补光技术在蔬菜生产中的应用研究进展.pdf

中 中 国 国 瓜 瓜 菜 菜 2024 37 7 1 7 专题综述 收 稿 日 期 2023 09 27 修 回 日 期 2024 02 18 基 金 项 目 吉 林 省 农 业 科 技 创 新 工 程 CXGC2023RCG015 作 者 简 介 王 跃 荣 女 在 读 硕 士 研 究 生 研 究 方 向 为 瓜 类 遗 传 育 种 与 栽 培 E mail 1974897254 通 信 作 者 杨 贵 春 男 研 究 员 研 究 方 向 为 西 甜 瓜 育 种 与 栽 培 E mail 18643433081 汪 磊 男 研 究 员 研 究 方 向 为 西 甜 瓜 育 种 与 栽 培 E mail 13356629 地 球 上 的 生 物 绝 大 多 数 都 离 不 开 光 其 中 植 物 对 光 照 的 需 求 尤 为 明 显 光 对 植 物 的 生 长 发 育 具 有 特 殊 作 用 影 响 着 植 物 所 有 的 生 长 阶 段 1 光 照 是 植 物 生 长 发 育 的 必 备 条 件 之 一 也 是 设 施 农 业 的 一 个 基 本 要 素 光 照 不 足 使 蔬 菜 含 糖 量 降 低 产 量 下 降 抗 性 减 弱 贮 藏 和 运 输 过 程 中 容 易 衰 老 西 瓜 甜 瓜 光 照 不 足 会 导 致 植 株 瘦 弱 叶 片 变 黄 变 薄 变 软 茎 蔓 徒 长 引 起 大 量 落 花 落 果 2 但 是 光 照 过 强 也 有 危 害 番 茄 茄 子 和 辣 椒 在 炎 热 的 夏 天 受 强 烈 日 照 后 会 产 生 日 灼 病 不 能 进 行 贮 藏 3 光 的 强 度 光 质 模 式 均 匀 性 偏 振 和 相 干 性 均 影 响 植 物 的 产 量 和 品 质 在 北 方 冬 春 季 节 塑 料 大 棚 日 光 温 室 连 栋 温 室 等 设 施 中 太 阳 入 射 角 度 小 日 照 时 间 短 光 线 弱 以 及 受 到 恶 劣 天 气 影 响 时 自 然 光 无 法 满 足 植 物 对 光 的 需 求 进 而 导 致 植 物 生 长 不 良 随 着 设 施 农 业 的 发 展 使 用 人 工 光 源 控 制 光 环 境 的 照 明 技 术 在 苗 木 蔬 菜 花 卉 等 农 林 植 物 上 得 到 广 泛 应 用 植 物 补 光 灯 可 以 更 好 地 促 进 植 物 DOI 10 16861 ki zggc 202423 0631 补 光 技 术 在 蔬 菜 生 产 中 的 应 用 研 究 进 展 王 跃 荣 1 2 陈 鹏 宇 1 王 殿 发 1 杨 贵 春 1 汪 磊 1 1 吉林省农业科学院 长春 130033 2 吉林农业大学园艺学院 长春 130118 摘 要 北 方 冬 春 季 节 大 部 分 地 区 的 设 施 植 物 生 长 都 存 在 缺 光 问 题 塑 料 大 棚 日 光 温 室 连 栋 温 室 等 设 施 受 到 冬 春 天 气 环 境 影 响 时 自 然 光 无 法 满 足 植 物 对 光 的 需 求 导 致 植 物 生 长 不 良 是 造 成 作 物 减 产 绝 收 品 质 下 降 的 重 要 原 因 我 国 北 方 冬 春 季 节 气 温 低 日 照 短 光 照 是 工 厂 化 蔬 菜 育 苗 的 主 要 限 制 因 子 之 一 蔬 菜 幼 苗 及 嫁 接 苗 在 弱 光 环 境 下 易 出 现 弱 苗 徒 长 生 长 缓 慢 等 现 象 严 重 制 约 了 农 业 生 产 为 解 决 设 施 生 产 中 光 照 不 足 的 问 题 采 用 补 光 技 术 是 现 代 农 业 的 重 要 手 段 主 要 从 不 同 光 环 境 对 蔬 菜 幼 苗 生 长 的 影 响 及 冬 春 补 光 技 术 要 点 等 方 面 进 行 综 述 旨 在 为蔬菜育苗和生产提供技术支撑 关键词 蔬菜 补光技术 应用 中图分类号 S63 S64 文献标志码 A 文章编号 1673 2871 2024 07 001 07 Application research progress of supplementary light technology in vege tableproduction WANGYuerong 1 2 CHENPengyu 1 WANGDianfa 1 YANGGuichun 