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:
2024-03-16
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:
2024-03-16
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] | 张余周, 王一钊, 高茹茜, 刘逸凡. 小麦根系构型及抗旱性研究进展[J]. 中国农业科学, 2024, 57(9): 1633-1645. |
[2] | 何永强, 张金盔, 徐劲松, 丁晓雨, 程勇, 许本波, 张学昆. 14-羟基芸苔素甾醇生长调节剂对油菜生长和产量的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(8): 1444-1454. |
[3] | 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. |
[4] | 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. |
[5] | 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. |
[6] | 路露, 李一诺, 张修国, 高丹美, 吴凤芝. 小麦和蚕豆填闲及其腐解液对连作辣椒幼苗生长及疫病的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(22): 4541-4552. |
[7] | 李连燚, 王世纪, 姜桂英, 李洋, 杨锦, 朱宣霖, 朱长伟, 王仁卓, 刘芳, 介晓磊, 刘世亮. 轮耕促进豫北潮土区小麦根系生长和产量增加[J]. 中国农业科学, 2024, 57(18): 3626-3641. |
[8] | 周罕觅, 马林爽, 孙旗立, 陈佳庚, 李纪琛, 苏裕民, 陈诚, 吴奇. 基于多目标综合评价的苹果水氮综合调控[J]. 中国农业科学, 2024, 57(18): 3654-3670. |
[9] | 杨立达, 彭新月, 朱文雪, 赵静, 袁晓婷, 林萍, 罗凯, 李易玲, 罗春明, 李雨泽, 杨文钰, 雍太文. 秸秆还田与灌溉方式对大豆玉米带状间作出苗及幼苗生长的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(17): 3366-3383. |
[10] | 刘炳琦, 罗春海, 姚伟佳, 王薇, 刘佳金, 李丹阳, 付世新. miRNA-424-5p靶向VEGFA对胎衣不下奶牛胎盘胶原蛋白降解的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(15): 3083-3092. |
[11] | 曾艳鑫, 宫昊楠, 由春香, 卢景生, 高文胜, 王小非. 不同砧木对多主干树形‘瑞香红’苹果幼树树体生长及果实品质的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(14): 2847-2861. |
[12] | 卜明娜, 杨习文, 滕政凯, 胡乃月, 张烁, 王春艳, 杨键, 梁文宪, 马文奇, 贺德先, 周苏玫. 不同灌水条件下分层施肥对土壤养分垂直分布与小麦根系生长和功能的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2125-2142. |
[13] | 韩瑞锋, 郭雨琴, 王玉琢, 成永三, 侯雷平, 张毅. 氮形态对小白菜根系生长、根区pH及细胞壁组分的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(11): 2215-2226. |
[14] | 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. |
[15] | 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. |
|