





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。
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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 |
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