光照对盆花生产的影响及补光技术发展现状.pdf

2020年第 22期 现代园艺 植物要想进行光合作用 主要能量来源是光 光是 植物结构分化和诱发其生长的重要环境信号 对植物 生长发育和形态建成产生较大的影响因素有光质 光 照强度 光周期等 这年来 在我国 设施农业快速发 展 为了保障植物更快更好地发展 在花卉生产中经常 使用遮阳网遮 荫及人工 光源 补 光 改善 光照 条件 其中 温室 大 棚内 的光照强度要 低于露 地 影响作物生物量 积累及 光合作用的重要 限制 因 子 常常是 弱 光 所以 为 了 达到提高温室内 光照强度的 目 的 人们逐渐深入研 究各种补 光 技术 应 用 于 植物 补 光的光源有 高压钠灯 荧 光 灯 LED 金属卤 化物 灯 等 其中 还 发 现 了 LED光 源 局域可调 发 热 较 低 发光 效率 较 高 寿命相 对较长 等 优点 有 研究 进 一步表明 LED光源 不仅可以促 进 盆 花生长 增 强植物光合作用 提高 产量 改善 产 品 质量 而且 能 够 影响植物 内部营养元 素的分 配 和 积累 达到 调控 植物生长发育和生 理代谢 的 目 的 1 光照影响盆花生长发育 1 1 光 照强度影响植 物 影响植物光合作用 最 重要的 元 素是光照强度 然 而最适 合植物生长的光 辐射 强度 区间不 是 固定 的 它 会随 着 植物的 品种 种 类 生长环境 变 化 而 发生 变 化 但 大 多数 分 布 于 200 1500 mol m 2 s 不 同 盆 花对光 照强度的要 求差异 较大 有 些 花卉在遮 荫 后 生长 得 较 好 有 些 花卉生长 得 较好是 依靠 了 补 光 处 理 比如 北 方冬季 温室 往往自 然 光照强度 不 足 唐菖蒲 的生长发 育 会 受 到 显著 影响 花 芽 大 部 分 或全 部 败 育 导致 其 开 花 株 率 和 每穗开 花 率 极 低 1 2 光 质影响盆 花生 长 发 育 光质 即 为光 谱 能量分 布 其在植物的 整个 营养 生 长和生 殖 生长 过程 中 起着 重要作用 对 于不 同 品种 的 盆 花 光质影响有 显著 区 别 已 经有 试验 对 此 进行 研 究 分 别 使用 白 光 红 光 蓝 光 模拟 不 同 光质 对 郁 金 香 进行 补 光 处 理 结 果 发 现 白 光 蓝 光 红 光对 郁 金 香 不 同 光质的 补 光 处 理 并没 有对其花 朵 形态建成有 明 显 影响 除 了 白 光 外 其 它 模拟 光质 均 可以调 节郁 金 香 的 花周期 既 能使其 提 前开 花 又 能影响 盆 花 体 内 干 物质 的分 配 例如 红 光和 蓝 光 显著 影响了 盆 花中 干 物质 向 花 朵方向 分 布 另外 通过 改 变 温室 大 棚 外膜颜色 模拟 不 同 光质 对 瓜叶菊 生长发育 及 花的形态建成的影响 结 果显示 在 绿膜处 理 模拟 光质的 条件 下 瓜叶菊每株开 花量 最 多 而 花期 可以 通过 以 膜处 理 模拟 光质进行 延 长 同 时 植 株体 内 干 物质分 配 也集 中 倾向 花 朵 1 1 3 光 周 期影响盆 花生 长 发 育 在大 自 然 中 每 种 植物 都按 自 己 的 规律 开 花 其 整 个 生长发育 过程 都 受 日照和 黑夜 时 间 长 短 变 化 制 约 称 为光周期 现 象 温 度和光周期 都 会 影响花的形态建 成 有 研究表明 在 拟 南芥 光周期 开 花 过程 中 具 有光 控 功 能的生物 钟 调控 成分 对诱 导叶 片 中 开 花 位 点 基 因的 特 异 性 表达 至关 重要 光周期 不仅 影响 盆 花的光 合作用 为了 提 前开 花对 短 日照植物进行遮光 对长日 照植物进行 补 光 广泛 应 用 于各 个 重要的 节 日 如 五 一 十 一 的 城市 花 坛 及 绿 化 布 置 2 补光技术发展 最 初 的 人工补 光 技术 领 域 的 相 关 研究 出 现 在 1860 年 当 时 的 科学家尝 试 将 灯 管 作为 补 充 光源用 于 培 育 植物 1951年出 现 了 纯 人工补 光 试验 研究 