转光膜在设施生菜种植的应用.pdf

北 方 园 艺 设施园艺 第一作者简介 高海荣 女 硕士研究生 研究方向 为灌溉排水理论与新技术 责任作者 郭瑞 男 硕士 助理研究员 现主要从 事农业自动化与信息化等研究工作 基金项目 北京市农林科学院创新能力建设专项资助项目 现代农业产业技术体 系专项资金资助项目 收稿日期 转光膜在设施生菜种植的应用 高 海 荣 吴 勇 陈 广 峰 张 钟 莉 莉 孔 婧 祎 郭 瑞 山西农业大学 工学院 山西 太谷 北京农业信息技术研究中心 北京 全国农业技术推广服务中心 北京 摘 要 转光膜是一种可以转换光质 并且把吸收的太阳光转换成植物光合作用所需光 的功能性农膜 以意大利生菜为试验材料 在日光温室条件下进行了转光膜和普通膜对照 试验 研究转光膜对温室环境 土壤环境以及生菜生长发育的影响 以期为转光膜在农业发 展上提供参考依据 结果表明 转光膜有效提升了温室环境参数 在整个生育期内 转光膜 温室的平均空气温度 平均光照强度 平均 浓度以及土壤温度较普通膜温室分别提高 了 和 对于作物生长来说 转光膜温室下生菜的株高 叶长 和 较普通膜温室分别提高了 和 生菜平均公顷增产 整体来看 在转光膜的使用下 温室的空气 光照及土壤环境参数有所提升 进一步促进了生 菜生长形态和产量形成 关键词 转光膜 温室环境 土壤温度 作物生长形态 中图分类号 文献标识码 文章编号 我国是世界人口大国 棚膜温室是农业发展 的主要生产模式之一 我国农用薄膜使用量位居 世界前列 但是年产量与国外发达国家相比仍存 在差距 与此同时使用转光膜提高温室产量 改 善作物品质是现代新型农业发展的重要举措之 一 转光膜是一类可转换光波波长的功能膜 它 可将某些对植物有害以及不能引发植物光合作用 的光转化为可引发植物光合作用的光 有研究 表明 转光膜能把阳光从高能短波转化为低能长波 和介质波来提高温室的温度 提高光合效率 缩短 生长周期 提高农作物的质量 目前 通过熔融 插层法制备了具有光转换功能的纳米聚乙烯薄膜 用 等方法对转光膜的性能 进行了分析研究 结果表明新型纳米转光膜能有效 地吸收对植物有害 对温室棚膜有破坏作用的 的紫外光 发射 的蓝紫 光 且其具有良好的抗荧光衰减性能 但是李红 玫等 研究表明 转光膜对甘蓝霜霉病和蚜虫的发 生未表现出明显的控制作用 刘双清等 研究也 表明 转光膜对莴苣霜霉病的防治作用不明显 近 年来蔬菜种植面积逐年增加 种植种类越来越多 但由于不同的蔬菜对温光的要求存在较大的差异 因此 为了进一步研究转光膜的特性和效果 该研 究以意大利生菜为试验对象 对转光膜和普通膜进 行对比试验 系统研究转光膜对生菜生长的环境 土壤和生长形态等因素的影响 以期为进一步研究 转光膜对作物的生长提供参考依据 材料与方法 试验材料 试验于 年 月在北京市昌平区国 家精准农业示范基地日光温室内进行 温室规格 为长度 跨度 高度 个温 室棚膜分别使用转光膜 图 与普通棚膜 图 试验所用的转光膜是稀土转光材料薄膜 该薄膜 是以 为载体 加入一定比例的稀土转光农膜 荧光粉制成薄膜 当阳光照射时 阳光中的紫外线 会损伤植物组织 和绿光 会被植物反射而损失 被稀土转光材料吸收转换 释放出对植物生长有 利的蓝光和红光 使棚内的蓝色和红色光谱成分 增加 提高了光能利用率 供试对象为意大利生 菜 使用地下水进行灌溉 个温室内土壤的基本理化性质见表 表 土壤基本物理性质 指标 深度 容重 转光膜 普通膜 田间持水量 转光膜 普通膜 图 转光膜 图 普通膜 试验方法 试验设置 个处理 一个温室使用转光膜 另 一个温室使用普通膜 个温室种植 田间管理 水肥模式均一致 每个温室种植 垄生菜 每垄 种植 行 采用滴灌灌溉 每行生菜布设一条滴灌 带 滴灌系统首部由封闭水桶 逆止阀 闸阀等控 制设备和水表 