中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (6): 1167-1179.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.06.011
收稿日期:
2023-08-18
接受日期:
2023-11-20
出版日期:
2024-03-25
发布日期:
2024-03-25
通信作者:
联系方式:
杨洋,E-mail:y.yang2021@qq.com。
基金资助:
YANG Yang(), JIA MengHan, CHEN Can, ZHANG YiHan, TONG YuXin()
Received:
2023-08-18
Accepted:
2023-11-20
Published:
2024-03-25
Online:
2024-03-25
摘要:
【目的】 在红光(R,660 nm)保持定量的条件下,探究不同绿蓝光比例(G/B)对罗勒(Ocimum basilicum Linn.)生长、气孔特征、光合能力以及能源利用效率的影响,为植物工厂罗勒高效节能生产提供技术支撑。【方法】 在植物工厂环境下,以罗勒为试验材料,将生长19 d的罗勒幼苗分别置于RB(R﹕G﹕B=8﹕0﹕8,设为对照处理)、RG1B7(R﹕G﹕B=8﹕1﹕7)、RG1B3(R﹕G﹕B=8﹕2﹕6)、RG1B1(R﹕G﹕B=8﹕4﹕4)、RG3B1(R﹕G﹕B=8﹕6﹕2)、RG7B1(R﹕G﹕B=8﹕7﹕1)和RG(R﹕G﹕B=8﹕8﹕0)7种不同光质组合处理中,光照强度设置为160 μmol∙m-2∙s-1,其中红光占50%,光照时间为16 h/d,光/暗期温度为25 ℃/23 ℃,相对湿度设定为65%,光期CO2浓度设定为1 000 μmol∙mol-1。试验处理13 d后测量罗勒的光合作用参数,处理19 d后测量其生长指标、气孔特征以及能源利用效率。【结果】 除RG1B3处理外,添加绿光处理比对照显著提升了罗勒的株高、叶面积和干鲜重,不同绿蓝光比例(G/B)处理的地上部干、鲜重分别比对照提高了19%—51%和26%—64%;但除RG处理外,不同G/B处理间的叶面积和干、鲜重差异不显著。低G/B处理(RG1B7)仅降低罗勒下层叶片反面的气孔密度,随着G/B的增大,下层叶片正面及上层叶片的气孔密度均降低。总体上,叶片氮含量随着G/B的增加而降低,叶片氮含量和气孔密度的降低导致罗勒的CO2同化能力、光利用能力下降,降低程度总体上随着G/B的增加而增大。由于绿光LED的发光效率比蓝光低,总耗电量随着G/B的增加而增加,本试验中仅RG1B7处理比对照显著提高了25%的电能利用效率;除RG1B3处理外,不同G/B处理比对照提升了30%—57%的光能利用效率,提升程度在除RG外的不同G/B处理间无显著差异;与对照相比,RG3B1和RG处理提高了罗勒上层和下层叶片水分利用效率,其中RG3B1分别提高了58%和74%,RG分别提高了67%和90%。【结论】 结合罗勒生长和能量利用效率数据可知,RG1B7处理可被认为是植物工厂罗勒生产较为适宜的光质组合。研究结果可为明确不同绿蓝光比例对罗勒生长、光合特性及能源利用效率的影响规律提供参考,也为完善植物工厂环境下罗勒高效节能生产光配方提供技术支撑。
杨洋, 贾梦晗, 陈灿, 张一含, 仝宇欣. 不同绿蓝光比例对罗勒生长及其能源利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(6): 1167-1179.
YANG Yang, JIA MengHan, CHEN Can, ZHANG YiHan, TONG YuXin. Effects of Different Ratios of Green-Blue Light on Basil Growth and Its Energy Use Efficiency[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(6): 1167-1179.
