1研究背景及目的

在过去，高压钠灯(HPS)一直是园艺用途的主要光源。HPS技术因其高能效，长寿命和相对适中的投资成本而被广泛使用。但HPS技术遇到也有一些不完善的地方，例如光的光谱分布对于植物的生长不是最佳的，以及强的辐射热可能会烧毁太靠近光源的植物。科技的快速发展使发光二极管(LED)技术在商业上也可用于园艺用途。LED技术的一个主要优势是光谱分布的自由选择。通过对具有不同光谱峰的二极管进行聚类，可以设计出一个定制的光谱，并随着时间的推移修改频谱。除此之外还具有辐射热低、寿命长的优点。一些出版物指出，关于LED在温室园艺中的应用，还需要进一步研究。

光的质量对植物的发育具有很强的影响。蓝光比例的增加通常被认为会抑制茎的伸长，增加红光会增加侧枝的形成。另外，指向植物的红外光谱的波长也会影响植物的生长。通过控制光谱质量影响植物生长发育。然而，这种方法在观赏作物方面的研究还很薄弱。本研究的目的是研究与传统的HPS灯相比，使用优化的固定光谱LED灯作为辅助光源，盆栽观赏植物的生长和产品质量可能会有所提高。本研究假设:(1)在一个优化光谱中添加补充光会增加植物的生物量产量;(2)在同一光量子通量密度（PPFD）下，与HPS光相比，优化光谱会提高植物的光合作用;(3)优化光谱会影响茎的伸长和侧枝。

2材料与方法

1.实验条件和植物材料

在本研究中进行了两个试验，一个在秋季采用短日照植株，另一个在春季采用蔬菜移栽和苗床栽培。

第一个实验中，选择盆菊‘Token’、长寿花‘Simone’和一品红‘Novia’作为试验植株，从8月中旬至12月中旬，在11cm的泥炭栽培盆中种植18周。设置三种不同的光源:i)白光LED,4*90w,，ii)红/蓝LED(红:蓝8:1)，W和iii)高压钠灯，W。光源的光谱分布如图1所示。补充光强调整为μmolm-2s-1。试验前5周给予16.0hday-1的光照，之后调整至8.0hday-1，并在正午前后均匀分配，以诱导短昼植株开花。为了防止不同处理之间的光交叉污染，温室被不透明的黑白反射塑料箔划分为更小的隔间。房间的顶部是开放的，这意味着植物在白天可以接收到漫反射的日光。根据用水量，对植物进行人工灌溉，每周用营养液、Superba、NPK14：4：21+微量营养素或EC2.0下的Ca(NO3)2交替施肥2次。

第二个试验在春季进行，采用番茄移栽和苗床种植。试验是在与上述气候条件相同的温室室内进行的。2月份，将两周大的番茄苗在13cm的花盆中培养5周。3月初，矮牵牛’RaspberryBlast’在13cm花盆中培养8周。4月初，将天竺葵‘AmericanaLightPinkSplash’装在13cm的花盆中培养9周。所有植物都按上述试验的方式施肥。

采用四种不同的辅助光源;1)白光LED(2*W)；2)红蓝LED，w；3)高压钠灯，w。在冠层顶部将辅助光调至μmolm-2s-1。补光时间为8.0hday-1(8:00-16:00)，实验期间自然光和光周期从10.0增加到17.5hday-1。

2.生物统计测量

所有植物在试验期间每周测量主枝长。在实验结束时，测量总枝长，植物高度，宽度，侧枝数，节数，茎直径，鲜重和干重。节间长度的计算方法是将枝条长度除以节点数(最长的枝条)。

3.光合作用的测量

使用LCpro+分析仪测量光合速率和气孔导度。在测定光合作用时，关闭遮光屏，植物只接受μmolm-2s-1的人工光。用于测量光响应曲线的LED阵列中蓝:红的比例为10:1。在CO2和湿度条件下，对第5片发育完全的叶片进行测定。用非线性回归方法绘制数值并拟合曲线，采用模型:

y=Theta1*(1–exp(–Theta2*(intensity+Theta3)))

4.物理测量

在实验开始和结束时测量了冠层顶部的光强，在实验开始时，使用分光辐射计测量不同光源的光谱分布。使用红外温度计测量叶片温度。在第5片发育完全的叶片(从先端开始计数)当天的不同时间进行测量。在测量时，这些植物得到了充分的灌溉和膨胀。使用数据记录仪每30分钟记录一次冠层水平的气温(°C)和湿度(RH%)。

3结果

1.实验1结果

对于菊花，当使用人造光源的光进行光合作用时，与白光相比，红/蓝光中的光合速率更高，而HPS光中的光合速率更低（图2和图3）。在0~μmolm-2s-1强度下，红蓝LED对所有处理的光合能力均有提高的趋势，且在μmolm-2s-1时显著。然而，在HPS光照下生长的植物的鲜生物量和干生物量均最高(表1)。对于长寿花，使用红/蓝LED栽培的植物的干重最低，而使用白光LED栽培的植物的干重最高。对菊花而言，HPS处理在试验结束时的株高最高，而侧枝数较少。对于大戟科植物来说，当HPS灯产生补充光时，株高更高。然而，两种植物的节间长度在不同处理之间没有差异。在实验中，对任何一种植物的处理都没有影响茎的直径。

当使用HPS光源时，对冠层空气温度和湿度有影响，温度明显高于LED光源，同时，相对湿度（%RH）较低（表2）。叶片温度也受光源的影响。受HPS光照射的植物叶片温度比受LED照射的植物高1°C左右。发光二极管的处理延迟了显影时间。LED处理比HPS处理晚4天到达市场阶段(开花期)。

2.实验2结果

在2-3月自然光较弱的情况下生长的茄属植物，在没有补充光照的情况下生长的植株干重较低(表3)。茎直径在HPS灯下生长的植株中最低(数据未显示)。株高和节间长度无显著差异。矮牵牛花植株在没有补充光照的情况下生长得更长，而在HPS灯下生长的植株的枝条最短。红蓝光下的花和侧枝数量最高。总生物量在红光/蓝光下最高，在高光下最低。光合作用测量显示，不同处理之间没有差异。红/蓝LED光源下天竺葵的鲜、干重最高。这些植物也是分枝最多的植物。仅用人工光测量光合作用和气孔导度时，不同光源之间没有差异。在白天的黑暗时期，植物层的温度和湿度没有差异，在光照时期，冠层的温度和湿度也没有明显的变化趋势。在实验结束时，所有处理的矮牵牛和天竺葵都代表了高质量的适销植物。

4结论

与传统的HPS光照相比，使用优化的光谱并没有增强光合作用或生物量积累。而光质对枝条伸长有显著影响。由于LED技术辐射热较低，延缓了开花观赏植物的发展。冠层小气候受光照技术的影响。在植物的栽培过程中，光合系统对光源的利用发生了适应性变化。得出的结论是，在商业温室生产中，用LED取代HPS照明系统目前是不可取的。

本期编辑：李晶晶

GreenWater-AA

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