压力表等计量设备组成 整个滴灌 系统设置 级过滤 分别为网式过滤器和叠片式 过滤器 滴灌系统运行压力为 年 月 日定植 生菜定植第 天时收获 收获后 测定生菜产量 项目测定 温室环境参数的测定 由自动气象站观测空气温度 光照强度 空气 湿度等环境因子的变化 土壤参数的测定 基于埋设的土壤传感器 美国 土壤水分传感器 实时监测土壤温度变化情况 作物生长参数的测定 定株测量生菜生长指标 每个处理选取 株 每 用直尺测量生菜株高 茎基部到最高点距 离 叶长 叶宽 叶长和叶宽所测叶片为植株最大 叶片 生菜收获后 每个温室测定 垄生菜的地 上部鲜质量及株数 得到平均单株质量 计量每个 温室的生菜总株数 得出总产量 数据分析 采用 软件处理数据 采 北 方 园 艺 月 下 用 软件绘制图表 采用 软件 统计分析 结果与分析 转光膜对温室环境的影响 转光膜对空气温度的影响 整个生育期内 转光膜温室和普通膜温室的 温度随着月增长逐渐降低 在 的变化内 最 高温度出现在 最低温度出现在 由表 可知 转光膜温室和普通膜温室的平 均空气温度存在显著性差异 温室利用转光膜后 平均温度在 月分别提高了 和 此外 生育期内转光膜温室的空气最 高温度和最低温度较普通膜温室也存在极显著差 异 最高温度分别提高了 和 最低温度分别提高了 和 表明转光膜可有效提高温室温度 表 生育期内空气温度分析 处理 平均温度 最高温度 最低温度 月 月 月 月 月 月 月 月 月 转光膜 普通膜 变幅 显著性 注 表中 表示同列数据显著性差异 表示因素影响显著 表示因素影响差异极显著 表示因素影响不显著 下同 转光膜对温室空气湿度的影响 生育期内日光温室空气湿度随着月数增加逐渐 增加 在 中呈剧烈变化过程 最高湿度出现在 最低湿度出现在 由表 可知 在 月中 转光膜温室的平 均湿度与普通膜温室相比 分别降低了 和 月和 月的平均空气湿度差 异极显著 月差异不显著 月和 月的转光 膜温 室 最 高 空 气 湿 度 较 普 通 膜 温 室 降 低 了 和 月转光膜温室较普通膜温室 提高了 月和 月中 转光膜温室最低 空气湿度较普通膜温室提高了 和 在 月 转 光 膜 温 室 较 普 通 膜 温 室 降 低 了 生菜结球后期要求较低的空气湿度 若 空气湿度较高 则极易引起软腐病 菌核病等病害 发生 转光膜温室和普通膜温室的空气湿度差异 极显著 有效的减少了病虫害的产生 转光膜对温室 浓度的影响 在整个生育期内 温室 浓度全天变化较 大 最高 浓度出现在 月 由表 可知 与 普通膜相比 转光膜温室中平均 浓度分别显 著提高了 和 种膜下 表 生育期内空气湿度分析 处理 平均空气湿度 最高空气湿度 最低空气湿度 月 月 月 月 月 月 月 月 月 转光膜 普通膜 变幅 显著性 第 期 北 方 园 艺 表 生育期内 浓度分析 处理 平均 浓度 最高 浓度 最低 浓度 月 月 月 月 月 月 月 月 月 转光膜 普通膜 变幅 显著性 温室 浓度差异极显著 在 之内 最 高浓度出现在 最低浓度出现 在 其中转光膜温室的最高 浓 度较 普 通 膜 温 室 分 别 极 显 著 或 显 著 提 高 了 和 最低 浓度分别 提高了 和 转光膜对光照强度的影响 日光温室平均光照强度均呈 单峰型 变化规 律 最高光照强度出现在 月 揭开遮阳帘后 之内最高光照强度出现在 最 低光照强度出现在 由表 可知 转光膜温室和普通膜温室的全 天光照强度变化比较大 转光膜温室和普通膜温 室对平均光照强度影响差异极显著 月 中 转光膜温室的平均光照强度较普通膜温室分 别提高了 和 最高光照强 度中 转光膜温室较普通膜温室差异极显著 月 或 显 著 月 分 别 提 高 了 和 最低光照强度中 转光膜温 室 较 普 通 膜 温 室 分 别 显 著 提 高 了 和 最低光照分析中去掉了夜晚 