人工调光环境下蔬菜生长的研究
反季及跨季蔬菜水果栽培中遇到的光照不足问题推动着人们寻求能够解决这一问题的办法，进而使植物生长对光照的响应成为研究的热点。最早开始的是白炽灯、氖灯、钠灯等人工电辐射源光照栽培植物的研究，也取得了一定的成效。但终因这些辐射源耗电量大或是所发射的光谱不能与植物光合作用的吸收光谱很好匹配，造成很大的能量浪费，在实际生产中应用价值不高而得不到推广。另外，转光膜的传统转光剂主要包括稀土无机化合物和稀土有机配合物，分别把紫外光转成蓝紫光和红橙光。但是，所转红光峰值远低于660nm。荧光光谱过窄、与光合作用光谱匹配性差，光合作用效率提高有限.因此，添加了有机共轭分子调光剂的调光生态农膜和新型高效节能光源LED为解决这一问题提供了新思路。
调光生态膜是通过调光剂将光合无效光转化为光合高效光。调光生态膜的调光剂的激发谱、发射谱所在位置能否与植物光合作用的吸收谱相匹配是决定其调光性能优劣的关键。本文通过对太阳紫外辐射、太阳光谱成分的研究；说明了所研制的调光生态农膜具有很大的调光优势；并对调光膜的光学性能．荧光性、透光性、调光性、稳光性进行了全面研究，独创性地引入了调光度的概念，作为评价光生态膜调光幅度的一种方法;最后进行了调光生态膜与普通膜大棚的对照种植试验，得出调变光质增加红、蓝光光谱成分后的调光生态膜大棚实现了增产增收，品质优化的结果。从另一方面来看，实验也验证了植物光合作用对光谱的选择性吸收。
在高效率人工调光光源的研究上，相较于目前普遍使用的荧光灯或高压钠灯而言，LED具有高光电转换效率、使用直流电、体积小、寿命长、波长固定与发热低冷却负荷小等优点，光量可调整、光质(LED可提供各种色光，红／蓝光比例或红／远红光比例等)可调整。LED单色性好，用单色性很高的LED对植株进行光照可以更明显地看到光质对植物生长发育的影响。
本文用红蓝LED进行了对小白菜、番茄、油菜苗的补光栽培试验，完全蓝色LED光照下番茄苗生长的探索性实验，得出红光能够极大地促进植株的光合产物的积累，对光合作用的贡献红光要大于蓝光，表现为植株的鲜重更大，株高较高；而蓝光能够使苗更粗壮。还进行了不同光质照射下光合速率测量实验，实验结果表明：不同光质在未达到光饱和点时的比例阶段CO<,2>或O<,2>量子产额只与光量子数大小有关，光质对它没有影响或影响不明显：但对于同样的辐射强度来说，因为长波长光如红光所含量子更多，因此红光对光合作用更有效；不同光质对应的光饱和点不同，光合有效光量子数不同，相应，光合速率不同。从实验结果来看白光的光饱和点要高于单色光；同样光合有效量子数辐照下的不同的蔬菜品种光合速率不同，光饱和点也有很大差别。并在此基础上提出对植物受照光质优化配比的新方法，通过测定正常发育的植物叶片在达到白光光饱和点时体内各吸光色素含量的比例，再加权该吸光色素的吸收光谱峰值强度就可以确定各光质的强度配比，然后将白光光饱和点的光强值按这一比例计算就可确定所优化配置的植物的受照光中各光质的强度。
光合作用;光合速率;光响应;量子产额;光谱匹配;蔬菜生长;人工调光
中国海洋大学
硕士
光学工程
王晶
2006
中文
Q945.11;S625.52
89
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）