專利名稱：：一種設施蔬菜合理照光劑量的確定方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于設施栽培
技術領域：
，具體涉及一種設施蔬菜合理照光劑量的確定方法。
背景技術：
：目前，蔬菜設施栽培生產己經在全世界范圍內廣泛開展。截至2003年，國內設施園藝栽培面積超過140萬公頃，居世界第一，據(jù)專家預測，到2010年全國園藝設施面積將達到250萬公頃左右。蔬菜設施栽培已成為蔬菜生產的主要手段之一。但是，由于設施覆蓋物、骨架結構遮陰以及冬春季節(jié)陰雨、雪天氣等因素使得設施內的作物常處于弱光環(huán)境下生長。由于光照不足，葉菜類蔬菜體內硝酸鹽過量累積，食用這種蔬菜對人體健康極為不利。光不僅通過光合作用為硝酸還原提供還原力和碳骨架，而且還通過光合電子傳遞流來活化硝酸還原酶。人工補光成為蔬菜生產提高產量，降低硝酸鹽含量的重要手段。但是不同的光強下，光的利用效率是不同的。在低光強下，光能利用效率隨光強的增加而強烈地增加，而光能利用效率在高光強下，隨光強的增加只要微弱地增加。硝酸還原能力與光照的施加也不成比例。因此理想的光強是冬季高產優(yōu)質(低硝酸鹽累積)低(能)耗的葉菜類蔬菜生產所必須考慮的重要因素。本發(fā)明就是利用葉綠素熒光技術來確定設施蔬菜合理照光劑量，為人工補光提供技術參數(shù)。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是克服目前設施蔬菜合理照光劑量沒有一個客觀的確定方法的不足，公開一種設施蔬菜合理照光劑量的確定方法。本發(fā)明的技術方案為取生長盛期的設施蔬菜，利用葉綠素熒光儀，測定蔬菜葉的快速光響應曲線，依據(jù)蔬菜葉的快速光響應曲線中的表觀電子傳遞速率對光合有效輻射的響應曲線按下列步驟確定設施蔬菜合理照光劑量(1)計算實際光合電子傳遞速率。找出在低光合有效輻射下，表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線中的直線部分，利用統(tǒng)計軟件求出該部分的線性方程Y:aX，其中a為常數(shù)，表示表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線的初始斜率，Y為表觀電子傳遞速率，X為光合有效輻射(pmolm—23—1)。依據(jù)該線性方程求出各光合有效輻射下的電子傳遞速率，這種電子傳遞速率定義為實際光合電子傳遞速率。(2)計算各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞流百分率。剩余光合電子傳遞速率為實際光合電子傳遞速率與表觀電子傳遞速率的差值。剩余光合電子傳遞流百分率為各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞速率占實際光合電子傳遞速率的百分比。(3)求出剩余光合電子傳遞流百分率為8%時的光合有效輻射。利用插值法算出剩余光合電子傳遞流百分率在8%時的光合有效輻射值，這個光合有效輻射值就是施加到設施蔬菜上的合理光強的預測值。(4)確定設施蔬菜合理照光劑量。由于表觀光合電子傳遞速率在植物葉片上有一定的變異幅度，因此，生產上所使用的照光劑量應比上述預測值大才能確保硝酸鹽大幅度的下降。依據(jù)葉片表觀光合電子傳遞速率值變異幅度一般在15%以下，結合多次實驗結果，因此，確定設施蔬菜合理照光劑量為預測值的115%較適宜。也即設施蔬菜合理照光劑量為剩余光合電子傳遞流百分率在8%時的光合有效輻射值的115%。本發(fā)明的基本原理是在低光強下，蔬菜葉的光合電子傳遞流僅僅被用來碳的還原，硝酸還原速度較慢。在高光強下，蔬菜葉的光合電子傳遞流不僅被用來碳的還原，還被用來硝酸的還原。只有當光合電子傳遞流在滿足碳還原的基礎上多出達8%的電子傳遞流才能打開硝酸還原的開關，使硝酸還原速度迅速增加，此時的蔬菜葉所施加的光照是一個合理的光強，能夠達到提高產量、增加品質(硝酸鹽累積下降)、節(jié)約能源的統(tǒng)一。本發(fā)明的優(yōu)點(1)施加本方法確定的設施蔬菜合理照光劑量既可以保證較高的產量，較低的硝酸鹽累積水平，又可以最大限度的節(jié)約能源。達到高產、優(yōu)質低耗的統(tǒng)一。(2)高效、快速，操作方便。(3)應用范圍較廣?？梢杂糜谠O施栽培蔬菜和設施種植中藥材上。圖1為實施例1的生菜表觀電子傳遞速率與光合有效輻射快速光響應曲線；圖2為實施例2的諸葛菜表觀電子傳遞速率與光合有效輻射快速光響應曲線；圖3為實施例3的結球白菜表觀電子傳遞速率與光合有效輻射快速光響應曲線。具體實施方式實施例1取出苗后30天的溫室生菜""Wwa^W/V"L.)(品種意大利耐抽苔生菜)。用PAM—2000調制式葉綠素熒光儀測定生菜葉的快速光響應曲線。