專利名稱：一種基于led節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，具體涉及一種基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)。
背景技術(shù)：
光是植物生長發(fā)育的最重要的環(huán)境因子之一。太陽光的光譜范圍在300 2600nm之間，其中波長為390 760 nm之間的光(即可見光)是太陽輻射光譜中具有生理活性的波段，稱為光合有效輻射。植物生長所需的光合有效輻射在波長400 700 nm之間，其中在藍(lán)紫光區(qū)(430 450nm)和紅光區(qū)(640 660 nm)光合效率最高。與傳統(tǒng)光源相比,半導(dǎo)體新型光源LED (light emitting diodes)具有很多優(yōu)點:冷光源、質(zhì)量和體積小、壽命長、光質(zhì)純、光效高、波長類型豐富，與植物光合作用和形態(tài)建成的光譜范圍吻合。通過調(diào)節(jié)LED頻率和占空比可以節(jié)省能源和提高光合效率。用于植物栽培光源的LED表現(xiàn)以下優(yōu)勢:LED光輸出半寬窄，接近單色光，單獨使用或組合使用均可；使用LED可以集中特定波長的光均衡地照射作物，不僅可以調(diào)節(jié)作物開花與結(jié)實，而且還能控制株高和植物的營養(yǎng)成分；LED光源屬于冷光源，發(fā)熱少，實現(xiàn)了低熱負(fù)荷，可以置于離植物很近的地方而不會把作物烤傷，光的利用率很高，可用于多層栽培立體組合系統(tǒng)；LED形狀極小，可以制備成多種形狀的器件，占用空間很小，安裝方便，使植物生產(chǎn)設(shè)施小型化。小青菜(Bras sica campestris L.ssp.chinensis)屬十字花科蕓薹屬蕓薹種,俗稱小白菜、油菜等，原產(chǎn)于中國，是我國人民日常生活中的重要蔬菜。小青菜營養(yǎng)豐富，種類和品種繁多，生長期短，高產(chǎn)、省工。但是在夏季，由于高溫、高濕、高光和蟲害的影響，小青菜栽培品質(zhì)差，產(chǎn)量不穩(wěn)定，病蟲害嚴(yán)重。近年來，隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，可用耕地面積日益減少。采用工廠化生產(chǎn)和立體栽培模式可以滿足土地資源缺乏地區(qū)的作物生產(chǎn)需求。近幾年，中國的設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，國內(nèi)也開始探索和發(fā)展葉菜工廠化栽培模式。植物工廠是一種資源集約型的植物生產(chǎn)模式，可以大幅提高單位土地的利用率、產(chǎn)出率和經(jīng)濟效益。植物工廠受自然條件影響小，植物生產(chǎn)計劃性強，生產(chǎn)周期短，自動化程度高，可以在各種資源(耕地、水、氣候、環(huán)境等)限制的環(huán)境條件下保障食物供給和食品安全。如何合理調(diào)控設(shè)施光環(huán)境是設(shè)施生產(chǎn)中迫切需要解決的實際問題，這需要相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究提供理論支持。本方法探索了小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，建立了完整可行的試驗方法，操作步驟簡單，試驗效果穩(wěn)定、清楚，因此無論是在科研、檢測以及學(xué)生試驗中都能得到很好的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于合理調(diào)控設(shè)施光環(huán)境，提供了一種基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，包括以下步驟:(I)幼苗的制備:小青菜種子放入清水中浸泡4 8小時，放入基質(zhì)I中育苗，環(huán)境條件如下:自然光照條件下，溫度20±2°C，光周期ia 41,相對濕度控制在70% 90% ；(2) LED光源處理:待小青菜第2片真葉完全展開時，選取形態(tài)長勢一致的幼苗移栽入基質(zhì)II中，進(jìn)行LED光源處理，每天用霍格蘭德營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌，光照下培養(yǎng)30天，白天溫度20 25°C，夜晚15 18°C，光周期12h.cf1，相對濕度控制在70% 90%。步驟⑵中，所述的光源處理為單色黃光(Y)、單色綠光(G)、單色紅光(R)或單色藍(lán)光(B)的一種或兩種組合，優(yōu)選為單色藍(lán)光或紅藍(lán)組合，更優(yōu)選為紅藍(lán)組合4:1(RB=4:1)。步驟(2)中，每天澆灌80ml霍格蘭德營養(yǎng)液。