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基于植株萵苣“Diablotin”模型的研究

電子設(shè)計 ? 來源:電子設(shè)計 ? 作者:電子設(shè)計 ? 2020-12-24 11:41 ? 次閱讀
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與溫室和露天生產(chǎn)相比,在受控環(huán)境下栽種綠葉蔬菜有許多優(yōu)點。除了不受天氣影響之外,受控環(huán)境還可以實現(xiàn)更輕松的害蟲預(yù)防和作物控制。過去幾年,無論是用于研究還是商業(yè)生產(chǎn),植物工廠的應(yīng)用日漸廣泛(Kozai,2013年)。

眾所周知,光照強度和光照質(zhì)量會影響植株的生長。增加光合有效光量子流密度可以提高植株產(chǎn)量,改善植株質(zhì)量和形態(tài),增加次生代謝產(chǎn)物(Fu,Li和Wu,2012年),以及縮短生產(chǎn)周期。對于垂直農(nóng)場經(jīng)營者而言,生產(chǎn)中的挑戰(zhàn)之一是實現(xiàn)預(yù)期的質(zhì)量和數(shù)量目標(biāo),而顏色是一個很好的質(zhì)量指標(biāo),特別是對紅葉萵苣品種而言更是如此。利用正確的生長配方,可以獲得足夠數(shù)量的花青素(存在于植株中的水溶性植株色素,使花和果實呈現(xiàn)出強烈的紅色、紫色或藍色),并且更容易提高產(chǎn)量。

歐司朗近期正在自有的智能農(nóng)業(yè)實驗室(一個完全可控的氣候室)中進行一項研究,意在為種植者日常所面臨的挑戰(zhàn)提供有效解決方案。而歐司朗旗下最新的研究工具Phytofy RL有效地幫助了研究人員在不同的光照條件下開展各項測試。

該研究的目標(biāo)是展示Phytofy RL在廣泛的植株生長配方研究領(lǐng)域的敏捷性,其中涵蓋了許多課題,例如,如何改善著色,以及如何影響紅葉萵苣品種“Diablotin”的生物量生產(chǎn)(Enza Zaden)。

材料與方法

此次用于實驗的植株品種是紅葉萵苣“Diablotin”。

每塊巖棉(4x4x4cm)播種3粒種子。裝有77個巖棉塊的托盤被放置在一個環(huán)境條件恒定的氣候室中(表1)。連續(xù)記錄環(huán)境溫度、相對濕度、葉片溫度、光周期、光強度和二氧化碳濃度,并使其保持在給定的設(shè)定值。

表 1: 氣候室實驗階段的環(huán)境條件

結(jié)果與討論

圖1和圖2顯示了由于配方不同而導(dǎo)致的花青素含量的差異。全光譜加遠紅(FSFR)光照下培養(yǎng)的植株花青素含量最低。Li & Kubota于2009年的研究也顯示了相似的結(jié)果。研究表明,UV-A(長波紫外線)和藍光增加了酚類化合物的數(shù)量,而遠紅光造成了總酚類化合物的減少。Li & Kubota 2009年的研究結(jié)果證實,全光譜加紫外(FSUV)光照處理后達到的花青素含量位居第二。而紅藍光(RB)對應(yīng)的花青素含量最高。這表明,增加藍光、UV-A和藍光可以刺激花青素的積累。

圖 1: 三種不同光照處理下平均花青素含量 ± SEM的比較。FSFR = 全光譜 + 遠紅光;FSUV = 全光譜 + 紫外光;RB = 紅藍光。(不同的字母代表分別由 ANOVA 在 p ≤ 0.05測試的顯著差異)。

圖 2:三種不同光處理的著色水平。每次處理的強度為240 μmol m2 s-1。(A) 光譜 FSFR,(B) 光譜 FSUV,(C) 光譜 RB

圖3顯示了每個巖棉塊上平均植株鮮重的比較結(jié)果。RB和FSUV光照處理的平均植株鮮重彼此沒有顯著差異。而FSFR光照處理的鮮重明顯增加。相比RB和FSUV處理,F(xiàn)SFR處理的鮮重增加了26%左右。這證實了(Lee,Son,& Oh,2016年)的研究結(jié)果。該研究已經(jīng)證明,除了紅藍光之外,遠紅光會增加萵苣的鮮重。利用歐司朗富含遠紅光的全光譜,可以實現(xiàn)明顯更高的鮮重。

圖 3: 三種不同光照處理下每塊巖棉 ± SEM的平均鮮重比較。RB = 紅藍光;FSFR = 全光譜 + 遠紅光;FSUV = 全光譜 + 紫外光。(不同字母代表分別由 ANOVA 在 p ≤ 0.05測試的顯著差異)

圖4顯示了植株的大小。僅用RB照射的植株密度最大,其次是FS和額外UV照射的植株。最大的植物是在FS和FR的光照處理下發(fā)現(xiàn)的,驗證了(Lee,Son 和 Oh,2016年)的研究結(jié)果,這也表明,額外的FR會導(dǎo)致更高的鮮重和表皮細胞大小的增加。

圖 4:基于不同光照配方的植株大小比較。(A) 光譜 FSFR,(B) 光譜 FSUV,(C) 光譜 RB

結(jié)論

此次研究結(jié)果證實,借助歐司朗Phytofy RL,可以通過適當(dāng)?shù)纳L配方定制特定的植株參數(shù)。在此次研究中,紅葉萵苣的大小和顏色容易受到不同光配方的影響。通過進一步的研究,還可以使用動態(tài)光配方一次性改進多個參數(shù)。可以設(shè)想,種植者可以首先使用富含F(xiàn)R的FS,以產(chǎn)生更高的生物量。完成該階段后,再使用改善著色的配方作為“生產(chǎn)結(jié)束處理”照射植株數(shù)日,以最終確定植物的著色,并在生產(chǎn)周期中持續(xù)選擇最佳質(zhì)量和數(shù)量的光照。

Phytofy RL能提供波長從UV-A到FR的光照方案,是開展個人研究的優(yōu)秀工具。為研究特定的生長配方,歐司朗還提供“研究即服務(wù)”方案,即由專業(yè)人員利用完全受控的環(huán)境為用戶的作物提供最佳的生長選擇。

審核編輯:符乾江
聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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