依據(jù)表觀電子傳遞速率對光合有效輻射的響應曲線(圖l)按下列步驟確定合理照光劑量。步驟1計算實際光合電子傳遞速率。找出在低光合有效輻射下，表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線中的直線部分，利用統(tǒng)計軟件求出該部分的線性方程Y:aX(a為常數(shù)，表示表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線的初始斜率)。該方程為Y=0.252X(R2=0.997，n=6,PO.OOl，X小于134(amoln^s")(1)Y為表觀電子傳遞速率，X為光合有效輻射(pmolm—23—4，W為決定系數(shù)的平方，n為統(tǒng)計個數(shù)，P為顯著性。依據(jù)該線性方程求出各光合有效輻射下的實際光合電子傳遞速率(表l)。表1實施例1的實際光合電子傳遞速率和剩余光合電子傳遞流百分率表觀電子傳遞速率實際光合電子傳遞速率剩余光合電子傳遞流百分率00010.30.252-19.048216.015.292-13.5684111.7310.332-13.5317620.0819.152-4.84513432.7433.7683.04420545.8251.66011.30524952.1962.74816.82629860.1175.09619.95637165.7693.49229.66245670.29114.91238.83158178.4146.41246.45272671.42182.95260.962步驟2計算各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞流百分率。計算各光合有效輻射下實際光合電子傳遞速率與表觀電子傳遞速率的差值，得出剩余光合電子傳遞速率。計算各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞速率占實際光合電子傳遞速率的百分比，得出剩余光合電子傳遞流百分率(表l)。步驟3求出剩余光合電子傳遞流百分率為8%時的光合有效輻射。利用插值法計算剩余光合電子傳遞流百分率在8%時的光合有效輻射值，得出施加到設施蔬菜上的合理光強的預測值，結果為177拜olm-Y1。步驟4確定設施蔬菜合理照光劑量。將上述的設施蔬菜合理照光劑量的預測值乘以115%，即為設施蔬菜合理照光劑量，結果為204^imolm—23—1。實施例2取出苗后45天的溫室諸葛菜(Oo^c^ragTm^w'otee^L.)。用PAM—2000調制式葉綠素熒光儀測定諸葛菜的快速光響應曲線。依據(jù)表觀電子傳遞速率對光合有效輻射的響應曲線(圖2)，按下列步驟確定合理照光劑量。步驟1計算實際光合電子傳遞速率。找出在低光合有效輻射下，表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線中的直線部分，利用統(tǒng)計軟件求出該部分的線性方程Y-aX(a為常數(shù)，表示表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線的初始斜率)。該方程為Y=0.189X(R2=0.998，n=10,P<0.001,X小于456pmolirfV1)(2)Y為表觀電子傳遞速率，X為光合有效輻射(pmolm—23—1)，f為決定系數(shù)的平方，n為統(tǒng)計個數(shù)，P為顯著性。依據(jù)該線性方程求出各光合有效輻射下的實際光合電子傳遞速率(表2)。表2實施例2的實際光合電子傳遞速率和剩余光合電子傳遞流百分率表觀電子傳遞速率實際光合電子傳遞速率剩余光合電子傳遞流百分率000205.83.780-53,4394010.67.560-40.2127516.814.175-18.51913324.725.1371.73820436.638.5565.07324846.546.8720.79429757.656.133-2.61437068.869.931.61645585.885.9950.22758096.2109.6212.242725112.5137.02517.898922115.3174.25833.8341175121.3222.07545.3791465109.9276.88560.308185594.7350.59572.989步驟2計算各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞流百分率。計算各光合有效輻射下實際光合電子傳遞速率與表觀電子傳遞速率的差值，得出剩余光合電子傳遞速率。計算各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞速率占實際光合電子傳遞速率的百分比，得出剩余光合電子傳遞流百分率(表2)。