本文選題：光強　切入點：紅光　出處：《中國農業(yè)科學院》2016年博士論文

【摘要】：人工光栽培是實現植物工廠化生產的重要方式,但較高的光源能耗一直是制約其規(guī)�；瘧玫年P鍵因素。LED作為波長單一、光質可自由組合的高效節(jié)能光源,被認為是現階段人工光植物工廠的理想光源。作為人工光植物工廠的核心,探明并優(yōu)化LED的光質配方及其光強參數是提高植物生產能力和降低人工光能耗的關鍵。紅藍光作為植物葉片吸收的主要光譜,相關研究已經很多,但主要集中在不同光強和紅藍光配比對植物生長、形態(tài)和品質影響等方面,缺乏對紅藍LED組合光下不同光配比和光強對植物光合能力影響機理的研究,難以從光合層面上闡明提升光合效率的途徑;同時,也缺乏從光能和電能利用效率角度提出降低系統運行成本的技術參數。針對以上問題,本文從研究紅藍光配比和光強對植物光合能力影響機理入手,以期為提高生菜的光能利用效率確定適宜的光環(huán)境參數,減少人工光植物工廠的運行成本,為推廣應用提供科學的理論依據。本研究選擇在世界范圍內廣泛種植,對光響應敏感的模式植物——生菜作為試驗材料。試驗選用“奶油”生菜(Lactuca sativa L.)品種,采用營養(yǎng)液栽培,利用紅藍LED作為生長光源,從生長形態(tài)、光合特性、光響應曲線、CO_2響應曲線、熒光特性、光合電子流分配、氣孔特性、氮含量和光能利用效率等方面入手,研究不同紅藍光配比和光強對生菜葉片光合能力的影響:(1)在篩選適宜生菜生長光強的研究中,設置紅藍光配比(R/B)為1,光強為200、300和400μmol·m~(-2)·s~(-1)共3個光強梯度,光強200μmol·m~(-2)·s~(-1)處理下生菜光能利用效率(LUE)達到最大;光強為300μmol·m~(-2)·s~(-1)下電能利用效率(EUE)達到最大,但光強200μmol·m~(-2)·s~(-1)下生菜EUE與其無顯著性差異�；诠�(jié)能高效生產考慮,確定光強200μmol·m~(-2)·s~(-1)為生菜生長適宜的光照強度。(2)在不同R/B對生菜葉片光合能力影響的研究中,設置生長光強為200μmol·m~(-2)·s~(-1),光質為R、R/B=12、R/B=8、R/B=4、R/B=1、B和FL共7個處理,結果發(fā)現:除B外,葉片Pn和Amax隨R/B減小而增加,在R/B=1時達到最大;B處理下生菜葉片的Pn和Amax分別較R/B=1處理低7.6%和11.8%;FL處理下Pn低于R/B=1處理,與R/B=8、R/B=4和B處理之間無顯著差異,顯著高于R和R/B=12處理。然而,葉面積、葉片數和地上干重隨著R/B減小而減小,在R/B=12時最大。因此,增加藍光比例可以顯著提高葉片的光合能力,但抑制了葉片擴展,減小了葉面積,不利于地上部分整體光合產物的積累。在R、R/B=12、8、4、1和B 6個光質處理中,生菜LUE和EUE隨著R/B增加而增加,在R/B=12下達到最大。因此,確定在光強200μmol·m~(-2)·s~(-1)下,R/B=12為生菜生長適宜的光照強度。(3)在相同R/B下光強對生菜葉片光合能力影響的研究中,設置R、R/B=12、8、4、1和B共6個光質處理,200和400μmol·m~(-2)·s~(-1)兩個光強梯度;結果發(fā)現:400μmol·m~(-2)·s~(-1)下較高R/B下葉片的光合能力可以通過200μmol·m~(-2)·s~(-1)光強下減小R/B來實現;并且,400μmol·m~(-2)·s~(-1)光強下葉片Pn和Amax隨R/B減小而增加的趨勢與200μmol·m~(-2)·s~(-1)光強下Pn和Amax隨R/B的變化趨勢一致。因此,一定范圍內減小R/B可以達到與增加光強對葉片光合能力相同的提升效果。(4)在不同光強對生菜葉片光合能力影響的研究中,設置R/B=12,光強分別為100、150、200和300μmol·m~(-2)·s~(-1)共4個處理,結果發(fā)現:葉片Pn和Amax隨著光強增加而增加,增加光強促進了氣孔打開,減少了氣孔阻力,降低了Rubisco氧化/羧化比和總光合電子傳遞速率向光呼吸分配的比例,提高了Rubisco的羧化能力,增強了葉片的光合能力。同時,由于增加光強不僅引起葉片Pn提高,還促進葉面積增加,增強了光合有效輻射捕獲量,從而引起生菜地上部分干重隨著光強增加而增加。光強200μmol·m~(-2)·s~(-1)處理下生菜LUE和EUE最大,光強為300μmol·m~(-2)·s~(-1)處理下生菜干重達到最大。因此,在實際生產中要權衡高產和高效二者之間的關系。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S123

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本文編號：1657141