光密度增加而增大;叶绿素含量随光密度增加而减小;秧苗生物量和净光合速率随光密度增加呈先增大后减小的趋势，且净光合速率与可溶性糖、可溶性蛋白含量变化呈正相关。光密度320μmol m-2 s-1的红蓝LED光谱下秧苗生长健壮，且生物量积累较多，是工厂化育秧适宜的光密度。
　　2.在优选LED光密度的基础上，本试验进一步探讨了LED光谱对水稻秧苗生长的影响。结果表明:光谱分布处理的秧苗株高、叶面积、鲜重、干重、可溶性糖和可溶性蛋白含量都大于CK（白光）处理。1R1B处理的秧苗株高、地上部鲜重、SOD活性都显著小于2R1B处理;在2R1B处理的基础上添加短波红光和绿光，秧苗的茎粗、白根数、叶面积、SOD、APX、GR活性等指标都大于2R1B处理;R1BR2处理的鲜重、干重、可溶性蛋白等指标都大于R1BR2G处理。水稻秧苗偏好红光，且添加短波的红光或绿光有利于秧苗生长，生物量积累较多，秧苗长势较好。
　　3.在优选LED光谱能量组合光源的基础上，探讨了播量对水稻秧苗生长的影响。结果表明:随着播量增加，秧苗茎粗、叶面积、根活力、叶绿素含量和净光合速率均呈下降的趋势，播量过大并不适合秧苗群体生长。播量80 g/盘的秧苗生长健壮，生物量积累多，是水稻育秧适宜的播量。
　　4.在优选LED光谱能量分布和播量的基础上，探讨了根系温度对水稻秧苗生长的影响。结果显示:根系增温的秧苗生长明显好于不增温对照;随着根系温度增加，秧苗的茎粗、叶面积、根系活力、叶绿素含量和净光合速率都呈先增加后下降的趋势，说明过高的根系温度并不适合秧苗生长，其中28℃处理表现最好。在环境温度低于28℃时，增加根系温度可改善秧苗形态建成，增强根系活力，提高秧苗生物量积累，秧苗生长健壮，有利培育壮苗。
　　综上所述，水稻工厂化育秧适宜的人工光可控环境为光密度为320μmol m-2 s-1、光谱为红蓝红复合光、播种量80g/盘和根系温度28℃。利用该人工光型密闭式植物工厂的环境控制技术将能有效地提高水稻工厂化育秧的秧苗素质。

目录

声明

缩略词表

摘要

第一章 文献综述

1 光谱分布对植物生长的影响

2 光密度对植物生长的影响

3 播量对植物生长的影响

4 根系温度对植物生长的影响

5 LED光源在植物工厂中的研究进展

6 工厂化水稻育秧的前景与展望

7 研究的目的与意义

参考文献

第二章 光密度对水稻秧苗生长的影响

1 材料与方法

1．1 实验材料与培养环境

1．2 光谱能量处理

1．3 生长形态指标测定

1．4 数据分析

2 结果与分析

2．1 光密度对水稻秧苗形态指标的影响

2．2 光密度对水稻秧苗生物量的影响

2．3 光密度对水稻秧苗光合色素的影响

2．4 光密度对水稻秧苗净光合速率的影响

2．5 光密度对水稻秧苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响

3 结论与讨论

参考文献

第三章 光谱分布对水稻秧苗生长的影响

1 材料与方法

1．1 材料和光处理

1．2 测定项目与方法

1．3 数据整理与分析

2 结果与分析

2．1 光谱分布对水稻秧苗形态指标的影响

2．2 光谱分布对水稻秧苗生物量的影响

2．3 光谱分布对水稻秧苗叶片的光合色素含量的影响

2．4 光谱分布对水稻秧苗可溶性糖和可溶性蛋白的影响

2．5 光谱分布对水稻秧苗叶片酶系活性的影响

3 讨论与结论

参考文献

第四章 播量对水稻秧苗生长的影响

1 材料与方法

1．1 水稻品种和生长环境

1．2 播量试验设置

1．3 生长形态指标测定

1．4 数据整理与分析

2 结果与分析

2．1 播量对秧苗株高和叶龄的影响

2．2 播量对秧苗形态指标的影响

2．3 播量对水稻秧苗生物量积累的影响

2．4 播量对水稻秧苗光合色素含量的影响

2．5 播量对水稻秧苗叶片净光合速率的影响

3 讨论与结论

参考文献

第五章 根系温度对水稻秧苗生长的影响

1 材料与方法

1．1 供试根系

1．2 水稻品种及幼苗培养

1．3 根系温度试验设计

1．4 测量项目及方法

1．5 数据分析

2 结果与分析

2．1 根系温度对水稻秧苗地上部生长的影响

2．2 根系温度对水稻秧苗根系生长的影响

2．3 根系温度对水稻秧苗根冠比和壮苗指数的影响

2．4 根系温度对水稻秧苗光合作用的影响

3 讨论与结论

参考文献

第六章 全文讨论

1 不同光谱能量分布对水稻秧苗生长的影响

2 播量对水稻秧苗生长的影响

3 根系温度对水稻秧苗生长的影响

4 今后的研究设想

全文结论

论文创新点

致谢

硕士研究生期间发表的论文