步驟3求出剩余光合電子傳遞流百分率為8%時的光合有效輻射。利用插值法計算剩余光合電子傳遞流百分率在8%時的光合有效輻射值，得出施加到設施蔬菜上的合理光強的預測值，結果為537pmolm—2s—1。步驟4確定設施蔬菜合理照光劑量。將上述的設施蔬菜合理照光劑量的預測值乘以115%，即為設施蔬菜合理照光劑量，結果為618nmolm—23—1。實施例3取出苗后45天的溫室結球白菜(5ra肌'cflrap"L.ssp.pekinensis)。用PAM—2000調制式葉綠素熒光儀測定結球白菜的快速光響應曲線。依據(jù)表觀電子傳遞速率對光合有效輻射的響應曲線(圖3)按下列步驟確定合理照光劑量。步驟1計算實際光合電子傳遞速率。找出在低光合有效輻射下，表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線中的直線部分，利用統(tǒng)計軟件求出該部分的線性方程Y:aX(a為常數(shù)，表示表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線的初始斜率)。該方程為Y=0,223X(R2=0.997,n=7,PO.001,X小于249pmolm—V1)(3)Y為表觀電子傳遞速率，X為光合有效輻射(nmolm—Yi)，f為決定系數(shù)的平方，n為統(tǒng)計個數(shù)，P為顯著性。依據(jù)該線性方程求出各光合有效輻射下的實際光合電子傳遞速率(表3)。表3實施例3的實際光合電子傳遞速率和剩余光合電子傳遞流百分率表觀電子傳遞速實際光合電子傳遞剩余光合電子傳遞率速率流百分率0000205.33.780-18.8344010.37.560-15.4717518.714.175-11.80913331.825.137-7.21920444.738.5561.74124853.846.8722.7202975856.13312.42837063.169.9323.52445573.385.99527.75958086109.6233.50972592.1137.02543.03492295.1174.25853.746117592.8222.07564.584146586.6276.88573.492185574.4350.59582.014步驟2計算各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞流百分率。計算各光合有效輻射下實際光合電子傳遞速率與表觀電子傳遞速率的差值，得出剩余光合電子傳遞速率。計算各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞速率占實際光合電子傳遞速率的百分比，得出剩余光合電子傳遞流百分率(表3)。步驟3求出剩余光合電子傳遞流百分率為8%時的光合有效輻射。利用插值法計算剩余光合電子傳遞流百分率在8%時的光合有效輻射值，得出施加到設施蔬菜上的合理光強的預測值，結果為275pmolm—23—1。步驟4確定設施蔬菜合理照光劑量。將上述的設施蔬菜合理照光劑量的預測值乘以115%,即為設施蔬菜合理照光劑量，結果為316^1101111-23-1。各實施例的實施效果為了檢驗實施例的效果，將生菜(意大利耐抽苔生菜)、諸葛菜和結球白菜培養(yǎng)在人工氣候室中，施加不同的光強培養(yǎng)。人工氣候室環(huán)境控制為:溫度25°C/20°C(day/night),每天光照16小時，黑暗8小時，在這樣的光強梯度下處理兩周；濕度為恒濕60%，因室內的二氧化碳濃度基本上維持在450-600ppm這個水平。實驗中，根據(jù)干濕情況適量澆水。每個處理放置IO株小苗，重復三次。處理后，測定各處理的凈光合速率和蔬菜葉片中的硝酸鹽含量。結果如表4。表4生菜(意大利耐抽苔生菜)、諸葛菜和結球白菜培養(yǎng)在不同光強下葉片凈光合速率和硝酸鹽的含量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從表4中可以看出，生菜從70pmolm—Y1增到145jimoln^V1時，凈光合速率增加了1.12|_unolm—2s—、硝酸鹽減少了6090mg.g"FW，從145pimolm—Y1增到210pmolirfV1時，凈光合速率增加了1.40pmolm—V1,硝酸鹽減少了4680mg.g-，從210^imolm-2s—i增到2851^molm、"時，凈光合速率只增加了0.52pmolm—2s、硝酸鹽只減少了200mg.g"FW，從285Hmolm-2s"增到36(Vmolm-V1時，凈光合速率只增加了0.31nmolmW硝酸鹽只減少了85mg.g-^W。很顯然，在210pmolm々s"的光照強度下，凈光合速率增加和硝酸鹽降低有一個拐點。同時，此時的葉片硝酸鹽含量已經低于3000mg.g"FW，達到葉用蔬菜的標準。