1 WANGLei 1 1 Jilin Academy of Agricultural Sciences Changchun 130033 Jilin China 2 College of Horticulture Jilin Agricultural University Changchun130118 Jilin China Abstract ThegrowthoffacilityplantsinmostareasofnorthernChinainwinterandspringhastheproblemoflightshort age When plastic greenhouses solar greenhouses multi span greenhouses and other facilities are affected by winter and spring weather natural light cannot meet the needs of plants for light leading to poor plant growth which is an important reasonforcropyieldreduction cropfailureandqualitydecline InwinterorspringseasonofnorthernChina thetemper ature is low and the sunshine is short Light is one of the main limiting factors for industrial vegetable seedlings Vegeta ble seedlings and grafted seedlings are prone to weak seedlings overgrowth and slow growth in low light environment which seriously restricts the agricultural production In order to solve the problem of insufficient light in facility produc tion the use of supplementary light technology is an important means of modern agriculture This paper mainly reviews the effects of different light environments on the growth of vegetable seedlings and the key points of winter and spring lightsupplementationtechnology aimingtoprovidetechnicalsupportforvegetableseedlingraisingandproduction Keywords Vegetable Supplementarylighttechnology Application 1中 国 瓜 菜 第37 卷 专题综述 中 国 瓜 菜 生 长 缩 短 育 苗 周 期 提 高 幼 苗 健 康 指 数 由 此 可 见 补 光 灯 对 植 物 生 长 发 育 有 显 著 的 促 进 作 用 笔 者 主 要 从 不 同 光 环 境 对 蔬 菜 幼 苗 生 长 发 育 的 影 响 及 冬 春 季 补 光 技 术 要 点 等 方 面 进 行 综 述 以 期 为 蔬 菜育苗和生产提供技术支撑 1 光环境对蔬菜生长的影响 光 环 境 包 括 光 质 光 强 光 照 时 间 和 光 照 分 布 合 理 控 制 光 环 境 同 时 注 意 光 照 的 方 向 和 均 匀 性 可 以 增 强 蔬 菜 对 光 能 的 利 用 率 进 行 正 常 的 生 长发育 进而提高 蔬菜 产量和品质 1 1 光质对蔬菜生长发育的影响 光 质 是 指 具 有 不 同 波 长 的 太 阳 光 谱 太 阳 辐 射 光 谱 中 波 长 为380 760nm 的 光 是 最 具 有 生 理 活 性 的 波 段 称 为 光 合 有 效 辐 射 在 此 范 围 内 的 光 对 植 物 生 长 发 