中農-Ⅲ型育苗設施中不同光環境對黃瓜幼苗質量的影響

蔣茜靜，周清，鄭萬萍，胡彬，劉尚武

（中國農業大學農業部設施農業生物環境工程重點開放實驗室，北京，100083）

進入21世紀，世界農業的迅速發展對資源、環境造成的影響不容忽視。人口增長過快、資源短缺、耕地日益減少、環境惡化、自然災害頻繁的現實，使農業面臨著新的挑戰[1]。設施農業作為資源集約型生產的重要方式，可以大幅度提高單位土地的利用率、產出率和經濟效益，因此已成為21世紀食物增產、園林園藝生產的重要手段。利用設施農業技術以最少的能源、原料和人力，進行低成本化高品質植物的大規模植物工廠生產將是設施農業研究的重點[2～4]。

在植物種苗工廠方面，日本千葉大學的古在豐樹教授，提出了一種“閉鎖式種苗生產系統”，具有節省資源、保護環境、節省空間、安全和低成本等特點[5]。同時，日本、美國等在閉鎖式植物工廠方面進行了開發，形成的閉鎖式植物生產系統具有顯著優點：特殊的結構使熱交換維持在較小限度；極好的密閉性能將系統內外的物質（水蒸氣、CO2等）和熱能的交換降低到較小限度[6]，同時CO2吸收率高達85%～90%，而溫室只有50%左右；且使用循環供液系統提供營養液，有利于保護環境；只采用燈具提供植物成長所需的光照；利用多層立體培養架，提高空間利用率和單位面積產量；縮短生產周期，提高植物品質。

在光環境對植物生長的影響方面，很多研究人員做了大量的研究。王沅等[7]的研究表明，光是植物合成有機物的能源，其強度大小直接影響干物質的形成；許大全等[8]指出，光照過強一方面直接影響植物的生長，另一方面可能出現光抑制現象從而降低光合作用，造成植物的生長速率下降。蘇文華等[9]、楊梅嬌等[10]的試驗結果表明,不同光照強度對植物幼苗生長指標有顯著影響，50%光照最有利于苗高和基徑生長；在密閉式植物工廠光周期和光照強度對植物的影響方面，也有一定的研究；中國農業大學的賀冬仙等[11]對珍貴藥用植物鐵皮石斛組培階段在閉鎖式育苗系統中的適宜光照強度進行了研究。但由于植物的復雜性，不同植物之間，甚至同一植物不同品種間，對光環境的要求差異也較大。故有必要在特定的人工光源育苗設施中，在保證苗產量及品質的基礎上，針對不同的種苗種類及品種，選配最優的光照環境，對推廣低能耗國產化的植物工廠具有較大的理論與現實意義。

本試驗在自行開發的中農-Ⅲ型育苗設施中，研究不同的光照時間與光照強度對黃瓜幼苗質量的影響，以期為在國產化的植物育苗設施內，實現黃瓜種苗生產的人工光環境設置提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011年12月14日到2012年1月7日，在中國農業大學水利與土木工程學院自行開發的中農-Ⅲ型育苗設施中進行。采用的黃瓜品種為中農26號，基質質量配比為草炭∶珍珠巖∶蛭石＝3∶1∶1，選擇72孔穴盤。育苗設施用寬約為70 cm、長約140 cm的7層育苗架（每層高30 cm），每個育苗架每層可放4個托盤，每個托盤并排擺放4個苗盤（寬30 cm，長60 cm），育苗架上熒光燈區光源采用三基色飛利浦熒光燈（36 W），光源的試驗安排如下所示。

1.2 試驗設計

試驗設光照強度和光照時間2個因素，光照時間設10 h、12 h、14 h 3個水平，光照強度設4支124.9 μmol·m-2·s-1、6 支 174.3 μmol·m-2·s-1、8 支249.2 μmol·m-2·s-1燈管（飛利浦熒光燈）3 個水平，采用正交試驗設計，共5個處理（表1）。

按統一濕度 80%～90%，溫度為（28±1）℃進行催芽，2 d出芽，之后進行開燈處理，光期溫度控制在（26±1）℃，濕度為 60%，暗期溫度控制在（20±1）℃，濕度為 80%。

