我国设施蓝莓LED补光需求与技术对策_刘文科.pdf

第 期 中 国 照 明 电 器 年 月 产品与创新文章编号 我国设施蓝莓 补光需求与技术对策 刘文科 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 北京 农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室 北京 摘要 蓝莓是一种新兴的世界性多年生小浆果树种 果实营养价值高 品种丰富 设施反季节栽培效益高 我国设 施蓝莓生产面积逐年扩大 南方和北方均有大面积种植 设施盆栽基质栽培已成为发展方向 但是 受恶劣天气 阴雨雪雾霾 设施遮挡和保温措施的影响 设施蓝莓生产存在严重的光照不足问题 尤其是在冬春季节光照不足 导致的产量品质问题十分严重 补光是解决设施蓝莓光照不足的最直接方法 按照最佳光谱 适宜光强和光 周期的原则来制定补光方案 保证蓝莓光环境需求 高产优质提前上市 本文综述了我国设施蓝莓种植现状 分析 了光照不足的原因 提出了 补光方案设计原则 关键词 设施蓝莓 灯 补光 光强 光周期 中图分类号 文献标识码 作者简介 刘文科 研究员 博士生导师 主要从事设施园艺光温生理与调控工程技术研究 引 言 蓝莓 又名越橘 是一种世界范围内广泛种植的 小浆果类果树 为杜鹃花科越橘属多年生落叶或常绿 灌木果树 蓝莓耐寒性强 是适宜设施栽培且具有 极高经济价值 高营养价值的小浆果果树 种植的收 第 期刘文科 我国设施蓝莓 补光需求与技术对策 益极高 北美国家是世界蓝莓的发源地和主要产区 美国自 世纪初开始从野生蓝莓资源中进行选育工 作 年代美国首次进行商业性栽植 自美国率 先实现蓝莓商品化生产以来 中国 加拿大等 多个 国家相继引种栽培 已形成以美国 加拿大为主产区 欧洲 澳洲等国紧跟其后的蓝莓世界生产格局 我国 蓝莓研发始于 世纪 年代初 蓝莓树种的开发已 成为调整果树树种结构 提升果品产业层次的优选 现已遍布全国 蓝莓转色成熟过程中果实的颜色由绿色转为红 色继而呈蓝色 果皮上布满白色果粉 果肉酸甜适口 香气清爽宜人 口感极佳 蓝莓果中含有花色素苷 黄酮等多种多酚类生理活性物成分 其抗氧化活性较 高 具有促进视红素再合成 抗炎症 提高免疫力等生 理功能 蓝莓果种含有丰富的多酚类物质和抗氧 化物质及营养成分 具有较高的营养 保健和经济价 值 被赞誉为 浆果之王 水果皇后 和 美瞳之 果 联合国粮农组织将蓝莓列为人类五大健康食品 之一 蓝莓也被赞为 世纪前叶世界范围内最具 发展潜力的果树树种 蓝莓的品种较多 根据蓝莓的树体特征 果实特 点和区域分布 蓝莓品种可分为四大类 株高冠层和 花序果实形态差异明显 第一类 矮丛蓝莓 树体矮 小 抗旱能力较强 抗寒能力极强 第二类 高丛蓝 莓 包括南高丛蓝莓 北高丛蓝莓及半高型高丛蓝莓 类 南高丛蓝莓休眠期低温要求不高 主要品种有 奥尼尔等 北高丛蓝莓喜冷凉气候 抗寒能力较强 休 眠期低温要求严格 主要有蓝丰等 半高型高丛蓝莓 是高丛蓝莓与矮丛蓝莓的杂交后代 主要品种有北蓝 等 第三类 兔眼蓝莓 土壤适应性强 休眠期低温 要求不严格 主要品种有巨丰等 第四类 蔓越桔 主要品种有斯蒂芬等 我国设施种植面积较大的品 种为南高丛蓝莓 所需的蓄冷量小 易管理 产量高 同时 早熟品种要多于晚熟品种 较早上市可获得更 好的销售价格 近年来 早熟南高丛蓝莓品种越来越 多 早熟蓝莓品种以其上市早和市场价格高等优势 具有较大竞争力 我国设施蓝莓种植现状 蓝莓自 世纪 年代引入我国以来 历经了研 究阶段 规模化种植试验示范阶段和 