LED红蓝光对西洋参植株生长、产量和皂苷含量的影响

为了探究LED红蓝光对西洋参植株生长、产量及品质的影响，在环境可控的人工光植物工厂内，以2年生西洋参苗为研究材料，设置2R:1B（Q2:1）、3R:1B（Q3:1）和4R:1B（Q4:1）三种红蓝光质，以及50（I50）和80 μmol·m-2·s-1（I80）两种光强，研究了6种LED红蓝光处理对西洋参生长、产量、品质等的影响。结果表明，不同红蓝光对西洋参植株光合能力的影响略有差异。Q3:1I50处理下西洋参果实和种子的数量最多，Q2:1I80处理的西洋参地下部的鲜重和干重最重，Q4∶1I80处理的西洋参总皂苷的含量显著高于其他处理。因此，光强是影响西洋参生长、产量及皂苷含量的重要因素。低光强利于西洋参地上部及果实和种子的生长，高光强利于西洋参地下部的生长。研究结果基于产量和皂苷含量为LED红蓝光照射条件选择提供科学依据，也为植物工厂栽培西洋参等高附加值作物提供技术支撑，促进植物工厂产业发展。     

红蓝光下光强对生菜电能、光能利用效率及品质的影响

通过调查红蓝LED光源下生菜的光能利用效率(LUE)和电能利用效率(EUE),以期确定人工光栽培环境下红蓝LED的优化光强参数。本试验LED光源的红蓝光配比设定为1∶1,光强分别为200、300和400μmol/(m2·s)的3个处理(分别以L200、L300和L400表示),生菜定植38d后收获。结果表明:1)定植至收获期间,对每次间苗所收获生菜的干重以及定植38d后收获生菜的干重进行累计计算,处理L300下生菜的EUE最大,为0.948%,较处理L200和L400下生菜的EUE分别高5.22%和46.6%;处理L200下生菜的LUE最大,为4.17%,较处理L300和L400下生菜的LUE分别高12.0%和59.3%。2)定植38d后处理L300下生菜地上部分的鲜干重最大,平均值分别为41.3和2.58g,较处理L200和L400下地上部分鲜重分别高23.5%和25.2%;地上部分干重分别高28.4%和12.8%。3)处理L300与处理L200相比,定植38d后前者叶片的可溶性糖含量较高,硝酸盐含量较低;但与处理L400之间无显著性差异。综合考虑光能、电能利用效率及干重累积量,推荐300μmol/(m2·s)作为红蓝LED组合光源下生菜生长较优的光照强度。     

农业文化旅游及其景观开发

笔者从“文化”的基本内涵出发,探讨出农业文化旅游开发的关键在于农业文化景观的开发,进而又概括出以农业静、动景观的开发与创造,以及由此所带来的可观的社会效益。     

LED绿光补光模式对生菜生长及品质的影响

【目的】探究不同光照强度以及补光模式的绿光对植物工厂中水培生菜生长及营养品质的影响,为绿光的供光策略提供参考。【方法】以8:00—20:00照射的强度为160μmol·m~(-2)·s~(-1)的LED白光(W)为基础光,在保证生菜正常生长的前提下,补充3种不同强度(30、60、90μmol·m~(-2)·s~(-1))的绿光(G),并通过调节绿光的供光时间点使之与基础白光形成重叠(O)和不重叠(N)两种供光模式,分别为W、WG30O、WG60O、WG90O、WG30N、WG90。N共6个处理,各处理间绿光补光时长均为6 h。【结果】除处理WG90N外,其他补充绿光的处理较对照W均显著提高了生菜地上部鲜重,且30μmol·m~(-2)·s~(-1)的低强度绿光更有利于生菜的生长及生物量积累;补充绿光的处理均不同程度的提高了生菜可溶性糖、粗蛋白以及Vc含量,同时降低了硝酸盐含量,其中,生菜可溶性糖、粗蛋白以及Vc含量随着绿光补光强度的升高而增加;绿光在作用于生菜生物量积累过程中依赖于背景白光,而在作用于可溶性糖积累和Vc合成过程中与背景白光的关系不显著。【结论】绿光对生菜的作用效果与绿光补光强度及其相对于基础光的供光模式有关,且对于不同的目的指标,绿光补光效果有所差异,在实际生产中可根据生产目的建立不同的绿光补光策略。     