本發(fā)明所述的LED光源是由發(fā)光二極管燈和驅(qū)動調(diào)節(jié)器來控制光強和電流。可以根據(jù)不同的光源要求調(diào)節(jié)燈的組成。本發(fā)明所述的基質(zhì)I為草炭+蛭石+珍珠巖3V: IV: IV，所述的基質(zhì)II為草炭+蛭石+珍珠巖IV: IV: IV。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供了一種對小青菜室內(nèi)栽培的控制技術(shù)，本發(fā)明的光源控制技術(shù)具有以下優(yōu)點:1)操作簡單，效果好；2)節(jié)省能源環(huán)保；3)植株生長快速、健壯。本發(fā)明方法和結(jié)果為開展與小青菜室內(nèi)栽培有關(guān)的生物學(xué)研究和開發(fā)提供了新的途徑和依據(jù)。


圖1，不同LED光源處理下小青菜的質(zhì)量和能效指標(biāo)。圖2，不同LED光源處理下小青菜的根系活力。圖3，不同LED光源處理下小青菜的凈光合速率。圖4，不同LED光源處理下小青菜的葉綠體超微結(jié)構(gòu)，圖4中，A:鏑燈，B:單色黃光，C:單色綠光，D:單色紅光，E:單色藍(lán)光，F(xiàn):紅藍(lán)組合4:1。圖5，不同LED光源處理下小青菜的糖類含量。圖6，不同LED光源處理下小青菜的粗蛋白含量。圖7，不同LED光源處理下小青菜的維生素C含量。圖8，不同LED光源處理下小青菜的硝酸鹽含量。圖9，不同LED光源處理下小青菜的硝酸還原酶活性。
具體實施例方式下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法，所述百分含量如無特別說明均為體積百分含量。1、首先用本發(fā) 明的方法對小青菜特矮青(生產(chǎn)用種)進(jìn)行發(fā)光二極管光處理，包括以下兩步驟:(I)幼苗的制備:小青菜種子在清水中浸泡4 8小時，放入裝滿基質(zhì)I (草炭+蛭石+珍珠巖3V: IV: IV)的穴盤中育苗，環(huán)境條件如下:自然光照條件下，溫度20±2°C，光周期12h.cT1，相對濕度控制在70% 90% ；
(2) LED光源處理:待小青菜第2片真葉完全展開時，選取形態(tài)長勢一致的幼苗移栽入基質(zhì)II中，基質(zhì)II為草炭+蛭石+珍珠巖IV: IV: IV，進(jìn)行不同LED光源處理，幼苗每天用霍格蘭德營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌，每缽澆80ml營養(yǎng)液；分別置于鏑燈(對照CK)、單色黃光(Y)、單色綠光(G)、單色紅光(R)、單色藍(lán)光(B)、紅藍(lán)組合4:1 (RB=4:1)光照下培養(yǎng)30天，白天溫度20 25°C，夜晚15 18°C，光周期12h.cf1，相對濕度控制在70% 90%。2、光源:所述LED光源是由發(fā)光二極管燈和一個驅(qū)動調(diào)節(jié)器來控制光強和電流?？梢愿鶕?jù)不同的光源要求調(diào)節(jié)燈的組成。3處理效果:3.1不同光源處理對小青菜植株形態(tài)的影響見表1，紅光LED處理的顯著增加小青菜地上部株高；藍(lán)光LED處理和紅藍(lán)組合4:1 LED顯著抑制株高。藍(lán)光LED處理下葉片葉面積顯著高于其他處理，紅藍(lán)組合4:1 LED次之。紅藍(lán)組合4:1 LED處理下植株葉片數(shù)最大、比葉重最大、葉片質(zhì)量比例最高。結(jié)果說明，紅藍(lán)組合4:1處理下植株生長最快速和健壯。3.2不同光源處理對小青菜生物量的影響見圖1，小青菜植株鮮樣質(zhì)量和干樣質(zhì)量在紅藍(lán)組合4:1 LED處理下最大，其數(shù)量是鏑燈對照的兩倍之多；并且紅藍(lán)組合4:1 LED處理下能效最高，表明紅藍(lán)組合光處理下小青菜植株能更加高效的利用光能，小青菜產(chǎn)量提高，經(jīng)濟效益增加。3.3不同光源處理對小青菜根系活力的影響見圖2，小青菜根系活力在紅光LED下最大，紅藍(lán)組合4:1 LED下次之，藍(lán)光LED和CK沒有顯著性差異。因此，紅光LED有利于提高小青菜的根系活力。3.4不同光源處理 對小青菜光合器官發(fā)育和光合作用的影響見圖3、圖4和表2，紅藍(lán)組合4:1 LED處理下小青菜光合機構(gòu)發(fā)育較好:柵欄組織和海綿組織細(xì)胞增厚增加；葉綠體片層結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，基粒片層明顯增厚，排列緊湊。藍(lán)光LED和紅藍(lán)組合4:1 LED處理下，小青菜凈光合速率較高，生長代謝旺盛。3.5不同光源處理對小青菜品質(zhì)的影響見圖5，藍(lán)光LED處理下小青菜可溶性塘、蔗糖、淀粉含量最高。