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第 45 卷 第 3 期 Vol 45 No 3 2024 年 9 月 Sept 2024 农 业 科 学 研 究 Journal of Agricultural Sciences 植物工厂LED灯不同光照强度对甜瓜植株 生长的影响 王 静 1 马 玲 1 田兴武 3 王晓敏 1 吴龙国 1 2 1 宁夏大学 葡萄酒与园艺学院 宁夏 银川 750021 2 宁夏现代设施园艺工程技术研究中心 宁夏 银川 750021 3 宁夏吴忠国家农业科技园区管理委员会 宁夏 吴忠 751100 摘 要 为研究不同光照强度对甜瓜植株生长的影响 以甜瓜品种M147为试验材料 在植物工厂设置6种LED 灯光照强度处理 T1 300 mol m 2 s 1 T2 420 mol m 2 s 1 T3 480 mol m 2 s 1 T4 540 mol m 2 s 1 T5 600 mol m 2 s 1 CK 360 mol m 2 s 1 测定植株株高 节间距 茎直径 节数 叶绿素质量比 叶绿素荧光 参数等植株和叶片生长性状指标 并采用隶属函数法对各处理光照强度对甜瓜植株生长的影响进行综合评 价 筛选植物工厂甜瓜植株生长最适宜的光照强度 结果表明 不同光照强度对甜瓜植株的生长发育影响显 著 P 0 05 其中T3处理 480 mol m 2 s 1 最适宜甜瓜植株生长 株高增长量最大 为180 67 cm 节间距增长 量达到7 7 cm 茎直径为12 7 mm 节数为33 关键词 植物工厂 光照强度 甜瓜 生长 中图分类号 S652 文献标志码 A 甜瓜为葫芦科一年生蔓生植物 多呈球形 椭 圆形或棒状 皮色为白 黄 绿或兼有各种斑纹 含 有可溶性糖 有机酸 维生素C等营养物质 因汁多 味甜而深受消费者喜爱 1 我国是甜瓜生产 消费和 出口大国 据联合国粮农组织2020年统计 我国甜 瓜年播种面积38 78 万hm 2 年总产量1 386 5 万t 2 甜瓜是我国设施栽培的主要瓜类作物之一 在甜瓜 设施栽培中 塑料大棚和小拱棚栽培应用得最多 其次是日光温室栽培 3 然而在甜瓜反季节设施栽 培中经常遇到弱光逆境 弱光下甜瓜苗长势较弱 花芽分化延迟 后期果实发育缓慢 果实糖分积累 受到抑制 落花 落果及畸形果现象严重 4 此外棚 内的高湿环境容易造成细菌性角斑病和霜霉病等 病害 严重威胁植株的生长发育 5 人工光植物工 厂作为设施园艺的高效生产系统 可精准调控作物 生长适宜的温 光 水 肥 气等环境因子 为作物生 长提供有利条件 从而缩短生产周期 提高产量 实 现作物周年连续生产 6 甜瓜喜充足而强烈的光 照 光照强度直接影响植株的生长状况和养分分 配 不同光照强度对作物产生不同的生物学效应 作物对光的强弱变化的响应不同 国内外学者对此 不断地探究实践 有研究表明光照强度降低使西葫 芦幼苗生长受到抑制 幼苗株高明显降低 7 也有研 究发现 在光强 光周期完全组合下 对生菜生长及品 质最有利的光强 光周期组合为300 mol m 2 s 1 16 h 固定日积累光量150 mol m 2 s 1 最有利于生 菜生长 8 本试验以甜瓜品种M147为研究对象 通 过植物工厂LED灯不同光照强度参数的调控 分析 光强对甜瓜生长的影响 筛选适宜甜瓜生长的最佳光 照强度 以期为植物工厂甜瓜栽培提供有效的参考 1 材料和方法 1 1 试验地概况 试验在宁夏园艺产业园植物工厂进行 植物 文章编号 1673 0747 2024 03 0034 05 收稿日期 2023 12 16 基金项目 宁夏回族自治区科技重大专项 2021BBF02024 国家重点研发计划子课题专项 2021YFD1600302 3 作者简介 王静 1998 硕士研究生 主要从事设施蔬菜栽培研究 通信作者 吴龙国 博士 硕士研究生导师 主要从事设施园艺产品无损检测研究 电子邮箱 wlg 引用格式 王静 马玲 田兴武 等 植物工厂LED灯不同光照强度对甜瓜植株生长的影响 J 农业科学研究 2024 45 3 34 38 DOI 10 13907 ki nykxyj 2024 03 012 第 3 期 王 静等 植物工厂LED灯不同光照强度对甜瓜植株生长的影响 工厂白天温度为26 35 夜间温度为14 18 湿度为65 75 1 2 试验材料 供试甜瓜品种为M147 甜瓜种子由宁夏泰金 种业有限公司提供 1 3 试验设计 试验于2023年3 5月在宁夏园艺产业园植物 工厂进行 采用营养液 山崎甜瓜配方 pH为6 5 7 0 种植 在前期确定最适宜光配比 7R 3B 5W 1UVa 的基础上 设置不同LED灯光照强度 如表1 所示 1 4 指标测定方法 待甜瓜幼苗生长至五叶一心 测定植株株高 节间距 茎直径 节数 叶绿素荧光参数 叶绿素含 量等指标 每个处理分别选择3株植株测量 每7 d 测定1次 共测定6次 使用直尺测量株高 节间 距 使用游标卡尺测量茎直径 1 4 1 叶绿素质量比 采用便携式叶绿素测定仪 SPAD 502 Plus 柯尼卡美能达 测定叶绿素质量 比 测定时间为09 00 11 00 每个处理分别选取 3株植株 每株选择3片无病虫害 无生理病斑 无机 械损伤的叶片测定 取平均值作为测定终值 1 4 2 叶绿素荧光参数 使用上海泽泉科技股份 有限公司生产的Micro PAM多通道连续监测荧光 仪测定最大量子产量 F v F m 实际光合量子产量 Y 和光合电子传递速率 ETR 光化学淬灭 系数 qP 和非光化学淬灭 NPQ 等荧光参数 测 