因此210Mmolm—23—1的光照強度是本實驗中最佳的照光劑量。這與實例1中的204^mo1nf2s"的光照強度較相近，表明，204^molm、"的光照強度作為溫室生菜合理照光劑量是可信的。驗證了實例1的效果。從表4中可以看出，諸葛菜從245Mmolm—2s—1增到370pmolrt^s—1時，凈光合速率增加了3.45pmolm-V1,硝酸鹽增加了230mg.g"FW,從370pmolm-Y1增到495pmolm—V1時，凈光合速率增加了3.15pmoln^s",硝酸鹽減少了290mg.g"FW，從495nmoln^V1增到6201imolm-2s"時，凈光合速率增加了l.SQpmolm-Y1,硝酸鹽減少了980mg.g"FW，從620|mnolm—2s"增到745nmolm-2^時，凈光合速率只增加了0.58pmolm—2.s—1，硝酸鹽只減少了30mg-^FWa很顯然，在620pmolm、—i的光照強度下，凈光合速率增加和硝酸鹽降低有一個拐點。同時，此時的葉片硝酸鹽含量只有870mg.g"FW。因此620pmolm—V1的光照強度是本實驗中最佳的照光劑量。這與實例2中的618pmolm—V1的光照強度較相近，表明，618pmolm、—1的光照強度作為溫室諸葛菜合理照光劑量是可信的。驗證了實例2的效果。從表4中可以看出，結球白菜從120pmolm—2s—1增到220pmolm—V1時，凈光合速率增加了1.27pmolm-V1,硝酸鹽減少了460mg.g^FW，從220pmolm-2s"增到320pmolm-V1時，凈光合速率增加了1.19nmolm—2s—1，硝酸鹽減少了1540mg.g"FW，從320pmolm—2.s"增到420nmolm:s"時，凈光合速率只增加了0.58pmoln^.s"，硝酸鹽只減少了140mg.g"FW，從420nmolm、"增到520pmolm-2.s"時，凈光合速率只增加了0.48pmolm—2s—、硝酸鹽只減少了80mg.g"FW。很顯然，在320pmolm-Yi的光照強度下，凈光合速率增加和硝酸鹽降低有一個拐點。同時，此時的葉片硝酸鹽含量已經低于3000mg.^FW，達到葉用蔬菜的標準。因此32(Himolm、"的光照強度是本實驗中最佳的照光劑量。這與實例3中的316pmolm—2s—1的光照強度較相近，表明，316^molm々s—i的光照強度作為溫室結球白菜合理照光劑量是可信的。驗證了實例3的效果。權利要求1、一種設施蔬菜合理照光劑量的確定方法，其特征在于按照下述步驟進行取生長盛期的設施蔬菜，利用葉綠素熒光儀，測定蔬菜葉的快速光響應曲線，依據(jù)蔬菜葉的快速光響應曲線中的表觀電子傳遞速率對光合有效輻射的響應曲線，來確定設施蔬菜合理照光劑量。2、根據(jù)權利要求l所述一種設施蔬菜合理照光劑量的確定方法；其特征在于按下述步驟確定設施蔬菜合理照光劑量(1)計算實際光合電子傳遞速率，找出在低光合有效輻射下，表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線中的直線部分，利用統(tǒng)計軟件求出該部分的線性方程Y=aX，其中a為常數(shù)，表示表觀電子傳遞速率與光合有效輻射曲線的初始斜率，Y為表觀電子傳遞速率，X為光合有效輻射；依據(jù)該線性方程求出各光合有效輻射下的電子傳遞速率，即為實際光合電子傳遞速率；(2)計算各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞流百分率，剩余光合電子傳遞速率為實際光合電子傳遞速率與表觀電子傳遞速率的差值，剩余光合電子傳遞流百分率為各光合有效輻射下剩余光合電子傳遞速率占實際光合電子傳遞速率的百分比；(3)求出剩余光合電子傳遞流百分率為8%時的光合有效輻射，利用插值法算出剩余光合電子傳遞流百分率在8%時的光合有效輻射值，這個光合有效輻射值就是施加到設施蔬菜上的合理光強的預測值；(4)確定設施蔬菜合理照光劑量，設施蔬菜合理照光劑量為上述步驟(3)中預測值的115%。全文摘要本發(fā)明一種設施蔬菜合理照光劑量的確定方法，屬于設施栽培
技術領域：
。按照下述步驟進行設施蔬菜合理照光劑量的確定取生長盛期的設施蔬菜，利用葉綠素熒光儀，測定蔬菜葉的快速光響應曲線，依據(jù)蔬菜葉的快速光響應曲線中的表觀電子傳遞速率對光合有效輻射的響應曲線，來確定設施蔬菜合理照光劑量。施加本方法確定的設施蔬菜合理照光劑量既可以保證較高的產量，較低的硝酸鹽累積水平，又可以最大限度的節(jié)約能源；達到高產、優(yōu)質低耗的統(tǒng)一。且該方法高效、快速，操作方便；應用范圍較廣?？梢杂糜谠O施栽培蔬菜和設施種植中藥材上。文檔編號A01G7/00GK101642032SQ20091003479公開日2010年2月10日申請日期2009年9月8日優(yōu)先權日2009年9月8日發(fā)明者吳沿友,周秋月,李萍萍,毛罕平申請人:江蘇大學