育 的 作 用 也 不 尽 相 同 植 物 同 化 作 用 吸 收 最 多 的 是 红 光 红 光 不 仅 有 利 于 植 物 碳 水 化 合 物 的 合 成 还 能 加 速 长 日 照 植 物 的 发 育 提 高 叶 绿 素 含 量 蓝 光 促 进 蛋 白 质 和 有 机 酸 的 合 成 4 有 研 究 表 明 红 光 促 进 小 白 菜 的 细 胞 伸 长 生 长 对 茎 的 伸 长 有 促 进 作 用 提 高 赤 霉 素 含 量 5 658 nm 红 光 对 增 加 紫 叶 生 菜 紫 菘 及 紫 甘 蓝 3 种 蔬 菜 的 叶 长 叶 柄 长 度 胚 根 和 下 胚 轴 长 度 均 具 有 促 进 作 用 同 时 红 光 可 增 加 紫 甘 蓝 和 紫 叶 生 菜 的 叶 绿 素 类 胡 萝 卜 素 可 溶 性 总 糖 及 淀 粉 含 量 6 并 非 所 有 的 植 物 都 喜 好 红 光 657 1 nm 的 红 光 会 使 番 茄 根 系 生 长 受 阻 根 系 活 力 下 降 壮 苗 指 数 降 低 7 波 长 范 围 为 600 700 nm 的 LED 红 光 不 利 于 黄 瓜 植 株 生 长 降 低 叶 片 光 合 效 率 阻 碍 叶 片 和 叶 绿 体 发 育 并 且 延 迟 雌 花 开 放 时 间 8 峰 值 波 长 为 450 nm 的 蓝 光 最 有 利 于 蕹 菜 茎 的 增 粗 叶 和 根 可 溶 性 糖 含 量 的 积 累 9 585 nm 黄 光 不 利 于 人 参 叶 片 叶 绿 体 发 育 叶 绿 体 形 状 多 为 纺 锤 形 数 量 少 体 积 较 小 10 豌 豆 芽 苗 菜 在585nm 黄 光 处 理 下 下 胚 轴 显 著 增 长 芽 苗 菜 中 Na 含 量 显 著 提 高 有 利 于 提 高 芽 苗 菜 的 产 量 及 改 善 部 分 品 质 11 峰 值 波 长 为 530 nm 的 绿 光 有 利 于 蕹 菜 株 高 的 提 升 在 一 定 程 度 上 促 进 了 蕹 菜 根 可 溶 性 蛋 白 茎 维 生 素C 含 量 的 提 高 9 520nm 绿 光 可 提 高 番 茄 幼 苗 的 根 系 活 力 12 而 460 600 nm 绿光处理则抑制香蕉组培苗生长 13 光 质 是 影 响 植 物 光 合 作 用 的 重 要 因 素 植 物 进 行 光 合 作 用 的 器 官 是 叶 片 叶 绿 体 中 的 叶 绿 素 最 强 吸 收 光 波 区 有 两 个 叶 绿 素 与 类 胡 萝 卜 素 在 430 450 nm 蓝 吸 收 比 例 最 大 叶 绿 素 在 640 660 nm 红 吸 收 率 高 前 人 研 究 表 明 红 蓝 复 合 光 处 理 下 番 茄 幼 苗 的 净 光 合 速 率 蒸 腾 速 率 胞 间 二 氧 化 碳 浓 度 和 气 孔 导 度 均 有 显 著 提 高 14 红 光 有 利 于 番 茄 幼 苗 细 胞 伸 长 叶 绿 素 含 量 增 加 促 进 碳 水 化 合 物 等 干 物 质 积 累 使 抗 氧 化 酶 活 性 提 高 而 蓝 光 可 促 进 番 茄 非 碳 水 化 合 物 积 累 15 在 红 蓝 光 的 基 础 上 增 加 紫 光 能 够 促 进 辣 椒 幼 苗 同 化 产 物 向 营 养 器 官 的 运 输 和 积 累 对 辣 椒 幼 苗 生 长 最 为 有 利 16 400 500 nm 蓝 光 和 红 蓝 光 组 合 则 能 提 高 黄 瓜 叶 片 光 合 效 率 促 进 植 株 形 态 建 成 增 加 雌 花 数 目 有 利 于 植 株 生 长 8 红 蓝 光 3 1 R 580 660 nm B 440 540 nm 处 理 香 蕉 组 培 苗 在 株 高 茎 粗 根 数 鲜 质 量等生长状况有明显变化 有利于组培苗的生长 13 1 2 光质对蔬菜营养品质的影响 蔬 菜 中 富 含 蛋 白 质 脂 肪 无 机 盐 维 生 素 C 胡 萝 卜 素 等 营 养 成 分 光 质 可 以 通 过 调 控 维 生 素 C 合 成 和 分 解 酶 的 活 性 影 响 蔬 菜 维 生 素C 含 量 而 且 对 蛋 白 质 和 碳 水 化 合 物 的 合 成 具 有 一 定 的 调 控 作用 红 光 对 生 菜 幼 苗 的 叶 面 积 增 长 和 胡 萝 卜 素 积 累 有 促 进 作 用 