表2
不同G/B对罗勒生长的影响"
处理 Treatment | 数量 Number (n) | 茎粗 Stem diameter (mm) | 分枝长度 Branches length (cm) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
叶片 Leaf | 生长点 Sprout point | 分枝 Branch | 第一节点 1st branching point | 第二节点 2nd branching point | ||
RB | 13.3±0.5c | 8.8±0.2b | 3.5±0.3d | 3.9±0.2b | 2.3±0.2c | 0.6±0.1b |
RG1B7 | 16.9±1.0ab | 10.8±0.7ab | 5.6±0.5ab | 4.4±0.1ab | 3.8±0.2ab | 1.0±0.1ab |
RG1B3 | 14.3±1.0bc | 10.1±1.0ab | 5.6±0.4ab | 4.3±0.1ab | 2.9±0.3bc | 0.9±0.2ab |
RG1B1 | 17.9±1.4a | 11.9±1.0a | 6.1±0.5a | 4.4±0.1a | 4.3±0.5a | 1.6±0.6a |
RG3B1 | 14.7±1.1bc | 9.1±0.7b | 4.8±0.3bc | 4.3±0.2ab | 3.6±0.4ab | 0.9±0.1b |
RG7B1 | 14.1±1.1bc | 9.2±0.8b | 4.4±0.3cd | 4.5±0.2a | 4.2±0.7a | 0.8±0.2b |
RG | 16.4±1.1ab | 9.6±0.7b | 5.0±0.3abc | 4.7±0.3a | 4.6±0.5a | 1.2±0.2ab |
[1] |
许大全, 高伟, 阮军. 光质对植物生长发育的影响. 植物生理学报, 2015, 51(8): 1217-1234.
|
|
|
[2] |
doi: 10.1016/j.bbabio.2019.148131 |
[3] |
doi: 10.1016/S2095-3119(19)62633-X |
[4] |
doi: 10.3732/ajb.1200354 pmid: 23281393 |
[5] |
doi: 10.1071/FP09262 |
[6] |
doi: 10.3389/fpls.2021.782465 |
[7] |
doi: 10.1111/ppl.2018.164.issue-2 |
[8] |
pmid: 17630292 |
[9] |
doi: 10.1007/s13580-015-1064-3 |
[10] |
doi: 10.1016/j.scienta.2015.01.006 |
[11] |
doi: 10.21273/JASHS04759-19 |
[12] |
李列, 仝宇欣, 李锦, 杨其长. 不同光质组合对生菜生长和能量利用效率的影响. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2020, 48(9): 114-120.
|
|
|
[13] |
doi: 10.1016/j.envexpbot.2019.103844 |
[14] |
doi: 10.1007/s11120-021-00879-3 |
[15] |
doi: 10.1016/j.envexpbot.2019.03.016 |
[16] |
doi: 10.1093/jxb/erx098 |
[17] |
doi: 10.3389/fpls.2021.627311 |
[18] |
doi: 10.1104/pp.111.180661 pmid: 21852417 |
[19] |
doi: 10.1016/j.scienta.2019.109002 |
[20] |
doi: 10.1104/pp.110.160820 |
[21] |
doi: 10.21273/HORTSCI.39.7.1617 |
[22] |
doi: 10.1016/j.scienta.2019.02.005 |
[23] |
doi: 10.1016/j.bmc.2019.115179 |
[24] |
张丹, 张妲, 李兰, 连松刚, 朱庆均, 张成博. 罗勒多糖对卵巢癌肿瘤转移相关基因SEMA4C表达影响实验研究. 中华肿瘤防治杂志, 2013, 20(22): 1720-1723.
|
|
|
[25] |
doi: 10.1016/j.envexpbot.2018.02.014 |
[26] |
|
[27] |
doi: 10.1016/j.scienta.2020.109508 |
[28] |
史作民, 唐敬超, 程瑞梅, 罗达, 刘世荣. 植物叶片氮分配及其影响因子研究进展. 生态学报, 2015, 35(18): 5909-5919.
|
|
|
[29] |
NIINEMETS,
|
[30] |
王君, 仝宇欣, 杨其长. LED光源红蓝光配比对生菜光合作用及能量利用效率的影响. 农业工程学报, 2018, 34(14): 234-240.
|
|
|
[31] |
doi: 10.3390/plants11131688 |
[32] |
doi: 10.1093/plcell/koad022 pmid: 36724050 |
[33] |
doi: 10.1038/s41438-020-00429-3 |
[34] |
doi: 10.21273/HORTSCI14282-19 |
[35] |
doi: 10.1016/j.envexpbot.2018.10.019 |
[36] |
doi: 10.1007/s13580-022-00481-z |
[37] |
|
[38] |
doi: 10.1016/j.jplph.2008.01.007 |
[39] |
doi: 10.3390/agronomy11091724 |
[40] |
doi: 10.1038/s41467-022-32784-1 pmid: 36130948 |
[41] |
武维华. 植物生理学. 2版. 北京: 科学出版社, 2008: 134.
