植物工厂内日光总量对番茄和黄瓜育苗的影响

摘要

因具有环境可控、无菌无虫、空间利用率高和生产效率高等优点，利用全人工光植物工厂进行植物栽培受到人们的广泛关注。蔬菜秧苗具有株型小、周期短和对环境敏感等特点，适合在全人工光利用型植物工厂中栽培。但是全人工光利用型植物工厂耗能较大，其中人工光源是其主要的能耗来源之一。探究合适的育苗光照参数，不仅可以提高秧苗质量，还可以节省能耗。日光总量（DLI，Daily Light Integral）是指植物一天用于光合作用的光的积累量，是 24 h 内光照强度和光照时间的乘积，单位为mol·m-2·d-1。试验分两部分进行，试验一设置一定的DLI梯度，分别对番茄和黄瓜幼苗进行处理，研究不同DLI对番茄、黄瓜幼苗生长发育的影响，筛选出在全人工光条件下，番茄、黄瓜幼苗最适的DLI；试验二在各自最适DLI条件下，探究不同光照强度和光照时间对番茄、黄瓜幼苗的影响，进一步确定各自适宜的光照强度和光照时间。研究结果如下：　　1.番茄育苗DLI研究：　　（1）根据试验结果筛选出番茄育苗最优DLI约为13.1 mol·m-2·d-1。不同DLI条件下，番茄幼苗的生长形态存在差异。在一定范围内提高DLI有利于番茄幼苗的形态建成和生长发育，约为13.1 mol·m-2·d-1的DLI条件下有较大生物积累量和较优质的秧苗质量。生理指标方面，可溶性糖随 DLI 的升高而升高，但可溶性蛋白却在较高的DLI下逐渐降低。根系活力随DLI的升高呈先上升后下降的趋势，于11.5 mol·m-2·d-1处达到最大值。提高DLI一定程度上提高了抗氧化酶的活性，光合色素含量有下降的趋势。移栽后开花统计结果显示，DLI在11.5～14.3 mol·m-2·d-1范围内花的发育良好。　　（2）在最优 DLI（13 mol·m-2·d-1）条件下，筛选出育苗适宜光照强度约为200～230μmol·m-2·s-1，光照时间约为16～18 h。低光强+长时长组合的两个处理（T1和 T2）更有利于番茄幼苗生物量的积累，具有较高的壮苗指数，叶片较厚。生理指标方面，可溶性蛋白在低光强+长时长的处理下具有较高的水平。低光强+长时长处理的各光合色素含量较高，PSII（光系统Ⅱ）活性较高，有较高的光化学效率。　　2.黄瓜育苗DLI研究：　　（1）筛选出黄瓜育苗最优DLI约为6.4 mol·m-2·d-1。DLI的升高促进了黄瓜幼苗地下部的生长，抑制地上部的生长，使地下部生物量分配比率升高。同时干物率随DLI 的升高呈缓慢上升的趋势，黄瓜叶片的厚度先升高后保持稳定。生理指标方面，可溶性糖含量与 DLI 为正相关，可溶性蛋白在较高 DLI 条件下有下降的趋势。随着DLI的升高，SOD的活性呈上升趋势。在较低DLI条件下，叶绿素含量较高，且具有较低的叶绿素a/b值。后期田间开花情况发现，当育苗DLI为6.4 mol·m-2·d-1时，花的发育最好，因此选用6.4 mol·m-2·d-1为黄瓜育苗最优DLI。　　（2）在最优 DLI（6.4 mol·m-2·d-1）条件下，筛选出育苗适宜光照强度约为110～125μmol·m-2·s-1，光照时间约为14～16 h。低光强+长时长组合更有利于黄瓜地下部生长和全株干物质的积累，具有较高的壮苗指数，叶片较厚。生理指标方面，低光强+长时长处理的幼苗有较高的可溶性糖含量，PSII 活性较高，有较高的光化学效率。

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