及因棚面覆帘造成的 值光照强度 表 生育期内光照强度分析 处理 平均光照强度 最高光照强度 最低光照强度 月 月 月 月 月 月 月 月 月 转光膜 普通膜 变幅 显著性 转光膜对土壤温度的影响 转光膜对土壤温度的影响较显著 整个生育 期内 转光膜日光温室和普通膜日光温室的土壤 温度全天变化较大 转光膜温室最高土壤温度和 最低土壤温度较普通膜温度差异极显著 其中 月棚膜温室间平均土壤温度差异极显著 月 和 月差异均不显著 由图 可知 转光膜温室的平均土壤温度 最 高土壤温度和最低土壤温度均明显高于普通膜温 室 而且最高土壤温度出现在 月 在 之内 最高温度出现在 最低温度出现在 在 月中 转光膜温室的平 均土壤温度较普通膜温室分别提高了 和 转光膜温室的最高土壤温度 较普 通 膜 温 室 分 别 提 高 了 和 最 低 土 壤 温 度 分 别 提 高 了 和 转光膜对作物生长的影响 由表 可知 转光膜和普通膜对生菜的株高 叶长 叶宽的影响差异不显著 转光膜温室的株 北 方 园 艺 月 下 注 不同小写字母表示差异极显著 图 生育期内土壤温度变化 高 叶 长 和 较 普 通 膜 温 室 分 别 提 高 了 和 转光膜温室的叶宽较 普通膜温室降低了 与普通膜温室相比 转光膜温室的平均单株质量极显著提高了 平均公顷产量也极显著提高了 表 明转光膜促进生菜的生长发育 增加生菜的产量 讨论 转光膜具有对温室环境参数的调控效果 该 研究发现 转光膜温室的空气温度 光照强度较普 通膜温室有很大的提高 唐颢等 研究结果表 明 转光膜的保温效果稍优于普通膜 王玉霞 等 研究结果表明 转光膜的透光率较高 增温 效果较好 同时具有调节棚内温度的作用 这与该 表 转光膜对作物生长形态分析 处理 株高 叶长 叶宽 平均单株质量 平均公顷产量 转光膜 普通膜 变幅 显著性 研究结果类似 这是因为转光膜能够吸收高能量 的紫外光和绿黄光 发射低能量的蓝紫光和红橙 光 将太阳光中能量相对较大的紫外线转换成能 量较小的光 能量差以热的形式释放出来 提高了 塑棚温室的升温速度 升降温速比和积温 形成有 利于植物光合作用的可见光 改善了低温寡照天 气对光合作用的影响 此外 该研究发现转光 膜温室可以显著提高温室内的 浓度 这是 由于转光膜能在保留普通农膜基本性能的基础 上 按照植物生长需要将太阳光中对植物光合作 用有害或无用的紫外光 绿光转化为光合作用所 需的红光或蓝光 增加了棚内红光和蓝光的比例 叶绿体色素对红光和蓝光都有很好的吸收 增加 了呼吸速率 提高了 浓度 土壤温度对根系的影响很大 其影响根系的 生长 呼吸和吸收能力 李文秀等 研究结果表 明转光膜可改善温室大棚内光照条件 有效提高 空气温度和土壤温度 这与该研究结果类似 对 大多数植物来说 随着土壤温度增高 生长也加 快 根系吸收作用和呼吸作用加强 物质运输加 快 因而细胞分裂和伸长的速度也随之而增 间接 影响植物的生长 转光膜可将太阳光中的高能短 波转换成低能量级长波和中长波 调整太阳光谱 将对作物光合作用不利的紫外光等转换成作物需 要的蓝紫光和红橙光 地面只能以红外波段向外 释放热量 转光膜可以有效反射这部分红外波段 的能量 提高土壤的温度 转光膜具有提高作物生长形态发育的效果 该研究发现转光膜温室的株高 叶长 均比 普通膜温室的高 并且对作物产量有了显著提高 前人研究发现 转光膜可以增大株高 最大叶长 最大叶宽和株幅 这也与该研究结果类似 一 是因为 试 验 分 别 提 高 了 空 气 温 度 土 壤 温 度 和 促进了作物生长 二是因为试验 第 期 北 方 园 艺 得到 浓度增加了 是植物进行 光合作用的必需养料 主要从大气中取得 而大气 中的 浓度基本上是恒定的 温室中由于与外 界相对隔绝 被消耗后 不能很快补充 但是转 光膜温室可以提高其浓度 促使 