浅层地热源节能技术及其在设施农业中的应用

浅层地源热泵是一种利用高位能使浅层地能从低位热源转移到高位热源的机械装置。该文回顾了浅层地源热泵的种类及各自的优缺点,重点介绍了地源热在国内外的发展背景与意义,探讨了浅层地源热泵技术在设施农业中的研究进展及存在的问题如初期投资高、控制水平低等,并结合存在的问题提出相应的对策和建议。     

大跨度保温型温室的热环境模拟

大跨度保温型温室为拱型钢骨架结构,南北走向,相邻温室间距仅2m,相比于传统日光温室土地利用率提高到91%,且仍具有日光温室节能的特点。为分析和评价该温室的蓄热保温性能,基于温室热传导、对流换热、太阳辐射、天空辐射、作物蒸腾、自然通风等热物理过程,构建了温室内热环境变化模型,并利用Matlab软件对其进行求解,模拟在冬季连续4个典型工作日无加温条件下,每10min的室内空气温度和作物根区温度,并将模拟值与实测值进行对比分析。结果表明,模型对大跨度温室内空气温度模拟的平均绝对误差在±1.3℃之内,模拟值与实测值间直线方程的决定系数（R2）为0.99（n=576）,回归估计标准误差（RMSE）和相对误差（RE）分别为1.6℃和16.4%;作物根区温度实测值与模拟值的绝对误差在±0.6℃之内,直线方程的R2为0.91（n=576）,RMSE和RE分别为0.76℃和6.7%。模型模拟值与实测值较为一致,可为温室环境精准调控和结构优化设计提供理论依据。     

日光温室起垄内嵌式栽培基质配比对甜椒根区温度和植株生长及产量的影响

为探究起垄内嵌式栽培基质配比对甜椒生长和根区温度的影响,在日光温室中以土壤栽培为对照,共设置4种不同基质配比(体积比):草炭∶蛭石∶珍珠岩=1∶1∶1、2∶1∶1、3∶1∶1和3∶2∶1。结果表明:根区基质温度受两侧土壤温度的影响,与两侧土壤温度呈极显著相关;不同基质配比根区温度日变化规律不一致,但日平均温度无显著差异;4种基质配比的根区昼夜平均温差均比土壤低1.0～2.0℃。基质配比对不同生育阶段甜椒的株高、茎粗和SPAD值没有显著性影响,但2∶1∶1配比处理能显著提高甜椒的干物质量。4种基质栽培的甜椒产量均高于土壤,其中2∶1∶1配比处理产量最高为6.46kg/m2,比土壤高103.1%。总结而言,起垄内嵌基质栽培能够提高根区温度的缓冲能力和稳定性;不同基质配比对根区温度影响不显著,但草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1基质配比能够显著促进甜椒干物质量积累和产量的提高,更适合应用于日光温室甜椒生产。     

基于风洞系统的生菜空气动力学研究

针对目前利用计算流体力学软件(Computational fluid dynamics,CFD)进行植物工厂内部气流模拟仅在空载植物工厂中进行,忽略了生菜对气流存在阻碍的问题,采用风洞试验,对生菜冠层空气动力学参数进行研究。利用风洞系统测定了生菜冠层的阻力系数(C_D),并求得在不同叶面积密度(L)的情况下生菜冠层渗透率(K)与动量损失系数(C_f)之间的关系,将生菜栽培板置于风洞试验段中间位置,分别测量风洞试验段竖直方向和水平方向不同测点位置的稳态压力与风速。通过已求得的参数得到CFD建模中建立生菜多孔介质模型需要的粘滞阻力系数与惯性阻力参数。结果表明:1)本试验测得的生菜冠层阻力系数为0.02;2)成熟生菜(L=32.5 m~2/m~3),其渗透率为0.04 m~2,动量损失系数为0.13;3)动量损失系数C_f取值为0.1～1.0,当叶面积密度L为10、20、30 m~2/m~3时,作物冠层渗透率K的取值范围分别为0.25～25.00、0.06～6.25、0.03～2.78 m~2;4)成熟生菜的粘滞阻力系数为25,惯性阻力系数为1.3。     