年以后快 速发展阶段 我国蓝莓种植面积逐年增加 现在 形成了辽鲁地区 江浙地区和云贵地区等主产地 分 散种植遍及全国各地 李亚东等 将我国 蓝莓生产规划成以下 种类型的产区 依据地理区域 布局 采用露地和设施栽培相结合 实现了全国 月 中旬至 月中旬 个月的鲜果供应期 最北边是长 白山 大小兴安岭蓝莓产区 其次是辽东半岛 胶东 半岛蓝莓产区 再向南是长江流域蓝莓产区 最南 边是华南蓝莓产区 李亚东等 报道 年底全国蓝莓栽培面积 万 总产量 万 吨 其中 有 个省份的栽培面积超过 依 次为贵州 辽宁 山东 四川 安徽 云南 吉林 总产 量超过 万吨以上的省份已有 个省份 得益于其 特殊的地理气候优势和现代农业技术的应用 云南的 蓝莓种植业呈现爆发式增长 目前 云南蓝莓种植面 积约 万 产量 万吨 成为国内蓝莓鲜 果产量第一省 国际蓝莓组织发布的数据显示 年中国已成为全球最大的蓝莓生产国 位居第二的美 国蓝莓种植面积为 万 设施蓝莓补光需求分析 设施蓝莓补光需求 蓝莓为喜光和短日照植物 而且果实数量多 产 量大 束状生长 但叶片稀疏 因此对光照质量的要求 较高 但是 受太阳高度角 设施遮挡 恶劣天气和保 温措施的多重影响 设施蓝莓生产存在严重的光照不 足问题 尤其是在冬春季节 冬春季节设施蓝莓光照 不足产生的原因主要有 个方面 第一 冬春季节太 阳高度角 地球上某个地点太阳入射方向与地面夹 角 较小 垂直叶片阳光照射光强低 而且日光照时长 缩短 第二 设施棚膜和钢架结构等设施组件会遮挡 部分阳光射入 造成光斑和弱光照射 我国设施蓝莓 生产多在日光温室和塑料大棚中进行 棚膜及其污染 老化等问题造成透光率降低较多 第三 恶劣天气 阴雨雪雾霾等 削弱了光照强度和持续时长 第 四 保温措施导致光照时长缩短 北方冬春季为了保 持日光温室内温度缩短了保温被敞开时长 因太阳光 照时长缩短 光周期缩短常低于 综上 个原 因 设施蓝莓光照缺乏时常发生 尤其是我国北方和 冬季和春季 补光需求非常迫切 设施蓝莓光强需求分析 适宜光照是确保设施蓝莓优质高产 果实快速转 色和提前上市获得较高经济收益的关键环境因素 而 中国照明电器 年 弱光和光照时长不足将导致十分严重的产量品质问 题 首先 光照不足会减产 光照不足会导致冠层 叶片和果实光能截获量下降 光合速率降低 光合产 物下降 导致果实生长速率受到抑制 导致产量下降 其次 光照不足会影响品质和上市时间 绿色蓝莓果 实具有光合作用 光照强度和光照时长对促进果实内 品质物质合成代谢及转化具有重要价值 弱光条件 下 转色速率会下降 果实背光部位转色会滞后 影响 上市时间和口感 果实转色质量直接决定蓝莓的口 感 特别是糖酸比和花色苷含量 蓝莓果实质地均较 硬可耐储运 货架期长 均为适宜鲜食的优良品种 高丛蓝莓和半高丛蓝莓光补偿点和饱和点高 表 现出喜光特性 适宜栽植在阳光充足 无树荫遮盖的 地方 矮丛蓝莓和红豆蓝莓光饱和点和光补偿点低 对弱光的利用能力强 对强光的利用能力弱 净 光合速率则以半高丛蓝莓最高 高丛蓝莓次之 红豆 蓝莓最低 研究表明 兔眼蓝莓利用弱光能力强于高 丛蓝莓 最大净光合速率 表观量子效率均大于高丛 蓝莓 光饱和点和补偿点都很低 表明兔眼蓝莓的光 合能力和抗逆性较高丛蓝莓强 大量研究表明 兔眼蓝莓在各引种试点表现出较强的适应能力 半高丛越橘在全光照和半遮阴处理下光合作用 变化呈双峰曲线 存在光合午休现象 在全遮阴条件 下光合作用变化呈单峰曲线 兔眼蓝莓的净光合 速率随光强的减弱而减小 月对其进行 光强处理时 具有光合午休现象 在 光强下 光合午休现象消失 光强对蓝莓果实产 