LED光源对植物工厂内荆芥生长特性及营养品质影响规律研究

      赵静发表在华北水利水电大学的论文。

    近年来,随着全球人口迅速增长导致需求持续增加,而可用耕地面积逐年减少,利用有限耕地满足人们对食物健康的需求已成为亟待解决的难题。植物工厂是现代化设施农业发展的高级阶段,不受自然条件制约,可通过设施内部高精度环境控制手段实现农作物周年连续生产,具有高质高产、无污染等优点。荆芥富含丰富的营养价值与药用价值,是一种经济效益显著高于常规农作物的药食两用蔬菜,而传统种植模式导致荆芥农药残留品质下降,为提高荆芥食品安全品质与产量,本研究以大叶荆芥为试材,探究LED光源的不同红蓝光质配比及不同光照强度对植物工厂内水培荆芥的生长特性及营养品质影响规律,为植物工厂内建立高产优质节能的光质、光强组合提供理论依据。

    本文的主要研究内容和结论如下:

(1)在光质中提高红光比例能增加荆芥叶绿素、可溶性蛋白和可溶性糖的含量,但不利于维生素C的合成,红蓝混合光能降低荆芥硝酸盐含量,R:B=9:1光质处理组荆芥叶绿素含量最高、维生素C含量最低,R:B=7:1光质处理组荆芥可溶性糖含量最高,R:B=5:1光质处理组荆芥可溶性蛋白含量最高、硝酸盐含量最低,同时红光能显著促进荆芥主茎的纵向与横向生长。

(2)荆芥生物量积累与光照强度表现为正相关,适当增加光强有利于促进荆芥可溶性蛋白、维生素C及可溶性糖含量,同时有利于降低硝酸盐含量,但叶绿素含量随光强的增加表现为先增加后降低。250μmol·m-2·s-1的光强处理组荆芥可溶性蛋白、维生素C及可溶性糖含量最高,150μmol·m-2·s-1的光强处理组荆芥叶绿素含量最高,200μmol·m-2·s-1的光强处理组荆芥硝酸盐含量最低。但光照强度过高或过低均会对荆芥生长产生不利影响,光强为200μmol·m-2·s-1下生长的荆芥株高、叶宽、茎粗及地上部干鲜重比均大于生长在光强为250μmol·m-2·s-1和光强为150μmol·m-2·s-1下的荆芥植株,并且各项指标显著优于生长在100μmol·m-2·s-1下的荆芥植株。

(3)光质与光强是荆芥生长发育中重要的光影响因子,根据试验结果,可以设定光质为R:B=5:1、光强为200μmol·m-2·s-1作为植物工厂内荆芥生长发育的最佳光源环境,对荆芥的产量和品质有显著的提升作用,可为人工光植物工厂培育荆芥及完善光源提供参考。