量前暗适应20 min 每个处理重复3次 9 1 5 试验数据分析 试验结果以平均值 标准差表示 利用SPSS 20 0软件进行方差分析 利用Origin 2022软件绘制 图形 利用隶属函数法进行综合评价 10 隶属函数公式 R X i X i X min X max X min 式中 X i 为第i个活性物质的测定值 X max 和X min 分别 为对第i个活性物质测定的最大值 最小值 2 结果与分析 2 1 不同光照强度对甜瓜株高生长变化的影响 各处理株高的变化趋势如图1所示 随着时间 的推移 各处理的株高均呈递增趋势 各处理之间 差异显著 P 0 05 第7天到第21天株高增长幅 度较小 说明植株长势缓慢 生长高峰期出现在第 28天之后 第35 42天时T3的株高显著高于其他处 理 株高分别为98 67 180 67 cm 表明在35 42 d 时植株长势最好 T5的株高低于其他处理 仅高于 CK 在甜瓜生长高峰期的第35 42天时其株高分别 为69 67 115 00 cm 在第35 42天时 T3的株高与 T1 T5 CK的差异显著 其株高分别是CK的3 32 倍 4 23倍 T2的株高与T1 T3 T5 CK的株高差 异显著 其株高分别是CK的2 82倍 3 80倍 2 2 不同光照强度对甜瓜植株节间距生长变化的 影响 由图2可知 各处理植株的节间距隔周增长量 差异显著 P 0 05 节间距的生长高峰期主要出现 在第21天之后 第7天到第14天植株节间距增长幅 度较小 植株长势缓慢 到第21天 T1 T2 T3 T5 之间节间距差异不显著 但与T4 CK的节间距差异 显著 到第35天 T3的节间距与其他光照强度处 理的差异显著 到第42天 T2 T3的节间距与T5 CK的差异显著 表1 不同光照强度下甜瓜生长发育试验设计 处理 T1 T2 T3 T4 T5 CK 光照强度 mol m 2 s 1 300 420 480 540 600 360 光配比 7R 3B 5W 1UVa 光照时间 h 12 注 R为红光 B为蓝光 W为白光 UVa为紫外光 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 株 高 c m nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull T1 nullnull nullnull nullnull T2 nullnull nullnull nullnull T3 nullnull nullnull nullnull T4 nullnull nullnull nullnull T5 nullnull nullnull nullnull CK a a a aaa ab ab a ab ab b a a a aa b a a a a a b b abab a b c bc ab a bc c d 第7天 第14天 第21天 第28天 第35天 第42天 时间 图1 不同光照强度对甜瓜株高增长量的影响 35 第 45 卷 农 业 科 学 研 究 2 3 不同光照强度对甜瓜植株茎直径变化的影响 如图3所示 T3的茎直径在第7 14 21 42天与 CK及其他处理的茎直径差异显著 其值分别为 5 56 7 28 8 09 12 70 mm 在第28 35天 T3的茎 直径与CK的差异显著 分别比CK高58 2 72 0 T2的茎直径在第7 21 28天与CK的差异 不显著 而在第14 35 42天与T1的差异不显著 2 4 不同光照强度对甜瓜植株节数变化的影响 各处理植株节数的变化趋势如图4所示 随着 时间的推移 各处理的植株节数均呈递增趋势 各 处理的隔周增长量差异显著 P 0 05 第7天到 第28天 T1 T2 T3的节数增长幅度较小 说明植 株长势缓慢 其生长高峰期出现在第35 42天 而 T4 T5 CK的生长高峰期出现在第28天 T3的植 株节数在第35天时与其他处理差异显著 其值为 22 比CK高72 8 第42天 T5的植株节数与T1 T2 T3 T4的差异显著 2 5 不同光照强度对甜瓜叶绿素荧光参数的影响 不同光照强度对叶片叶绿素荧光参数的影响 如表2所示 T3的叶绿素荧光参数Y 与CK的 差异显著 NPQ与T1 T2 CK的均差异显著 P0 05 仅与CK之间差异显著 P 0 05 其平均值分别为12 18 4 27 10 8 6 4 2 0 节 间 距 c m nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull T1 nullnull nullnull nullnull T2 nullnull nullnull nullnull T3 nullnull nullnull nullnull T4 nullnull nullnull nullnull T5 nullnull nullnull nullnull CK a a a aa a a abab ab b a a a a b a a a a a ab ab b a 第7天 第14天 第21天 第28天 第35天 第42天 时间 ab b a ab a ab a a a b b 图2 不同光照强度对甜瓜植株节间距增长量的影响 14 12 10 8 6 4 2 0 茎 直 径 c m nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull 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