量和品质也有影响 闫静等 发现 遮阴降 低了 个蓝莓品种果实中可溶性蛋白及可溶性糖含 量以及果实中抗氧化物质含量 因此 设施蓝莓栽培 过程中要保证光照条件 保障其光合作用 实现优质 高产 设施蓝莓光质需求 设施蓝莓生长发育和果实品质形成对光质的响 应存在差异 王佳淇等 发现 补光促进了 越橘的生长发育 光质比为 的红蓝光对营养生长作 用较大 光质比为 的红蓝光对果实品质提升效果 好 单色的蓝光和红光促进了花青苷合成 绿光却降 低了相关基因的表达量 花青苷含量减少 紫外 光可以增加类黄酮含量 能够诱导花青苷生 成 此外 辐照提高了蓝莓果实中总酚和 花青苷含量 以及蓝莓幼果期和白果期可溶性糖及白 果期类黄酮含量 照射诱导蓝莓转色期果实 中总酚和花青苷的合成 相关酶活性升高 在生 产中 通过可见光和紫外光照射可以促进蓝莓生长发 育和果实品质形成 设施蓝莓光周期需求 蓝莓的花芽分化需要特定的光周期条件 一般品 种要求每天光照时间 左右 适当的光照时长可 以保障蓝莓正常的花芽分化质量 当蓝莓需冷量和需 热量达到生物学要求时 蓝莓高质量开花 更为重要 的是 蓝莓持续开花的潜力是高产的重要因素 这不 仅与光质有关 也和光强有关 除了花芽分化开花阶 段外 蓝莓对光周期需求不苛刻 因此 在蓝莓营养 生长阶段和果实膨大阶段光强和光周期需求应更高 一些 为蓝莓光合作用提供更多能量和时长 合成更 多光合产物 促进果实膨大和成熟转色 提早上市 获 得更高的经济收益 设施蓝莓 补光技术对策 补光灯设计 补光是解决设施蓝莓光照不足的最直接方 法 按照最佳光谱和适宜光强的原则来制定补光方 案 保证蓝莓光强和光周期需求 高产优质提前上市 补光灯设计是实现高效蓝莓补光的基础 补 光灯的设计原则总结如下 首先 适宜功率原则 适 宜的灯功率设计有利于降低成本 简化散热设计 减 轻重量 有利于悬挂 而且 适宜功率保证了光照强 度 达到有效补光目的 其次 适宜光谱原则 应按 照光谱性和专用性相结合的原则 选择适宜的光谱构 成 为蓝莓提供高效的补光光谱 再次 配置适宜的 控制装置 能够按需控制开闭灯时间 获得最佳的补 光时长 保证光周期的合理性 补光原则 补光原则包括以下几点 首先 光强适宜原 则 设施蓝莓补光是光合作用补光 不仅仅是光周期 补光 因此适当提高补光强度是必要的和可行的 其 次 精准照射原则 第三 光谱优化原则 第四 即插 即用原则 第五 光饱和点是反映植物在强光条件对 光能的利用 其值越高 说明该植物更易适应强光条 件 光补偿点是指光合作用中光合产物与呼吸作用 消耗相持平时的光强 暗呼吸速率表现了植物在无 光照的情况下的呼吸速率 即在暗条件下消耗光合产 物的速率 第 期刘文科 我国设施蓝莓 补光需求与技术对策 补光技术 补光方案包括 种 即 种补光策略 第 一 冠层上 补光技术 冠层上 补光技术是 指将 补光灯安装在冠层上部 通过照射冠层叶 片促进蓝莓光合的补光方式 为传统补光方法 第 二 冠层 立体补光技术 立体照明是针对传统 的单方位照明方式 顶部光照 提出的新兴的多方位 照明方式 是指在顶部光照的前提下 在植株冠层下 部 冠层侧部和冠层内部实施照明的一种组合集成照 明方式 冠层 立体补光技术是指在冠层上 补光技术的基础上 设置垂直 水平方向的双向 多向交叉补光的策略 高效地促进蓝莓光合作用 提 质增效 冠层 立体补光技术是新兴的补光方 式 充分利用了 光源冷光源特性 贴近叶片和冠 层进行照射 光效大幅度提高 设施蓝莓是最适合实 施 立体补光的果树品种 其次是设施樱桃 葡萄 等 同样 立体照明已在生菜 玫瑰花 大麻等植物人 