不同光譜和強度LED燈光對馬鈴薯生長生理的影響 作者簡介 李雅飛 2000 女 碩士研究生 主要從事馬鈴薯植物學(xué)生理研究 基金項目 國家重點研發(fā)計劃 2021YFE0109600 河北省重點研發(fā)計劃項目 21326320D 通信作者 李結(jié)平 博士 高級研究員 主要從事馬鈴薯植物生理學(xué)與重要營養(yǎng)元素Fe Zn等的生物強化研 究 李雅飛1 2 李結(jié)平1 馮 琰2 王 磊2 KEAR Philip1 常世偉1 許春江1 2 張振鑫1 袁平平1 單有蛟1 1 國際馬鈴薯中心亞太中心 中國 北京 延慶 102199 2 河北北方學(xué)院 河北 張家口 075000 馬鈴薯 Solanum tuberosum L 廣泛種植于世界各地 是全球第四大主糧作物 對保障 國家糧食安全發(fā)揮著重大作用 種薯生產(chǎn)體系中 組培苗在溫室內(nèi)完成的人工補充光照是 影響種薯產(chǎn)量的重要因素 同時隨著農(nóng)業(yè)科技進步 如強烈依賴人工光照的植物工廠等高 效科學(xué)的生產(chǎn)方式被越來越多地運用到實際生產(chǎn)中 這就需要對不同光譜和強度的補光燈 對馬鈴薯的生長和產(chǎn)量影響有更多的研究 以獲得適合馬鈴薯生長的室內(nèi)光源 目前不同 燈光對馬鈴薯生長生理的影響研究主要集中于馬鈴薯組培苗 苗期階段 而對馬鈴薯全生 育期的影響研究則相對較少 研究通過設(shè)置不同光譜和光照強度的LED燈光處理 采用 栽培種 費烏瑞它 為試驗材料 全生育期觀察不同燈光處理對 費烏瑞它 的株型 葉片 生理性狀和產(chǎn)量的影響 通過對表型數(shù)據(jù)的分析獲得最適合馬鈴薯生長的燈光處理 對當 前馬鈴薯產(chǎn)業(yè)中種薯生產(chǎn)的人工光照補光技術(shù)提供重要參考 為未來發(fā)展馬鈴薯的植物工 廠提供重要的理論支撐 將打破休眠的 費烏瑞它 播種于10 L花盆 培養(yǎng)基質(zhì)采用馬鈴薯 玉米輪作的田間原 位土壤 生長在人工氣候室內(nèi) 參數(shù)設(shè)置為晝夜溫度25 20 相對濕度50 二氧 化碳400 mol mol 光周期10 h 14 h 試驗共設(shè)有4種燈光處理和一組田間對照處理 分 別標記為LA H LA L LB LAB和LF 其中LA H與LA L是相同類型光譜的燈光 相關(guān)色溫為6 334 K 是市場上廣泛采用的植物生長全光譜類型燈光 其中LA H為高光 強處理 光合光子通量密度為232 66 mol m2 s LA L為低光強處理 光合光子通量密 度為107 16 mol m2 s LB相關(guān)色溫為3 459 K 由福建九圃生物科技有限公司研發(fā)的 有效光譜高發(fā)熱量低的植物補光燈 主要由波長為660 nm紅光 450 nm藍光和525 nm綠 光組成 其占比分別為紅光65 藍光22 綠光13 LB與LA L的光照強度幾乎相 等 LAB的燈光是LA類型燈光和LB類型燈光組合而成的混合型光照處理 其光合光子 通量密度介于LA H與LB之間為176 01 mol m2 s 光譜與LA和LB兩種類型的燈光 光譜均不相同 相關(guān)色溫為5 678 K LF處理為自然光 在大田間種植的對照組 在出苗 后第60 d對馬鈴薯植株的株型性狀 包括株高 莖粗 主莖數(shù) 整體葉片面積和生理性 462 狀包括凈光合速率 氣孔導(dǎo)度 胞間CO2 濃度 蒸騰速率 葉綠素含量及產(chǎn)量性狀如生物 