|
|
|
[42] |
doi: 10.7783/KJMCS. |
[43] |
doi: 10.1016/j.scienta.2023.111946 |
[44] |
doi: 10.1111/plb.2018.20.issue-2 |
[45] |
pmid: 10795311 |
[46] |
doi: 10.3389/fpls.2016.01328 pmid: 27635127 |
[47] |
常涛涛, 刘晓英, 徐志刚, 杨杨. 不同光谱能量分布对番茄幼苗生长发育的影响. 中国农业科学, 2010, 43(8): 1748-1756. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.08.025.
|
|
|
[48] |
doi: 10.1111/nph.2015.207.issue-1 |
[49] |
doi: 10.1111/pbi.2016.14.issue-3 |
[50] |
doi: 10.1104/pp.16.01844 pmid: 28461401 |
[51] |
doi: 10.1111/nph.2019.221.issue-1 |
[52] |
doi: 10.1016/j.pbi.2022.102310 |
[53] |
doi: 10.3389/fpls.2019.00305 |
[1] | 王语, 张渝鹏, 朱冠亚, 廖航烯, 侯文峰, 高强, 王寅. 局部供氮对干旱胁迫下玉米苗期生长发育和水氮利用的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(5): 919-934. |
[2] | 田青兰, 周俊妞, 吴艳艳, 刘洁云, 黄伟华, 张英俊, 谢文连, 韦广谭, 牟海飞. 西番莲花芽分化过程观察及花生长模型的拟合[J]. 中国农业科学, 2024, 57(4): 765-778. |
[3] | 裴书瑶, 曹红霞, 张泽宇, 赵方洋, 李志军. 盆栽番茄对NaCl和Na2SO4微咸水灌溉的生理响应[J]. 中国农业科学, 2024, 57(3): 570-583. |
[4] | 刘梦洁, 梁飞, 李全胜, 田宇欣, 王国栋, 贾宏涛. 膜下滴灌与细流沟灌对玉米生长及产量的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(8): 1515-1530. |
[5] | 贺江, 丁颖, 娄向弟, 姬东玲, 张向向, 王永慧, 张伟杨, 王志琴, 王伟露, 杨建昌. 水稻分蘖期干物质积累对大气CO2浓度升高和氮素营养的综合响应差异及其生理机制[J]. 中国农业科学, 2023, 56(6): 1045-1060. |
[6] | 王子盾, 王辉, 冯郁晨, 张学良, 闫雷玉, 刘小杰, 赵政阳. 不同颜色育果袋对‘瑞雪’苹果果实品质的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 729-740. |
[7] | 卢猛, 胡凤明, 屠焰, 刁其玉. 白头翁皂苷B4对犊牛生长性能、消化代谢和瘤胃发酵的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 754-765. |
[8] | 任国栋, 郝小燕, 张暄梓, 刘森, 张宏祥, 田光元, 张建新. 胍基乙酸和甜菜碱对羔羊生长性能、瘤胃发酵和血液代谢的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(4): 766-778. |
[9] | 刘明慧, 田虹雨, 刘之广, 巩彪. 减磷条件下含褪黑素的尿素缓释功能肥对番茄生长、产量、品质和磷素利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(3): 519-528. |
[10] | 王秀娟, 高翰, 李海鹏, 高雪, 孙宝忠, 程强, 徐磊, 张亚朋, 雷元华, 魏萌, 李三禄, 胡俊伟, 张长庆, 高会江, 李俊雅, 张路培, 陈燕. 平凉红牛生长性能、胴体及肉质性状分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(3): 559-571. |
[11] | 王荣荣, 陈天鹏, 尹豪杰, 蒋桂英. 不同抗旱性春小麦根系生长对干旱胁迫的响应及滴灌复水补偿效应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(24): 4826-4841. |
[12] | 姜文洋, 陈俊南, 昝志曼, 汪江涛, 郑宾, 刘领, 刘娟, 焦念元. 单粒播种与施磷对间作花生种间竞争和生长的调控效应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(23): 4660-4670. |
[13] | 杨莎, 刘珂珂, 刘颖, 郭峰, 王建国, 高华鑫, 孟静静, 张佳蕾, 万书波. 基于转录组分析花生单粒精播与多粒穴播植株荚果产量差异的分子机制[J]. 中国农业科学, 2023, 56(22): 4386-4402. |
[14] | 徐小静, 魏立民, 赵少猛, 赵桂苹, 张敏红, 冯京海. 1-60日龄文昌鸡母鸡净能需要量预测模型研究[J]. 中国农业科学, 2023, 56(22): 4552-4560. |
[15] | 滕云飞, 尚斌, 陶秀萍. 猪粪沼液对设施基质栽培番茄的营养效应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(19): 3869-3878. |
|