预 照 红 光 后 施 加 近 紫 外 光 红 光 能 增 强 抗 氧 化 酶 活 性 并 提 高 近 紫 外 光 吸 收 色 素 的 含 量 从 而 减 轻 近 紫 外 光 对 生 菜 幼 苗 的 伤 害 降 低 生 菜 中 的 硝 酸 盐 含 量 17 不 同 波 长 的 蓝 光 处 理 均 可 促 进 紫 叶 生 菜 次 生 代 谢 物 的 积 累 450nm 蓝 光 处 理 的 次 生 代 谢 产 物 含 量 最 高 与 白 光 相 比 较 花 青 素 含 量 提 高 了128 可 溶 性 蛋 白 含 量 提 高 了40 类 黄 酮 含 量 提 高 了71 总 酚 含 量 提 高 了13 18 用 白 光 蓝 光 处 理 不 仅 提 高 了 大 葱 的 可 溶 性 糖 可 溶 性 蛋 白 游 离 氨 基 酸 粗 纤 维 和 重 要 硫 化 合 物 的 含 量 而 且 大 葱 的 适 口 性 和 营 养 价 值 也 得 到 改 善 19 绿 黄 光 防 蛾 灯 照 射 处 理 后 总 体 上 提 高 了 大 白 菜 的 营 养 品 质 维 生 素 C 含 量 显 著 升 高 565 585 nm 波 段 黄 光 处 理 大 白 菜 游 离 氨 基 酸 含 量 显 著 提 高 515 535 nm 波 段 绿 光 处 理 大 白 菜 可 溶 性 蛋 白 含 量 显 著 提 高 20 16h200 mol m 2 s 1 白 光 处 理 的 芫 荽 维 生 素C 含 量 最 高 21 研 究 表 明 黄 光 能 显 著 降 低 生 菜 中 维 生 素C 类 黄 酮 和 总 酚 含 量 并 抑 制 莴 苣 地 上 部 铵 态 氮 的 积 累 22 红 蓝 光 处 理 显 著 提 高 菠 菜 维 生 素C 可 溶 性 糖 和 可 溶 性 蛋 白 含 量 降 低 硝 态 氮 和 胡 萝 卜 素 含 量 23 红 蓝 组 合 光 源 有 利 于 南 瓜 幼 苗 蛋 白 质 的 合 成 及 游 离 氨 基 酸 的 积 累 11 荞 麦 芽 苗 菜 在 R1B5 660 nm 红 光 450 nm 蓝 光 红 蓝 光 处 理 下 的 可 溶 性 蛋 白 含 量 最 高 叶 绿 素 和 类 胡 萝 卜 素 含 量 在 2第7 期 等 补光技术在蔬菜生产中的应用研究进展 专题综述 等 补光技术在蔬菜生产中的应用研究进展 各 处 理 组 间 最 大 维 生 素C 含 量 随 着 蓝 光 比 例 的 增 大 而 提 高 24 红 蓝 光 加 白 光 的 组 合 显 著 提 高 了 莴 苣 叶片中的可溶性糖含量 25 1 3 光强对蔬菜生长的影响 光 照 强 度 依 地 理 位 置 季 节 变 化 云 量 及 雨 量 等 的 不 同 而 呈 规 律 性 变 化 即 随 纬 度 的 增 加 而 减 弱 随 海 拔 的 升 高 而 增 强 由 于 不 同 植 物 对 光 的 依 赖 程 度 不 同 所 以 会 形 成 不 同 的 生 态 习 性 根 据 作 物 对 光 照 强 度 的 生 态 类 型 可 以 分 成 阳 性 作 物 阴 性 作 物 耐 阴 作 物 适 宜 的 光 照 强 度 能 够 促 进 植 物 的 生 长 和 发 育 提 高 光 合 速 率 提 高 植 物 的 产 量 和 品 质 然 而 过 强 或 过 弱 的 光 照 都 会 对 植 物 造 成 不 良 影 响 甚 至 导 致 植 物 死 亡 当 光 照 度 低 于 100 mol m 2 s 1 会 抑 制 番 茄 幼 苗 的 生 长 光 照 度 高 于 800 mol m 2 s 1 会 导 致 番 茄 幼 苗 叶 片 发 黄 26 光 强 度 过 低 100 mol m 2 s 1 也 同 样 不 利 于 生 菜 的 生 长 随 着 光 强 的 提 高 生 菜 的 光 合 效 率 和 产 量 有 所 提 高 27 200 mol m 2 s 1 光 照 强 度 最 适 于 苦 苣 生 长 有 利 于 叶 绿 素 类 黄 酮 总 酚 维 生 素C 可 溶 性 蛋 白 的 积 累 28 光 强 过 强 或 过 弱 均 不 利 于 草 莓 植 株 生 长 75 光 强 处 理 下 草 莓 生 长 最 好 叶 片 光 合 色 素 含量最高 29 1 4 光照时间对蔬菜生长的影响 光 照 时 间 影 响 植 物 花 芽 分 化 抽 薹 开 花 