1.3 測定項目

測定項目為株高、莖粗、地上部鮮質量、地下部鮮質量、壯苗指數，每個處理取10株，測定其平均值。

1.4 數據統計方法

為研究不同處理方式對番茄植株生長和內源激素含量的影響，本研究使用SAS 9.1.3軟件的一般線性模型過程（General Linear Model，GLM）進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同光照處理對株高的影響

由圖1所示，各處理株高都處于正常水平，4支14 h和6支10 h的光照處理株高較高，6支12 h和6支14 h株高次之，8支14 h光照處理的幼苗株高最低。4支14 h和6支10 h光照處理的植物株高顯著高于后三者，其中4支14 h和6支10 h處理間沒有顯著性差異，且6支12 h、6支14 h和8支14 h光照處理的植物株高也沒有顯著性差異。

表1 試驗設計

2.2 不同光照處理對莖粗的影響

由圖2所示，各處理莖粗都處于正常水平，以6支12 h處理的莖粗最大，幼苗狀態最優，6支14 h和8支14 h處理的次之，6支10 h與4支14 h處理的最小。6支12 h、6支 14 h、8支 14 h和 6支10 h光照處理的植物莖粗沒有顯著性差異，但明顯高于4支14 h處理的植物莖粗。

圖1 不同光照處理對株高的影響

圖2 不同光照處理對莖粗的影響

圖3 不同光照處理對地上部鮮質量的影響

2.3 不同光照處理對地上部鮮質量的影響

由圖3可知，8支14 h與6支14 h光照處理的地上部鮮質量最大，幼苗狀態最優，6支12 h和4支14 h光照處理的次之，6支10 h光照處理的最小。8支14 h與6支14 h處理的地上部鮮質量顯著高于4支14 h和6支10 h處理的。

2.4 不同光照處理對地下部鮮質量的影響

由圖4可知，6支14 h光照處理的地上部分鮮質量最大，幼苗狀態最優，8支14 h，6支12 h和6支10 h光照處理的次之，4支14 h光照處理的最小。6支14 h處理的地上部鮮質量顯著高于4支14 h、6支 10 h、6支 12 h處理的，明顯高于 8支14 h處理的。

2.5 不同光照處理對壯苗指數的影響

由圖 5可知，6支 12 h、6支 14 h和 8支 14 h光照處理的壯苗指數最大，且3個光環境處理間的壯苗指數未達顯著性差異，6支10 h和4支14 h光照處理的次之，且與前3個處理達到了顯著性差異。

3 小結

試驗結果表明，黃瓜幼苗的莖粗、地上部鮮質量、地下部鮮質量和壯苗指數隨著光照強度和光照時間的增加都顯著性增加，但總體看來，6支12 h、6支14 h和8支14 h光照環境處理間幼苗的質量無顯著性差異，故綜合考慮，在中農-Ⅲ型育苗設施環境條件下，采用光照時間為14 h、光照強度為6支174.3 μmol·m-2·s-1的光環境培育黃瓜中農 26 號幼苗生長較好。

圖4 不同光照處理對地下部鮮質量的影響

圖5 不同光照處理對壯苗指數的影響

[1]劉淑珍，苗香雯，崔紹榮.設施農業與農業可持續發展戰略[J].農機化研究，2003，10（4）：16-19.

[2]朱本海.人工光型密閉式植物工廠的潔凈與環境控制[D].北京：中國農業大學，2006.

[3]Kozai T.Transplant production under artificial light in closed systems-quality improvement of seedlings and plantlets by environmental control[J].Proc 3rd Asian Crop Sci Conf,1998:296-308.

[4]Kozai T,Chun C.Closed systems using artificial light for producing quality transplants[C]//The Korea-Japan jiont symposium on transplant production in the horticultural plants,1999:53-60.

[5]Chun C,Kozai T.A closed-type transplant production system[J].Molecular Breeding of Woody Plant,2001:375-384.

[6]Kozai T,He D,Chun C.Commercialized closed system with artificial lighting for high quality plant production at low cost[C]//2004 CIGR International Conference Beijing,2004(50):6.

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