20世纪 90 年 代 植物生长在 温室 中的 补 充 光源主要 由 发光 二 极 管 LED 来 替 代 对 于温室 大 棚 中的 补 光 研究 与 应 用 越 来 越 受 到 科学家 们 的重 视 为了 降 低人工 植物 补 光成 本 和 提高 植物生长 效 果 研究人 员 在光强 方 面 光质 方 面 光周期对植物光合作用 及 其生长影响的 理 论 方 面 光照对盆花生产的影响及补光技术发展现状 肖苏芯 北 京林 业大 学 北 京 100000 摘 要 光 照是影响植 物 生 长最重要的因 素 之一 近 年 来 随着 补 光 技术越 来 越广泛地 应 用于设施 园艺 与 盆 花生 产 中 国 内外很多人研究人工补 光 技术及研究 光 照 如 何影响植 物 生 长 问题 阐述了不同 光 质 不同 光 照强 度 不同 光 周 期 等 对 花 的 形态 建 成 及 植 物光 合 作 用 等 多 方 面 影响 总结了补 光 调节技术与策略研究 进 展 即根 据 光 环境对 植 物 生 长的影响 规律 设计 光 强 调节 光 质 调节 光 周 期 调节 补 光 效率调节技术 用数据详细比对了 光 质 调节和 光 周 期 调节对干 物 质 积累和营养 元 素 积累 的影响 关 键词 光 照 盆 花生 产 补 光 技术 课题项目 2020年校级课题 蜀葵根尖染色体制片体系初探 2020年北京市级课题 菊花耐盐种质的评价与筛选及耐盐遗传机理初步 探究 作者简介 肖苏芯 2000 女 辽宁辽阳人 本科在读 研究方向 观赏花卉种质资源及育种 试验研究 3 2020年第 22期 现代园艺 研究 了 不 同 的 补 光 技术 2 1 光 照强度 调节技术 目 前 光强有 2种调 节方 式 一 是 调 节 光源 与 作物 冠 层距离 二 是 调 节 光源的发光强度 已 经有 试验 设 计 了 一种 光源 与 作物 冠层距离实 时自 动 调 节 装置 这 种 装置 可以 根据 光 电传感器接收 到 的信号 调 节 光源 与 植物 冠 层距离 进 而提 供 对植物生长 最适 合的光照环境 此类 调 节 光照强度的 方 法 都 是 采 用了 缩短 光源 与 作物 冠层 距离 的 方 法 也体 现 出了 LED灯 的 优 势 其 低 发 热 性 使 得 光源 与 花卉 之 间 近距离 补 光 得 以 实 现 解决 了 气 体 放电 灯 因 热辐射效应 较大 而 灼伤 花卉的 问题 为了 很 好地 满 足 花卉生长 需 要的光照 条件 采 用 补 光是 最 好的 解决办法 试验过程 中 可 将 光合作用 指 标 数 据 作为 反馈 控制 指标 应 用 于补 光 技术调 节 进 一 步 分 析 光照强度的 细 节 调控 已 经有 很 多 系统 和 模 型 应 用 于 这 一 领 域 例如 利 用 可 编 程 电 源为 LED列阵 提 供 恒流输 出 驱 动 利 用 LED列阵 作为 激 发 叶绿 素产生 荧 光的光化光 利 用 MINIPAM荧 光 仪 对植物光 系统 II 的 稳 态 荧 光 Fs 光 适应 下 最 大 荧 光 Fm 进行 检测 并 结 合 测 量 系统 传感器 对光合有 效辐射 PAR 环境 温 度等 植物环境因素的有 关 数 据 综 合分 析 环境因素对 实 际 量 子效率 psII等 参 数 的影响 系统 通过 串口 与 上 位 机 通 信 上 位 机 可 利 用 DELPHI7语言编 制 的 监 控 软 件 对植物光 适应 下 的 荧 光 参 数 进行 实 时 在 线监 控 2 2 2 光 质 调节补 光 技术 2 2 1 光 质 对 植 物 干 物 质 积累量 的影响 一 项 对 甜椒 的 研究 显示 光质对 全株干 物质 积累 量 存 在 显著 影响 补 光 显著 促 进了 干 物质的 积累 2 2 2 光 质 对 植 物 营养 元 素 的影响 相 关 研究 显示 光质对 N P K Mg Zn化 学 元 素在 甜椒 根 茎 叶 果 实 中的 积累 量 无 显著 影响 而 对 Ca 和 Mn在 甜椒 中 不 同 位置 的 积累 量有 显著 影响 如 表 1 表 2所 