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不同光谱和强度LED灯光对马铃薯生长生理的影响 作者简介 李雅飞 2000 女 硕士研究生 主要从事马铃薯植物学生理研究 基金项目 国家重点研发计划 2021YFE0109600 河北省重点研发计划项目 21326320D 通信作者 李结平 博士 高级研究员 主要从事马铃薯植物生理学与重要营养元素Fe Zn等的生物强化研 究 李雅飞1 2 李结平1 冯 琰2 王 磊2 KEAR Philip1 常世伟1 许春江1 2 张振鑫1 袁平平1 单有蛟1 1 国际马铃薯中心亚太中心 中国 北京 延庆 102199 2 河北北方学院 河北 张家口 075000 马铃薯 Solanum tuberosum L 广泛种植于世界各地 是全球第四大主粮作物 对保障 国家粮食安全发挥着重大作用 种薯生产体系中 组培苗在温室内完成的人工补充光照是 影响种薯产量的重要因素 同时随着农业科技进步 如强烈依赖人工光照的植物工厂等高 效科学的生产方式被越来越多地运用到实际生产中 这就需要对不同光谱和强度的补光灯 对马铃薯的生长和产量影响有更多的研究 以获得适合马铃薯生长的室内光源 目前不同 灯光对马铃薯生长生理的影响研究主要集中于马铃薯组培苗 苗期阶段 而对马铃薯全生 育期的影响研究则相对较少 研究通过设置不同光谱和光照强度的LED灯光处理 采用 栽培种 费乌瑞它 为试验材料 全生育期观察不同灯光处理对 费乌瑞它 的株型 叶片 生理性状和产量的影响 通过对表型数据的分析获得最适合马铃薯生长的灯光处理 对当 前马铃薯产业中种薯生产的人工光照补光技术提供重要参考 为未来发展马铃薯的植物工 厂提供重要的理论支撑 将打破休眠的 费乌瑞它 播种于10 L花盆 培养基质采用马铃薯 玉米轮作的田间原 位土壤 生长在人工气候室内 参数设置为昼夜温度25 20 相对湿度50 二氧 化碳400 mol mol 光周期10 h 14 h 试验共设有4种灯光处理和一组田间对照处理 分 别标记为LA H LA L LB LAB和LF 其中LA H与LA L是相同类型光谱的灯光 相关色温为6 334 K 是市场上广泛采用的植物生长全光谱类型灯光 其中LA H为高光 强处理 光合光子通量密度为232 66 mol m2 s LA L为低光强处理 光合光子通量密 度为107 16 mol m2 s LB相关色温为3 459 K 由福建九圃生物科技有限公司研发的 有效光谱高发热量低的植物补光灯 主要由波长为660 nm红光 450 nm蓝光和525 nm绿 光组成 其占比分别为红光65 蓝光22 绿光13 LB与LA L的光照强度几乎相 等 LAB的灯光是LA类型灯光和LB类型灯光组合而成的混合型光照处理 其光合光子 通量密度介于LA H与LB之间为176 01 mol m2 s 光谱与LA和LB两种类型的灯光 光谱均不相同 相关色温为5 678 K LF处理为自然光 在大田间种植的对照组 在出苗 后第60 d对马铃薯植株的株型性状 包括株高 茎粗 主茎数 整体叶片面积和生理性 462 状包括净光合速率 气孔导度 胞间CO2 浓度 蒸腾速率 叶绿素含量及产量性状如生物 量 包括根 茎 叶及块茎的干重和鲜重 进行测定 试验结果表明 1 比较分析4种LED光源处理组与LF对照组的植株表型数据 发现LA型灯光高光 强处理组LA H中马铃薯植株的株高 主茎数 整体叶片面积及根 茎 叶鲜重均显著高 于LF对照组中生长的马铃薯植株 同时发现高光强LA H处理下的马铃薯单株结薯重与 自然光LF处理下单株结薯重不具有显著性差异 表明高光强处理不仅可以提高马铃薯的 生物量 还可以使马铃薯单株结薯重接近于大田中自然生长的马铃薯单株结薯重 在低光 强处理组LA L与LB灯光下生长的马铃薯植株的茎粗 整体叶片面积及马铃薯根 茎 叶和块茎鲜重与干重均低于LF对照组中的马铃薯植株 而在LA与LB两种类型的灯光相 结合的光源LAB处理中 马铃薯植株的株高 主茎数 整体叶片面积及根 茎 叶鲜重 与大田LF处理组中生长的马铃薯植株不具有显著性差异 但LAB处理组中的马铃薯单株 结薯重 块茎鲜重及根 茎 叶和块茎干重均显著低于LF对照组的马铃薯植株 2 在相同光谱不同光照强度的处理中 LA H vs LA L 高光强LA H处理下的马铃 薯植株的整体叶片面积 单株结薯重 净光合速率 气孔导度 蒸腾速率及根 茎 叶和 块茎鲜重与干重均显著高于低光强LA L处理下的马铃薯植株 而叶绿素a 叶绿素b及 总叶绿素的含量显著低于LA L处理组 3 在光照强度相同而光照类型不同的处理中 LA L vs LB LA类型的光照下马铃 薯植株的株高 茎粗 主茎数 整体叶片面积 单株结薯重及根 茎 叶 块茎干重和鲜 重与LB类型的光照处理下马铃薯植株无显著性差异 而马铃薯植株叶片中的叶绿素a 叶绿素b与总叶绿素含量及马铃薯植株的净光合速率 气孔导度 胞间CO2浓度和蒸腾速 率显著高于LB处理组 4 在混合两种类型光源的综合光源LAB处理下 马铃薯植株的株高 茎粗 主茎数 分支数 单株结薯重 净光合速率 气孔导度 胞间CO2浓度 叶绿素a 叶绿素b及总叶 绿素含量及根 茎 叶和块茎鲜重与干重均介于LA类型与LB类型的光照处理之间 5 在5个不同的试验处理中 马铃薯植株的单株结薯重由高到低依次为LF LA H LAB LB LC 经过方差分析后发现LA H与LF在同一子集 LA H与LAB在同一子 集 LA L与LB在同一子集 试验采用不同光谱 不同光照强度的LED灯光处理 以自然光照 田间种植 LF处理 组 作为对照处理 研究了光谱和光强因素对马铃薯植株生长生理影响 表明LA H光照 处理组的单株产量与田间种植条件一致 而LA L LB及LAB处理组虽然部分植株株型 性状与LF处理下的马铃薯植株无显著差异 但是产量显著低于LF处理组 表明其不能完 全满足马铃薯生长的光照需求 确定了以LA类型的光照及其高光强处理更适合作为后续 马铃薯的补充光源 试验初步探索了光谱和光强因素对马铃薯生长生理的影响 为马铃薯 光源的补充提供了一定的参考依据 同时也为马铃薯产业室内微型薯生产 植物工厂生产 等室内生长环境选择合适的光源提供了重要依据 关键词 马铃薯 光照 生物量 农艺性状 产量 562