工光栽培中得以应用 增产的效果明显 结 语 设施蓝莓是产值较高的新兴产业 发展前景广 阔 方兴未艾 设施蓝莓光照不足是全国性 局部时 段的共性问题 制约着蓝莓产量品质和上市时间 补光非常适合设施蓝莓光环境调控 节能高效 可从光谱 光强和光周期多角度提供适宜光环境 设 施蓝莓 补光产业初见端倪 伴随我国设施蓝莓 生产面积的逐年扩大 需求旺盛 市场规模在数十亿 元 亟待开发 目前 基于缜密研究结果的蓝莓补光 技术研究尚不丰富 补光效益研究与补光实践亟待共 同推进 相辅相成 共同助推我国设施蓝莓产业的提 质增效 参考文献 吴林 中国蓝莓 年 科学研究与产业发展 吉 林农业大学学报 顾姻 贺善安 蓝浆果与蔓越桔 北京 中国农业出 版社 李亚东 吴林 陈丹 等 引种蓝莓果实中维生素 氨基酸及无机元素含量 吉林农业大学学报 刘庆忠 朱东姿 王甲威 等 世界蓝莓产业发展现 状 中国篇 落叶果树 李炜 浅析中国蓝莓产业发展 林业调查规划 李亚东 裴嘉博 陈丽 等 中国蓝莓产业年度报告 吉林农业大学学报 李亚东 姜惠铁 张志东 等 中国蓝莓产业化发展的前 景 沈阳农业大学学报 社会科学版 李亚东 吴林 张志东 等 高丛 半高丛 矮丛越桔和红 豆越桔光合作用特性比较研究 果树科学 乌凤章 王贺新 陈英敏 等 我国蓝莓生理生态研究进 展 北方园艺 刘兆玲 温国胜 胡莉 个蓝莓品种光合特性的比较 研究 中国南方果树 吴思政 聂东伶 陈国华 等 蓝莓主要栽培技术及其在 湖南省的发展前景 湖南林业科技 董丽华 张春雨 李亚东 等 遮荫对半高丛越橘光合特 性的影响 东北农业大学学报 陈彦君 王德炉 郝加孝 等 遮阴对兔眼蓝莓光合特性 的影响 东北林业大学学报 闫静 王德炉 郝家孝 等 光照强度对贵州兔眼蓝莓果 实品质的影响 经济林研究 王佳淇 何莹钰 韦晓桐 等 补光组合对大棚越橘 生长发育的影响 园艺学报 温鹏飞 邢延富 牛铁泉 等 对葡萄果实发育过 程中黄烷醇类多酚积累及隐色花色素还原酶表达的影 响 中国农业科学 杨乐 杨俊枫 侯智霞 等 对不同发育时期离体 蓝莓主要果实品质及相关酶活性的影响 西北植物 学报 杨俊枫 史文君 杨乐 等 紫外光对 北陆 越橘转色果 花青苷积累 关键酶活性及其基因表达的影响 园 艺学报 刘文科 查凌雁 植物工厂植物光质生理及其调控 北京 中国农业科学技术出版社 下转第 页 第 期陈辉灿 灯具用电源导轨系统 工厂审核中确认检验要求浅析 合 中 和 要求 结 语 灯具用电源导轨系统安 全与电磁兼容认证规则 对于 工厂确认检验有 着具体的规定 特别是生产接合器和导轨的企业需要 仔细研读标准 做好每年的确认检验测试 另外 随着近年来强标的更新和推标的变化 每 个企业都需要时刻关注确认检验的测试标准变化和 测试要求变化 特别是灯具用电源导轨系统有区别 与 认证的灯具用电源确认检验要求 本文通过浅析 灯具用电 源导轨系统安全与电磁兼容认证规则 内容和对标准 灯具用电源导轨系统 要求进行 分析 让大家对灯具用电源导轨系统工厂确认检验有 一定的认识 希望相关国内企业重视和掌握标准法规 内容 这样能够有利于国内照明企业顺利通过 工厂年度监督审核 参考文献 中国质量认证中心 标志认证工厂质量保证能力 要求 中国质量认证中心 灯具用电源导轨系统安全与电磁 兼容认证规则 全国照明电器标准化技术委员会 灯具用电源导轨系 统 北京 中国标准出版社 全国照明电器标准化技术委员会 灯具 第 部分 一 般要求与试验 北京 中国标准 出版社 全国电气安全标准化技术委员会 外壳对人和设备的 防护 检验用试具 北京 中国 标准出版社 上接第 页