分 枝 习 性 叶 片 发 育 果 实 结 实 等 也 影 响 地 下 贮 藏 器 官 如 块 茎 块 根 球 茎 鳞 茎 等 的 形 成 光 周 期 是 昼 夜 周 期 中 光 照 期 和 暗 期 长 短 的 交 替 变 化 直 接 影 响 植 物 生 长 发 育 植 物 通 过 感 觉 光 照 的 变 化 并 作 出 相 应 的 形 态 改 变 进 而 影 响 植 物 抽 枝 长 叶 开 花 结 果 衰 老 死 亡 等 变 化 30 根 据 对 日 照 长 短 的 需 求 可 分 为 长 日 照 作 物 短 日 照 作 物 中 日 照 作 物 中 间 型 作 物 研 究 发 现 光 照 时 长 延 长 至14 16h 时 可 打 破 姜 荷 花 休 眠 实 现 周 年 生 产 姜 荷 花 分 蘖 数 随 光 照 时 长 的 增 加 而 显 著 提 高 但 是 对 开 花 数 开 花 时 间 未 见 影 响 31 水 芹 光 照 时 间 由 每 天10h 延 长 到14h 有 利 于 株 高 增 加 产 量 提 升 和 品 质 改 善 32 长 日 照 有 利 于 芥 蓝 植 株 的 生 长 随 着 光 照 时 间 的 延 长 芥 蓝 叶 色 变 深 叶 片 数 增 加 根 的 长 度 和 数 目 均 有 所 增 加 33 弱 光 条 件 下 延 长 光 照 时 长 可 提 高 水 培 生 菜 的 可 溶 性 糖 花 青 素 维 生 素C 和 类 胡 萝 卜 素 含 量 改 善 水 培 生 菜 品 质 34 研 究 表 明 光 周 期 越 长 越 有 利 于 丝 瓜 幼 苗 根 系 的 生 长 发 育 光 周 期14h 处 理 的 丝 瓜 根 系 鲜 质 量 显 著 高 于 光 周 期 10 8 和 6 h 处 理 35 长 光 照 会 抑 制 青 蒜 苗 假 茎 和 叶 伸 长 生 长 但 能 促 进 假 茎 的 加 粗 生 长 提 高 蒜 苗 的 鲜 质 量 36 8h 补 光 处 理 对 番 茄 始 花 期 始 果 期 影 响 最 大 随 着 补 光 时 间 的 延 长 番 茄 单 果 质 量 单 株 产 量 都 随 之 增 加 37 延 长 苦 苣 的 光 照 时 间 苦 苣 的 光 合 色 素 营 养 品 质 根 系 活 力 均 发 生 显 著 变 化 38 光 暗 周 期14h 10h 处 理 下 的 人 参 菜 开 花 较 迟 长 势 佳 光 合 能 力 强 品 质 及 抗 氧 化 能 力 最 高 39 延 长 光 照 时 间 显 著 提 高 莴 苣 的 产 量 和 品 质 叶 片 长 度 可 达28 55cm 40 当 甜 椒 幼 苗 延 长 光 照 时 间 达 到 24 h d 1 时 进 行 补 光 甜 椒 幼 苗 的 茎 粗 和 生 物 量 分 别 比 未 补 光 的 幼 苗 提 高 23 33 和 90 30 说 明 延 长 光 照 时 间 可 以 促 进 甜 椒 幼 苗 的 干 物 质 积 累 提 高 茎 粗 根 冠 比 有 利 于 培 育 壮 苗 41 光 照 16 h 有 利 于 阔 叶 苦 苣 和 细 叶 苦 苣 的 生 长 及 营 养 物 质 的 积 累 提 高 叶 绿 素 类 胡 萝 卜 素 和 维 生 素 C 含 量 及 根 系 活 力 42 缩 短 光 照 时 间 增 大 光 照 强 度 可 以 促 进 叶 用 莴 苣 花 青 素 和 类 黄 酮 等 代 谢 物 质 的 累 积 及 抗 氧 化 酶 活 性 的 提 高 增强 抗氧化能力 有利于提高品质 43 1 5 光照分布对蔬菜生长的影响 在 多 数 蔬 菜 中 植 株 顶 端 和 株 间 需 要 的 光 照 大 不 相 同 光 照 分 布 均 匀 性 对 蔬 菜 生 长 非 常 重 要 光 照 分 布 均 匀 性 分 为 光 质 分 布 均 匀 性 与 光 照 强 度 均 匀性 44 光 照 分 布 不 均 匀 光 照 强 度 高 的 区 域 植 株 生 长 快 光 照 强 度 低 的 区 域 植 株 长 势 矮 小 并 导 致 较 高 的 植 物 遮 阴 低 矮 的 植 物 形 成 植 株 生 长 的 不 均 衡 中 心 光 照 强 度 太 高 会 灼 伤 植 物 光 照 强 度 太 低 作 物 会 生 长 缓 慢 这 都 会 降 低 作 物 的 产 量 和 品 质 采 用 立 体 方 式 