不同光质对愈合期黄瓜嫁接苗质量的影响

为筛选黄瓜嫁接苗愈合期间的适宜光质条件,利用LED光源调制不同光质比例,以白光（W）为对照,探究了嫁接愈合期间红光（R）、蓝光（B）和红蓝混合光（RB,红光光照度∶蓝光光照度=7∶3）对黄瓜嫁接苗生长及生理生化特性的影响。结果表明,B处理可显著促进茎秆及叶柄伸长,叶片伸展,增加嫁接苗全株鲜质量、干质量及可溶性蛋白含量;RB处理有利于嫁接苗单位叶面积的叶片干质量（LMA）及迪克森质量指数（DQI）等幼苗质量评估指标的提高;W及RB处理下嫁接苗总叶绿素含量与R、B处理相比显著提高,可溶性糖含量显著降低。此外,黄瓜第1朵雌花开放节位以及10、15、20节以内雌花数也受到不同光质处理的影响。RB处理下第1朵雌花开放节位最低,R处理不利于黄瓜嫁接苗雌花的分化。综合来看,红蓝混合光最利于嫁接苗壮苗的培育,提升后期高产潜力,宜作为嫁接苗愈合光质。     

不同光谱条件对越冬型拱棚韭菜生长发育及产量品质的影响

应用5种颜色棚膜（紫色P，蓝色B、绿色G、黄色Y、红色R），研究不同光谱特征条件下拱棚光照度、温度、韭菜生长指标及品质产量等指标，比较分析得出：紫色棚膜的特征曲线（P）与自然光的特征曲线（S）在可见光范围内（380~780 nm）相似度较高。紫色棚膜内部的温度（P）值一直高于其他颜色棚膜处理的温度。5种颜色棚膜处理的韭菜株高增长速率由高到低分别为P值（2.52 cm/d）> Y值（2.01 cm/d）> G值（1.90 cm/d）> R值（1.80 cm/d）> B值（1.37 cm/d）。紫色棚膜处理叶片鲜质量积累3茬平均速率为 277.60 mg/d，紫色棚膜处理韭菜叶片干质量积累平均速率（P）值最高，达到22.42 mg/d，其他处理依次为Y值 18.47 mg/d，R值17.68 mg/d，G值15.63 mg/d，B值10.79 mg/d。紫色棚膜处理假茎鲜质量的积累平均速率（P）值最高，达到106.52 mg/d，其次为Y值77.71 mg/d，G值74.62 mg/d，R值69.87 mg/d，B值60.22 mg/d。3茬平均韭菜假茎干质量积累速率中， P值最高，为8.17 mg/d， R值最低，仅为4.07 mg/d。3茬韭菜根鲜质量积累平均速率为P值（119.84 mg/d）>Y值（117.89 mg/d）>R值（102.28 mg/d）>G值（98.99 mg/d）>B值（72.36 mg/d）。3茬韭菜根干质量积累平均速率方面，P值（50.98 mg/d）> R值 （38.81 mg/d）>G值（37.59 mg/d）Y值（37.18 mg/d）> B值（24.43 mg/d）。绿色棚膜处理的叶片中可溶性糖含量（G）值最高，为23.95 mg/g，红色棚膜处理（R）值次之，为23.28 mg/g；黄色棚膜处理叶片中可滴定酸含量的（Y）值最高，达到2.75 mg/g，紫色棚膜处理的P（值）为2.55 mg/g，各处理叶片和假茎中维生素C含量差异极大，叶片中维生素C含量是假茎中的7~14倍。紫色棚膜处理3茬韭菜总产量最高为103.95 t/hm²，其他处理依次为：Y值（88.84 t/hm²）> R值（82.99 t/hm²）> G值（82.27 t/hm²）>B值（68.36 t/hm²）。通过不同光谱特征条件下光照度、温度、韭菜生长指标及品质产量等综合评价得出：在西北地区冬季拱棚韭菜生产过程中，紫色棚膜的应用更有利于韭菜的生长发育及产量提升。