LED红蓝光光强与刈割时间对黑麦草生长和产量的影响.pdf

nullnullnullnull 年 null 月 第 nullnull 卷 第 null 期 照明工程学报 nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull null LED 红蓝光光强与刈割时间对黑麦草 生长和产量的影响 陈艳琦 刘家源 刘文科 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室 北京 nullnullnullnullnullnull 摘 要 为在人工光植物工厂条件下生产黑麦草获得较高的投入产出比 本研究分别设置了 nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 五个光强梯度和在第 null null 第 nullnull null 和第 nullnull null 刈割三种刈割时间处理 比较了不同光强和刈割时间对其株高 分蘖 数 产量和鲜干比的影响 结果表明 不同光强下黑麦草的株高 分蘖数和产量存在显著差异 随着光强增加 分 蘖数和产量显著上升 鲜干比显著下降 当光强达到 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 后分蘖数 产量和鲜干比保持稳定 表 明 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 是黑麦草生产的较适光强 在刈割时间方面 随着刈割时间的延长 株高 分蘖数和产量 呈上升趋势 鲜干比降低 第 nullnull null 采收时株高 分蘖数和产量达到最高 鲜干比最低 本研究为黑麦草的人工光 植物工厂生产提供了参考 关键词 人工光 植物工厂 黑麦草 刈割 产量 中图分类号 nullnullnullnullnull 文献标识码 null DOI nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull Effects of LED ed and Blue Light Intensity and Cutting Time on the Yield of yegrass Lolium Perenne L nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull Key Laboratory of Energy Conservation and Waste Management of Agricultural Structures Ministry of Agriculture and ural Affairs Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing nullnullnullnullnullnull China Abstract nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull Key words nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull 通信作者 刘文科 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull 第 nullnull 卷第 null 期 陈艳琦等 nullnullnull 红蓝光光强与刈割时间对黑麦草生长和产量的影响 nullnull 引言 黑麦草 Lolium perenne nullnull 隶属于禾本科 具 有生长快 分蘖多 抗性强和营养价值高等优点 广泛引种栽培于全国各地 是一种干草和鲜草可食 且能青贮的优质牧草 nullnullnull 关于促进畜牧业高质量 发展的意见 指出 到 nullnullnullnull 年我国牛羊肉自给率保 持在 nullnullnull 左右 奶源自给率保持在 nullnullnull 以上 为 此 要健全饲草料供给体系 提高饲草自给率 需 要新型的栽培模式提高牧草产量 其中设施牧草作 为一种环境可控的生产模式 可实现周年和反季节 生产 能够为解决牧草缺口问题提供支持 null 其中 人工光植物工厂作为设施园艺发展的高级阶段 已 经用于芽苗菜 茎叶菜 药用植物和花卉等产品的 规模化生产 null 近年来也开展了关于牧草植物工厂 设施的一些研究 单华佳等 null 设计了在 nullnull null null 彩钢 房中可年生产 nullnull 茬新鲜玉米饲草的植物工厂设施 董微等 null 设计开发了种植紫花苜蓿的集装箱植物工 厂 在 nullnull null null 的有效栽培面积上单茬单位面积产量 约为 nullnull nullnull null null 但植物工厂内牧草生长适宜光强 和刈割方面的研究缺乏 nullnullnull 光在植物工厂起到了照明和为植物生长提 供能量的双重作用 其中红蓝光是植物光合作用吸 收的主要光源 影响植物的生长和物质代谢 null nullnullnull 光调控包括光强 光质和光周期等属性 其中 光强是影响光合作用和能源投入的重要影响因子 是应首要确定的环境因素 此前 我们研究发现 nullnullnull 白光 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下 黑麦草正常 生长并可以多次刈割 null 但适宜光强和刈割时间等 问题仍有待解决 因此 本研究在人工光植物工厂 环境下 以黑麦草为研究对象 探讨不同光强和刈 割时间对黑麦草生长和产量变化规律的影响 旨在 为生产实践中提供高效节能的光强参数和适宜刈割 时间 提高 nullnullnull 红蓝光下黑麦草的生长性能及产量 提供参考依据 1 材料与方法 1 1 试验材料与方法 黑麦草 剑宝 购于市场 使用 nullnull nullnull nullnullnull nullnull 的 nullnull 孔育苗穴盘播种 在中国农业科学院农业环境 与可持续发展研究所试验用人工光植物工厂中进行 栽培 植物工厂内温度为 nullnull null null null 相对湿度为 nullnullnull nullnullnullnull nullnull null 浓度为 nullnullnull nullnullnull