给 黄 瓜 补 光 与 传 统 冠 层 补 光 相 比 株 高 茎 粗 分 别 显 著 增 加 了 8 03 和 7 24 45 日 光 温 室 蔬 菜 种 植 密 度 较 高 上 层 叶 片 会 对 下 层 叶 片 造 成 遮 挡 影 响 中 下 层 叶 片 的 光 合 作 用 46 研 究 表 明 补 充 绿 光 后 生 菜 底 层 叶 片 利 用 透 射 过 的 绿 光 进 行 光合作用 减缓底层生菜叶片的衰老 47 立 体 栽 培 层 间 补 光 能 够 改 善 层 间 光 照 环 境 和 光 照 分 布 状 况 使 光 照 分 布 更 加 均 匀 改 变 生 菜 生 长 形 态 促 进 叶 片 伸 展 和 根 系 生 长 促 进 干 物 质 积 累 显 著 提 高 生 菜 产 量 和 品 质 48 采 用 株 间 补 光 方 式 可 以 改 善 温 室 番 茄 冠 层 光 环 境 提 高 叶 片 光 合 能 力 且 随 着 垂 直 冠 层 深 度 的 增 加 可 以 明 显 改 善 叶 绿 素 分 子 状 态 提 高 冠 层 及 植 株 整 体 的 光 合 能 力 使 番 茄 上 部 中 部 和 下 部 叶 片 的 叶 面 积 显 著 增 加 光 合 作 用 增 强 果 实 中 可 溶 性 固 形 物 含 量 可 溶 性 糖 含 量 糖 酸 比 维 生 素 C 含 量 和 维 生 素 E 含 量 王跃荣 等 补光技术在蔬菜生产中的应用研究进展 3中 国 瓜 菜 第37 卷 专题综述 中 国 瓜 菜 显 著 提 高 生 产 中 可 通 过 提 高 番 茄 群 体 冠 层 中 下 部 的 光 照 环 境 来 促 进 番 茄 果 实 的 膨 大 和 单 果 质 量 的 增 加 49 51 株 间 补 光 环 境 下 可 以 设 置 更 高 的 定 植 密 度 既 可 以 提 高 空 间 利 用 率 又 能 增 加 产 量 实 现 更 高的种植利润 52 54 2 植物补光技术的研究和应用 植 物 补 光 技 术 指 利 用 人 造 光 源 通 过 发 射 适 合 于 光 合 作 用 的 电 磁 波 谱 来 刺 激 植 物 生 长 主 要 用 于 蔬 菜 花 卉 果 树 等 以 达 到 调 节 产 期 花 期 周 年 生 产 等 特 定 需 求 的 技 术 植 物 补 光 灯 是 依 照 植 物 生 长 的 自 然 规 律 根 据 植 物 利 用 太 阳 光 进 行 光 合 作 用 的 原 理 使 用 灯 光 代 替 太 阳 光 来 提 供 植 物 生 长 发 育 所 需 光 源 的 一 种 灯 具 李 玟 等 55 采 用 紫 外 UV B 补 光 灯 处 理 茄 子 苗 期 接 种 试 验 发 现 紫 外 补 光 灯 具 有 防 治 灰 霉 菌 炭 疽 菌 和 早 疫 菌 的 作 用 病 叶 率 明 显 降 低 病 情 指 数 极 显 著 下 降 茄 果 类 植 物 在 温 室 栽 培 条 件 下 采 用 人 工 补 光 技 术 可 使 成 熟 期 提 前 10 d 左 右 产 量 提 高 30 同 时 植 株 生 长 更 加 健 壮 显 著 提 高 其 免 疫 和 抗 病 能 力 果 实 着 色 较 好 大 小 均 匀 畸 形 果 少 品 质 优 良 含 糖 量 和 维 生 素 含 量 均得到一定程度的提高 56 瓜 类 是 当 前 我 国 设 施 种 植 的 主 要 作 物 之 一 但 由 于 设 施 内 光 照 不 足 产 量 和 品 质 严 重 下 降 研 究 表 明 补 充 适 当 比 例 的 蓝 光 能 够 促 进 甜 瓜 生 长 发 育 促 进 地 上 地 下 部 干 物 质 积 累 抑 制 下 胚 轴 伸 长 增 大 根 系 表 面 积 和 体 积 及 提 高 壮 苗 指 数 并 提 高 超 氧 化 物 歧 化 酶 和 过 氧 化 物 酶 活 性 从 而 提 升 甜 瓜 幼 苗 健 康 程 度 地 上 部 质 量 的 提 高 有 利 于 幼 苗 光 合 作 用 缩 短 有 机 物 积 累 时 间 而 根 系 发 育 良 好 能 够 增 加 根 系 与 基 质 的 接 触 面 积 更 好 地 吸 收 利 用 水 分 和 营 养 物 质 增 强 离 子 交 换 能 力 有 利 于 甜 瓜 后 期 保 持 良 好 的 生 长 状 态 有 效 提 高 甜 瓜 产 量 以 