見圖6和圖7，藍(lán)光LED及紅藍(lán)組合4:1 LED都可以提高小青菜葉片中粗蛋白和維生素C的含量。見圖8和圖9，紅藍(lán)組合4:1 LED處理下硝酸鹽含量最低，硝酸還原酶(NR)活性含量最高，紅藍(lán)組合光可以通過提高酶活來抑制硝酸鹽的含量，促進(jìn)硝酸鹽最終轉(zhuǎn)化合成蛋白質(zhì)；其它光處理硝酸鹽含量也都明顯小于對照。以上結(jié)果說明，紅藍(lán)組合4:1 LED可以明顯改善小青菜的品質(zhì)。3.6不同光源處理小青菜的效果紅藍(lán)組合4:1LED處理下，小青菜的葉片大而厚，發(fā)育良好，光合能力強，植株生長健壯；可溶性糖、蔗糖、淀粉、可溶性蛋白、粗蛋白和維生素C等營養(yǎng)物質(zhì)含量較高，硝酸鹽含量最低，安全品質(zhì)高?？傊t藍(lán)組合4:1 LED處理下，小青菜植株生長快速、健壯，各項生理生化指標(biāo)基本都要高于室內(nèi)光源鏑燈處理，因此，紅藍(lán)組合4:1 LED可以作為小青菜室內(nèi)栽培系統(tǒng)的替代光源。紅藍(lán)LED組合光源,可以綜合紅光和藍(lán)光的優(yōu)點，彌補單色光的缺點，可以作為小青菜栽培及生產(chǎn)的首選光源。表I不同LED光源對小青菜形態(tài)的影響
權(quán)利要求
1.一種基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，其特征在于包括以下步驟: (1)幼苗的制備:小青菜種子放入清水中浸泡4 8小時，放入基質(zhì)I中育苗，環(huán)境條件如下:自然光照條件下，溫度20±2°C，光周期12h.cf1，相對濕度控制在70% 90% ； (2)LED光源處理:待小青菜第2片真葉完全展開時，選取形態(tài)長勢一致的幼苗移栽入基質(zhì)II中，進(jìn)行LED光源處理，每天用霍格蘭德營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌，光照下培養(yǎng)30天，白天溫度20 25°C，夜晚15 18°C，光周期12h.cT1，相對濕度控制在70% 90%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，其特征在于步驟(2)中，所述的光源處理為單色黃光、單色綠光、單色紅光或單色藍(lán)光的一種或兩種組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，其特征在于所述的光源處理為單色藍(lán)光或紅藍(lán)組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，其特征在于所述的光源處理為紅藍(lán)組合4:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，其特征在于步驟(2)中，每天澆灌80ml霍格蘭德營養(yǎng)液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，其特征在于所述的LED光源是由發(fā)光二極管燈和驅(qū)動調(diào)節(jié)器來控制光強和電流。
7.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，其特征在于所述的基質(zhì)I為草炭+蛭石+珍珠巖3V: IV: IV，所述的基質(zhì)II為草炭+蛭石+珍珠巖IV: IV: IV。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于LED節(jié)能光源的小青菜室內(nèi)栽培技術(shù)，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。小青菜種子用清水浸泡4～8小時，在基質(zhì)Ⅰ中育苗，環(huán)境條件如下自然光照條件下，溫度20±2℃，光周期12h·d-1，相對濕度控制在70%～90%；待第2片真葉完全展開時，選取形態(tài)長勢一致的幼苗移栽入基質(zhì)Ⅱ中，進(jìn)行LED光源處理，每天用霍格蘭德營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌，光照下培養(yǎng)30天，白天溫度20～25℃，夜晚15～18℃，光周期12h·d-1，相對濕度控制在70%～90%。本發(fā)明具有操作簡單、植株生長快速健壯，節(jié)省能源環(huán)保等優(yōu)點，實際應(yīng)用價值高。
文檔編號A01G31/00GK103222420SQ20131015630
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者徐志剛, 樊小雪, 臧潔 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)