nullnullnull 选用规格为 nullnull nullnull null nullnull nullnull 红蓝光组合面板灯 nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull 给予光照 面板灯安装在穴盘上方 nullnull nullnull 处 基质配比为草炭 null 珍珠岩 null 蛭石 nullnullnullnullnullnull 加蒸馏 水均匀混拌 调节含水量至 nullnullnull null nullnullnull 堆置 null null null null 待基质充分吸收水分后均匀装于穴盘中 每穴 播种 null 颗均一 颗粒饱满的种子 1 2 试验设计 nullnullnull 红蓝光组合面板灯中红灯波峰为 nullnullnull nullnull 蓝 灯波峰为 nullnullnull nullnull 红蓝比为 nullnull 试验共设 null 个光强梯 度 分别为 nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull nullnull null 光 周 期 光 照 时 段 为 null nullnull nullnull nullnull 本试验于 nullnullnullnull 年 null 月 null 日播种 播种后避光培养 nullnull null 再开面板灯 当植株长出第一 片真叶时向育苗托盘补充 nullnullnullnullnullnullnullnull 营养液 nullnull 三种刈割处理分别为 光照第 null null 和第 nullnull null 刈 割两次 光照第 nullnull null 和第 nullnull null 刈割两次 光照第 nullnullnull 刈割一次 分别用 nullnull nullnullnull nullnullnull 表示 留茬 高度为 nullnull null null nullnull null nullnull 刈割时取 null 穴植株 数出每 穴中每株植株的分蘖数计算平均分蘖数 称量鲜重 记为产量 使用直尺测量株高 而后用信封分装 置于 nullnull null 恒温烘干 称量干重以计算鲜干比 其 中 nullnull 和 nullnullnull 处理的株高和分蘖数仅统计第一次 刈割数据 产量和鲜干比为两次刈割的累计数据 1 3 数据统计与分析 使用软件 nullnullnullnull nullnull 采用单因素 nullnullnullnullnull 分析和 nullnullnull 检验 P null nullnull nullnull 进行方差分析和差异显著性 分析 采用 nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull null 软件制图 2 结果与分析 2 1 LED 红蓝光光强和刈割时间对黑麦草株高的 影响 光强和刈割时间显著影响了黑麦草的株高 图 null 第 null null 刈割时 nullnull 处理各光强下的株高差异显 著 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强 下黑麦草生长较慢 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下株高 显著较高 第 nullnull null 时 各光强处理下株高平均达到 nullnull nullnull 且无显著差异 当进一步延长光照时间达到 nullnull null 时 除 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull nullnull 照明工程学报 nullnullnullnull 年 null 月 光强下 株高均超过 nullnull nullnull 通过方差分析得到 不同光强处理下 株高均随着刈割时间的延长而升 高 各刈割时间处理的株高差异显著 光照 nullnull null 后 黑麦草株高的增长速度减慢 图 null 五种 nullnullnull 红蓝光光强下刈割时间对黑麦草株高的影响 nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 2 2 LED 红蓝光光强和刈割时间对黑麦草分蘖数 的影响 不同光强和刈割时间处理下 黑麦草的分蘖数 差异显著 图 null 当光强为 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 照 射 null null 时 黑麦草还未分蘖 光强增加分蘖增强 如 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强 nullnull 处理下有两穴中 null 株植株全部分蘖 显著高于 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 处理 第 nullnull null 时 不同光强下分 蘖数为 null nullnullnull null 之间 此时较第 null null 取样的差异更显 著 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强处理 分蘖数显著高于其他处理 光照时间延长 黑麦草持 续分蘖 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下分蘖数仍没有显著差异且显著高于其他处理 与株高变化相似 黑麦草分蘖数也随着光照时间延 长持续增加 null nullnullnull null 之间增长量高于 nullnull nullnullnull null 2 3 LED 红蓝光光强和刈割时间对黑麦草产量与 鲜干比的影响 将 nullnull 和 nullnullnull 处理两次刈割的产量累计 与 nullnullnull 处理的产量进行差异分析 图 nullnull nullnull 处理下 产 量随着光强增强持续上升 nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强间无显著差异 显著高于 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下的产量 