量 包括根 莖 葉及塊莖的干重和鮮重 進行測定 試驗結(jié)果表明 1 比較分析4種LED光源處理組與LF對照組的植株表型數(shù)據(jù) 發(fā)現(xiàn)LA型燈光高光 強處理組LA H中馬鈴薯植株的株高 主莖數(shù) 整體葉片面積及根 莖 葉鮮重均顯著高 于LF對照組中生長的馬鈴薯植株 同時發(fā)現(xiàn)高光強LA H處理下的馬鈴薯單株結(jié)薯重與 自然光LF處理下單株結(jié)薯重不具有顯著性差異 表明高光強處理不僅可以提高馬鈴薯的 生物量 還可以使馬鈴薯單株結(jié)薯重接近于大田中自然生長的馬鈴薯單株結(jié)薯重 在低光 強處理組LA L與LB燈光下生長的馬鈴薯植株的莖粗 整體葉片面積及馬鈴薯根 莖 葉和塊莖鮮重與干重均低于LF對照組中的馬鈴薯植株 而在LA與LB兩種類型的燈光相 結(jié)合的光源LAB處理中 馬鈴薯植株的株高 主莖數(shù) 整體葉片面積及根 莖 葉鮮重 與大田L(fēng)F處理組中生長的馬鈴薯植株不具有顯著性差異 但LAB處理組中的馬鈴薯單株 結(jié)薯重 塊莖鮮重及根 莖 葉和塊莖干重均顯著低于LF對照組的馬鈴薯植株 2 在相同光譜不同光照強度的處理中 LA H vs LA L 高光強LA H處理下的馬鈴 薯植株的整體葉片面積 單株結(jié)薯重 凈光合速率 氣孔導(dǎo)度 蒸騰速率及根 莖 葉和 塊莖鮮重與干重均顯著高于低光強LA L處理下的馬鈴薯植株 而葉綠素a 葉綠素b及 總?cè)~綠素的含量顯著低于LA L處理組 3 在光照強度相同而光照類型不同的處理中 LA L vs LB LA類型的光照下馬鈴 薯植株的株高 莖粗 主莖數(shù) 整體葉片面積 單株結(jié)薯重及根 莖 葉 塊莖干重和鮮 重與LB類型的光照處理下馬鈴薯植株無顯著性差異 而馬鈴薯植株葉片中的葉綠素a 葉綠素b與總?cè)~綠素含量及馬鈴薯植株的凈光合速率 氣孔導(dǎo)度 胞間CO2濃度和蒸騰速 率顯著高于LB處理組 4 在混合兩種類型光源的綜合光源LAB處理下 馬鈴薯植株的株高 莖粗 主莖數(shù) 分支數(shù) 單株結(jié)薯重 凈光合速率 氣孔導(dǎo)度 胞間CO2濃度 葉綠素a 葉綠素b及總?cè)~ 綠素含量及根 莖 葉和塊莖鮮重與干重均介于LA類型與LB類型的光照處理之間 5 在5個不同的試驗處理中 馬鈴薯植株的單株結(jié)薯重由高到低依次為LF LA H LAB LB LC 經(jīng)過方差分析后發(fā)現(xiàn)LA H與LF在同一子集 LA H與LAB在同一子 集 LA L與LB在同一子集 試驗采用不同光譜 不同光照強度的LED燈光處理 以自然光照 田間種植 LF處理 組 作為對照處理 研究了光譜和光強因素對馬鈴薯植株生長生理影響 表明LA H光照 處理組的單株產(chǎn)量與田間種植條件一致 而LA L LB及LAB處理組雖然部分植株株型 性狀與LF處理下的馬鈴薯植株無顯著差異 但是產(chǎn)量顯著低于LF處理組 表明其不能完 全滿足馬鈴薯生長的光照需求 確定了以LA類型的光照及其高光強處理更適合作為后續(xù) 馬鈴薯的補充光源 試驗初步探索了光譜和光強因素對馬鈴薯生長生理的影響 為馬鈴薯 光源的補充提供了一定的參考依據(jù) 同時也為馬鈴薯產(chǎn)業(yè)室內(nèi)微型薯生產(chǎn) 植物工廠生產(chǎn) 等室內(nèi)生長環(huán)境選擇合適的光源提供了重要依據(jù) 關(guān)鍵詞 馬鈴薯 光照 生物量 農(nóng)藝性狀 產(chǎn)量 562