固定 增强植 物的光合能力 而且植物的光合速率会随着 浓度增加而提高 促进作物生长 三是因为转光膜 棚内的紫外线透过率减少 减少植株病虫害 结论 温室内湿度 温度 光照强度 浓度等各 种要素共同作用影响生菜的生长发育 转光膜温 室空气温度 光照强度 浓度和土壤温度对 生菜影响较普通膜均有显著提高 与普通膜相比 应用转光膜温室的株高 叶长 和平均单株 质 量 分 别 提 高 了 和 促进了作物的生长 最终提高了生菜的产 量 较普通膜增产 转光膜作为一种改性 材料在温室生菜的栽培上应有具有提高光能利用 效率促进作物生产的有益作用 参考文献 胡泽善 李岚华 邵承斌 等 转光膜材料及研究现状 材 料导报 邵毛妮 周宁琳 李文秀 等 一种新型纳米转光膜的制备及 增温效应 功能材料 李红玫 易图永 马骏 等 转光农膜对甘蓝生产的影响 湖南农业科学 刘双清 易图永 马骏 等 转光农膜对莴苣生长和霜霉病发 生的影响 湖南农业科学 唐颢 刘晓瑭 陈震东 等 冬春季低温期大棚茶园覆盖转光 膜的综合效应 广东农业科学 王玉霞 徐坤 米庆华 等 转光膜的温光效应及其对春大白 菜生长发育的影响 中国蔬菜 王平利 曹国荣 转光膜性能研究相关问题的探讨 北京 印刷学院学报 王鹏 李莹 王庆昭 等 转光薄膜用转光剂的研究进展 山东科技大学学报 自然科学版 秦立洁 田岩 高光能农膜转光性能的研究 中国塑料 李文秀 周宁琳 陈园园 等 新型 光肥 对温室大棚内环境 因子及小青菜生长的影响 农业科学与技术 英文版 黄度 周树华 刘剑 等 稀土掺杂聚氨酯光固化涂层光转换 膜的制备及性能 高分子材料科学与工程 北 方 园 艺 月 下 北 方 园 艺 园林花卉 第一作者简介 李娜 女 硕士研究生 研究方向为 海棠植物组织培养 责任作者 张往祥 男 博士 教授 现主要从事观 赏园艺等研究工作 基金项目 林业知识产权转化运用资助项目 江苏省科技厅现代农业重点资助项目 收稿日期 观赏海棠叶色变化规律与色素组分动态 李 娜 张 往 祥 江 皓 张 全 全 赵 圃 圃 南京林业大学 林学院 江苏 南京 南京林业大学 南方现代林业协同创新中心 江苏 南京 扬州小苹果园艺有限公司 江苏 扬州 摘 要 以 个观赏海棠品种的叶片为试验材料 在 月利用色差计对其叶色参 数 色彩亮度 色彩饱和度 色相角 进行测定 并观察叶色变化 分析观赏海棠品 种的叶片色彩在 色空间中的动态变化 分析不同品种间的叶色变化及其变化规 律 为优良育种工作及园林应用提供参考依据 并利用光谱仪对色素组分 花青素 类 胡萝卜素 叶绿素 进行测定 研究不同的海棠品种在 月的色素组分动态规律 为海棠观叶时期的筛选以及改良叶色提供参考依据 结果表明 月 海棠各品种在色 彩参数 维度方向上主要表现为 月最为集中 月局部分散 呈现有规律的变化 多数品种的 和 随时间逐步上升 在色度角 的方向上 呈现整体上移的趋势 并且大 多处于 左右 即分布于 的黄色区域 在 月 花青素 类胡萝卜素 叶绿素三大色 素中叶绿素所占比重最高 由此可见 叶绿素主要决定了海棠叶片色彩的基调 而花青素与 类胡萝卜素含量的高低给叶片色彩增加了多样性 关键词 观赏海棠 叶片 色彩 色素 动态变化 中图分类号 文献标识码 文章编号 观赏海棠 属蔷薇科 苹果属 落叶小乔木 抗寒性 耐旱性和萌 蘖能力极强 是中国著名的观赏树种 中国作为 苹果属植物的多样性中心和分布中心 拥有非常 丰富的观赏海棠种质资源 观赏海棠花色和叶 色丰富 品种繁多 选育及栽培技术发展迅速 在 绿化中的应用前景极大 历史上海棠成为许多画 家的笔下之物 例如现代大师张大千晚年画的 海 棠春睡图 宋代佚名 海棠蛱蝶图 等 尽管 海棠叶色丰富 但目前关于海棠叶色评价筛选的 研究较少 大多集中于果色 和花色 研究 裘 靓 用 个观赏海棠品种对叶色建立了一个评