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下的产量分别达到了 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下的 nullnull nullnull 和 nullnull nullnull 倍 nullnullnull 处 理下 nullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强间仍无显著差 图 null 五种 nullnullnull 红蓝光光强下刈割时间对黑麦草分蘖的影响 nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 异 产量最高的 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强与最低的 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强产量差异 nullnull nullnull 倍 当第 nullnull null 时 与 nullnull 和 nullnullnull 处理相似 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 处理间仍无显著差异 但不同光强 间的产量差异减小 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下产量仅 为 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下的 nullnull nullnull 倍 在相同的光 强光照下 累计 null 次刈割的 nullnull 处理产量均高于 nullnullnull 处 理 除 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强处理外 nullnull 和 nullnullnull 处理 均显著低于 nullnullnull 处理的产量 nullnull 和 nullnullnull 处理两次刈割的总产量与总干重相比 得到鲜干比 nullnullnull 处理一次刈割称量产量和干重后计 算鲜干比 将三个处理的鲜干比数据进行差异显著分 析 图 nullnull nullnull 处理下不同光强鲜干比数值为 nullnull nullnull null nullnullnull nullnull 高 光 强 的 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 处理显著低于低光强的 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 处理 当第 nullnull null 时 不同光强间 的 差 异 更 明 显 高 光 强 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 处理显著低于其他光强处理 nullnullnull 处理的鲜干比降低 不同光强下数值为 nullnull nullnull null nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下鲜干比仍未最高 值 显著高于 nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 光强下的鲜 干比 3 讨论 露天种植黑麦草高度一般小于 nullnull nullnull 在大棚 环境内可超过 nullnull nullnull nullnull nullnull 本研究中相同刈割时间 处理下黑麦草的株高差异不显著 但相同光强下 株高均随着种植时间的延长而显著提高 与光强相 第 nullnull 卷第 null 期 陈艳琦等 nullnullnull 红蓝光光强与刈割时间对黑麦草生长和产量的影响 nullnull 图 null 五种 nullnullnull 红蓝光光强下刈割时间对黑麦草产量和鲜干比的影响 nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull 比 刈割时间对株高的影响更明显 从增长率来看 第 null null 到第 nullnull null 植株快速长高 增速大于第 nullnull null 到 nullnull null 这可能是因为 一方面前期植株分蘖少 受 光均匀有利于光合作用的发生 生长后期叶片密度 增加 透光差可能降低了黑麦草的生长速度 另一 方面 可能受到生长空间高度的影响 分蘖数是牧 草最基本的形态学指标 黑麦草分蘖能力强 栽培 时间和光强的提升都能显著提高植株的分蘖能力 生长前期 nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 高光强有利于促 进分蘖 在整个生长期 nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 处 理的植株分蘖能力始终较强 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 低 光强分蘖能力最弱 这与高羊茅在弱光下分蘖数显 著减少 分蘖力降低的研究结果一致 nullnull nullnullnull 光照环境下 在一定范围内植物的产量随着 光强增强而升高 nullnull 不同刈割时间处理中 光强 nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 和 nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 处 理 虽然投入的光强都提升了 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 但 增长率降低了 且当光强为 nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnull 时 在不同刈割处理下始终无显著差异 由此可见 当光强超过 nullnullnull nullnullnullnull null nullnull null nullnul