及 糖 分 和 香 气 物 质 的 含 量 57 利 用 准 单 色 冷 光 源 阳 光 灯 可 以 促 进 洋 香 瓜 生 长 发 育 提 早 成 熟 上 市 5 7 d 增产15 3 经济 效益 显著 58 中心 处光 照 度 在 4000 8500 lx 边 缘 处 光 照 度 在 3000 5500 lx 的 LED 灯 处 理 白 啄 瓜 嫁 接 苗 植 株 矮 壮 生 物 量 大 成 活 率 高 达 100 是 最 适 合 白 啄 瓜 嫁 接 育 苗 的 人 工 光 源 59 夜 间 红 光 补 光 处 理 能 诱 导 西 瓜 对 南 方 根 结 线 虫 的 抗 性 适 用 于 设 施 栽 培 60 对 设 施 黄 瓜 幼 苗 进 行 补 光 能 够 抑 制 苗 期 徒 长 显 著 提 高 黄 瓜 品 质 及 产 量 61 绿 光 能 够 提 高 黄 瓜 幼 苗 干 物 质 积 累 和 叶 片 叶 绿 素 含 量 62 在 红 蓝 组 合 光 的 基 础 上 补 充 绿 光 能 明 显 提 高 净 光 合 速 率 促 进 干 物 质 积 累 提 高 黄 瓜 叶 片 中 的 叶 绿 素 含 量 改 善 其 生 长 形 态 进 而 达 到 壮 苗 的 效 果 63 64 红 蓝 光 组 合 可 明 显 促 进 丝 瓜 南 瓜 黄 瓜 苦 瓜 节 瓜 等 幼 苗 的 生 长 提 高 壮 苗 指 数 65 69 3 常用补光灯 传 统 的 植 物 补 光 光 源 主 要 有 荧 光 灯 卤 素 灯 白 炽 灯 等 他 们 最 突 出 的 缺 点 就 是 能 耗 高 光 色 单 调 寿 命 短 70 严 重 限 制 了 人 工 光 源 在 植 物 补 光 中 的 应 用 71 随 着 科 学 技 术 的 发 展 目 前 最 常 用 的 补 光 灯是LED 灯 高压钠灯和稀土灯 72 LED 灯 具 有 绿 色 环 保 能 耗 低 冷 光 源 安 装 方 便 等 优 点 目 前 对 黄 瓜 生 菜 辣 椒 芹 菜 等 作 物 苗 期 的 试 验 表 明 LED 补 光 能 够 明 显 促 进 植 物 的 生 长 提 高 壮 苗 指 数 抗 病 性 及 光 合 能 力 有 助 于 达 到 育 苗 生 产 中 培 育 壮 苗 的 目 的 73 76 Leonardo 等 77 比 较了白炽灯 荧光灯和LED 灯补光效果 结果 表明 1000 m 2 区 域 内 夜 间 补 光 4 h LED 灯 补 光 火 龙 果 净收入最高 高 压 钠 灯 具 有 光 效 高 照 明 面 积 大 透 雾 性 好 等 优 点 光 线 单 一 持 续 性 能 差 寿 命 短 等 缺 点 可 见 波 段 红 光 区 域 有 正 好 位 于 植 物 对 光 源 敏 感 波 段 范 围 内 的 较 强 红 光 输 出 能 大 大 提 高 植 物 的 光 合 效 率 更 适 用 于 植 物 生 长 周 期 的 开 花 和 结 果 阶 段 78 Gajc wolska 等 79 比 较 了 高 压 钠 灯 和LED 灯 的 补 光 效 果 发 现 高 压 钠 灯 不 仅 促 进 番 茄 植 株 的 生 长 而 且还提高了果实产量和品质 稀 土 灯 的 主 要 成 分 是 铜 硒 粉 末 能 形 成 特 定 光 谱 为 植 物 提 供 光 能 稀 土 灯 的 发 光 很 均 匀 光 谱 连 续 性 强 缺 点 是 能 耗 多 寿 命 短 利 用 稀 土 灯 补 光 较 LED 灯 能 更 有 效 地 提 高 白 菜 光 合 色 素 的 含 量 80 随 着 科 学 技 术 的 发 展 新 型 激 光 光 源 不 仅 拥 有 极 高 的 辐 射 能 流 优 良 的 单 色 性 及 极 好 的 方 向 性 而 且 光 电 转 换 率 能 够 达 到 30 光 合 作 用 饱 和 点 达 到30 mol 相 比 于 上 述 光 源 半 导 体 激 光 LD 发 射 角 小 单 色 性 好 相 干 性 强 81 可 以 高 效 激 活 植 物 光 合 作 用 降 低 光 合 补 偿 点 82 通 过 对 植 物 产 生 生 物 效 应 的 研 究 发 现 合 适 剂 量 的 激 光 可 以 提 高 植 物 的 光 合 效 率 促 进 植 物 生 长 发 育 解 决 植 物 光 照 不 足 植 物 缺 少 某 些 波 段 的 光 