示 且 规律 大 约 一 致 2R1B条件 下 果 实 中 Ca积累 量 最高 4R1B叶 中 Ca积累 量 最高 8R1B条件 下 根 和 茎 中的 积累 量 最高 可以 看 出 光质 除 了影响植 物 部 分 矿 质 元 素的总 积累 量 也 会 影响 部 分 矿 质 元 素 在 各 器 官 中的 积累 分 配 3 2 3 光 周 期 调节补 光 技术 2 3 1 光 周 期 对 植 物 干 物 质 积累量 的影响 研究表明 不 同 补 光 时 间 的 干 物质 积累 量 没 有 太 大 差别 由 此 可 见 调 节 光周期对植物 干 物质 积累 量的影响较 小 2 3 2 光 周 期 对 植 物 营养 元 素 的影响 相 关 研究表明 光周期对 N P K Mg Zn化 学 元 素在 甜椒 根 茎 叶 果 实 中的 积累 量有 显著 影响 尤 其是 补 光 8h的 N P K Ca Mg Mn 积累 总量分 别 较 CK提高 51 82 55 56 47 55 50 00 56 76 36 04 由 此 可 见 通过 LED 补 光能 够提高盆 花对 矿 质 元 素的 吸 收 积累 能 力 因 此 LED补 光 可 作为 一种调控盆 花 体 内 矿 质 元 素 含 量的有 效 措 施 3 2 4 补 光 效率调节技术 光 从 光源发出 到达 植物 叶 片 被利 用的 过程 中 可 能 会 有 很 多 损耗 减少 光在 传 播 过程 中的 损耗 可以 显著 提高 光能 利 用 率 研究表明 提高人工 植物 补 光 效率 的 有 效 方 法与 策略 是 通过 改善 光在植物 冠层 的分 布 波 动 补 光 及 减少无 效补 光 区域 等 3 结 语 综上 所 述 光照强度 光质和光周期 都 是 盆 花生产 过程 中重要的环境因素 不仅 能 增 强 盆 花光合作用 影 响 盆 花生长 提高盆 花质量和产量 而且 能影响植物 体 内营养元 素的分 配 和 积累 达到调控 植物生长发育 生 长 代谢 的 目 的 因 此 在大 规 模 盆 花生产中 要 从 光强 光质 光周期 补 光 效率 等 多方 面 进行 改善 目 前 国 内 外 补 光 技术 与 策略 已 经 逐渐 成 熟 很 多 层面都 已 经 具 体 到 个体程 度 而不仅仅限于 大 规 模 粗 放管 理 水平 参 考文 献 1 谢 以 萍 杨 再 强 苏 天星 等 不同 光 质 对瓜叶菊 生 长 发 育的影 响 J 北 方 园艺 2010 3 53 56 2 赵 静 周 增产 卜 云龙 等 植 物 工 厂 自动立体栽培系统研 发 J 农业 工 程 2018 1 18 21 3 纪 建 伟 解 飞 JeremyHarbinson LED激 发光 源叶绿 素 荧 光 参数 在线监 控 系统 J 农业 工 程 学 报 2009 25 4 145 149 4 段 青青 张 自 坤 常 培培 等 补 光 时间 及 光 质 对 温 室甜椒矿 质 元 素 吸收 与 分配 的影响 J 核 农 学 报 2020 34 8 1814 1825 责任编辑 舒丹丹 处 理 根 分 配 比 茎 分 配 比 叶 分 配 比 果 实 分 配 比 Ca的 积累 总 量 g plant 2R1B 7 00 33 76 29 43 29 81 4 35 0 06b 4R1B 9 98 40 89 32 90 16 23 4 11 0 37b 8R1B 9 54 48 42 19 44 22 60 4 86 0 01a 表 1Ca元 素 在不同 光 质 处理下 不同 部位 的 元 素 分配 比及积累总量 表 2Mn元 素 在不同 光 质 处理下 不同 部位 的 元 素 分配 比及积累总量 处 理 根 分 配 比 茎 分 配 比 叶 分 配 比 果 实 分 配 比 Mn的 积累 总 量 g plant 2R1B 10 49 13 99 43 66 31 87 3 32 0 06a 4R1B 13 33 15 45 50 47 20 75 3 55 0 22a 8R1B 16 09 18 42 40 09 25 40 3 49 0 00a 试验研究 4