不同绿蓝光比例对罗勒生长及其能源利用效率的影响

作     者：杨洋 贾梦晗 陈灿 张一含 仝宇欣 YANG Yang;JIA MengHan;CHEN Can;ZHANG YiHan;TONG YuXin

作者机构：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2024年第57卷第6期

页      面：1167-1179页

核心收录：

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

基　　金：国家重点研发计划战略性科技创新合作专项(2020YFE0203600) 

主　　题：罗勒 绿蓝光比例 光质 生长 光合作用 能源利用效率 

摘      要：【目的】在红光(R,660 nm)保持定量的条件下，探究不同绿蓝光比例(G/B)对罗勒(Ocimum basilicum Linn.)生长、气孔特征、光合能力以及能源利用效率的影响，为植物工厂罗勒高效节能生产提供技术支撑。【方法】在植物工厂环境下，以罗勒为试验材料，将生长19 d的罗勒幼苗分别置于RB(R﹕G﹕B=8﹕0﹕8，设为对照处理)、RG1B7(R﹕G﹕B=8﹕1﹕7)、RG1B3(R﹕G﹕B=8﹕2﹕6)、RG1B1(R﹕G﹕B=8﹕4﹕4)、RG3B1(R﹕G﹕B=8﹕6﹕2)、RG7B1(R﹕G﹕B=8﹕7﹕1)和RG(R﹕G﹕B=8﹕8﹕0)7种不同光质组合处理中，光照强度设置为160μmol·m-2·s-1，其中红光占50%，光照时间为16 h/d，光/暗期温度为25℃/23℃，相对湿度设定为65%，光期CO2浓度设定为1 000μmol·mol-1。试验处理13 d后测量罗勒的光合作用参数，处理19 d后测量其生长指标、气孔特征以及能源利用效率。【结果】除RG1B3处理外，添加绿光处理比对照显著提升了罗勒的株高、叶面积和干鲜重，不同绿蓝光比例(G/B)处理的地上部干、鲜重分别比对照提高了19%—51%和26%—64%；但除RG处理外，不同G/B处理间的叶面积和干、鲜重差异不显著。低G/B处理(RG1B7)仅降低罗勒下层叶片反面的气孔密度，随着G/B的增大，下层叶片正面及上层叶片的气孔密度均降低。总体上，叶片氮含量随着G/B的增加而降低，叶片氮含量和气孔密度的降低导致罗勒的CO2同化能力、光利用能力下降，降低程度总体上随着G/B的增加而增大。由于绿光LED的发光效率比蓝光低，总耗电量随着G/B的增加而增加，本试验中仅RG1B7处理比对照显著提高了25%的电能利用效率；除RG1B3处理外，不同G/B处理比对照提升了30%—57%的光能利用效率，提升程度在除RG外的不同G/B处理间无显著差异；与对照相比，RG3B1和RG处理提高了罗勒上层和下层叶片水分利用效率，其中RG3B1分别提高了58%和74%,RG分别提高了67%和90%。【结论】结合罗勒生长和能量利用效率数据可知，RG1B7处理可被认为是植物工厂罗勒生产较为适宜的光质组合。研究结果可为明确不同绿蓝光比例对罗勒生长、光合特性及能源利用效率的影响规律提供参考，也为完善植物工厂环境下罗勒高效节能生产光配方提供技术支撑。