线 等 问 题 83 波 长 为 632 8 nm 的 He Ne 激 光 辐 照 在 一 定 程 度 上 可 以 促 进 稻 种 的 萌 发 和 幼 苗 生 长 84 相 同 波 长 的 He Ne 4第7 期 等 补光技术在蔬菜生产中的应用研究进展 专题综述 等 补光技术在蔬菜生产中的应用研究进展 激 光 照 射 分 葱128min 后 对 分 葱 的 根 长 株 高 和 鲜 质 量 等 外 部 形 态 指 标 以 及 叶 绿 素a 叶 绿 素b 和 可 溶性蛋白积累均表现出一定的促进作用 85 4 人工补光技术要点 4 1 光源选择 4 1 1 种 植 环 境 在 选 择 补 光 灯 的 时 候 要 根 据 种 植环境 条件 选择合适的补光灯 4 1 2 作 物 种 类 不 同 的 作 物 对 光 照 的 要 求 是 不 同 的 对 瓜 果 类 的 作 物 和 花 卉 可 以 选 择 红 蓝 光 补 光 灯 对 茎 叶 生 长 开 花 结 果 防 止 徒 长 和 着 色 等 具 有较好 的效果 4 1 3 作 物 生 长 要 求 在 选 择 补 光 灯 功 率 的 时 候 要 根 据 作 物 对 光 照 强 度 和 光 照 时 间 的 要 求 选 择 合 适功率的补光灯 4 2 植物所需的光照时间 根 据 天 气 和 不 同 蔬 菜 品 种 而 定 如 甜 瓜 幼 苗 每 天 接 受 光 照 保 持 8 12 h 86 辣 椒 每 天 的 光 照 时 间 在 10 12 h 87 番 茄 每 天 在 16 h 的 光 照 条 件 下 最 适 宜生长 88 4 3 补光灯的距离和位置 如 果 补 光 灯 仅 是 单 纯 的 补 光 可 缩 短 与 植 物 之 间 的 距 离 如 果 补 光 灯 还 有 加 温 的 效 果 则 要 加 大 与 植 物 之 间 的 距 离 以 防 对 植 物 造 成 伤 害 一 般 建 议 植 物 顶 端 距 离 补 光 灯 控 制 在 0 5 1 0 m 之 间 该 距 离 不 仅 能 让 植 物 接 受 到 充 分 的 光 照 还 能 使 补 光 灯 照 射 的 面 积 更 大 降 低 用 灯 成 本 同 时 要 根 据 植 物 生 长 的 速 度 适 当 调 节 补 光 灯 的 高 度 以 控 制 植 物 补光灯在最合理的补光位置 4 4 补光灯的光强 在 作 物 刚 移 植 后 尽 量 避 免 使 用 补 光 灯 待 植 物 经 过 缓 苗 正 常 生 长 后 再 使 用 补 光 灯 为 植 物 补 光 时 要 根 据 植 物 的 种 类 作 物 不 同 的 生 长 阶 段 灵 活 设 置 植 物 在 各 个 生 长 阶 段 需 要 的 补 光 程 度 不 同 在 发 芽 及 育 苗 期 需 要 的 光 照 较 弱 可 以 将 补 光 灯 距 离 升 高 以 减 少 补 光 灯 数 量 避 免 电 能 浪 费 在 植物开花结果时再增加光照 5 补光灯的应用及展望 补 光 技 术 是 设 施 种 植 中 的 关 键 生 产 技 术 之 一 有 巨 大 的 市 场 潜 能 植 物 补 光 灯 适 用 于 温 室 大 棚 家 庭 栽 培 和 林 下 种 植 等 场 景 89 随 着 设 施 栽 培 环 境 智 能 化 的 不 断 发 展 补 光 系 统 逐 渐 被 广 泛 运 用 人 工 光 源 在 现 代 农 业 生 产 中 扮 演 着 重 要 角 色 不 仅 能 提 供 必 要 的 光 照 条 件 帮 助 植 物 适 应 不 同 环 境 和 季 节 的 变 化 还 能 够 节 约 能 源 减 少 对 环 境 的 负 面 影 响 是 一 种 可 持 续 发 展 的 农 业 照 明 解 决 方 案 对 提 高 农 产 品 产 量 与 品 质 具 有 重 要 作 用 飞 利 浦 公 司 在 设 施 发 达 的 荷 兰 芬 兰 挪 威 乌 克 兰 等 国 建 立 了 光 源 研 发 机 构 利 用 补 光 灯 在 农 业 相 关 领 域 进 行 探 索 与 创 新 成 功 改 变 了 植 物 工 厂 的 栽 培 模 式 促 进 农业产业高效发展 90 91 现 代 农 业 补 光 技 术 已 成 为 设 施 农 业 发 展 的 新 引 擎 特 别 是LD 新 型 补 光 灯 能 够 根 据 不 同 植 物 的 形 态 特 征 及 实 际 需 求 对 光 谱