本發(fā)明屬于LED光源應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

光照，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與研究過(guò)程中，是最為重要的生態(tài)因子之一，其重要性在于，光可通過(guò)影響設(shè)施環(huán)境內(nèi)其他氣候條件，如濕度、溫度等，來(lái)影響蔬菜生長(zhǎng)所需的外界環(huán)境因素(謝景等2012)。同時(shí)，光作為最終能源與信號(hào)物質(zhì)，在各類(lèi)生理生化反應(yīng)中起至關(guān)重要的作用。在不同的光質(zhì)、光照強(qiáng)度、光照時(shí)間、光照頻率和占空比條件下，設(shè)施內(nèi)蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)建成、初級(jí)代謝與次級(jí)代謝、產(chǎn)量和品質(zhì)等也會(huì)受到不同影響(范志強(qiáng)等2008)。因此，如何合理地設(shè)置光環(huán)境條件，是提高設(shè)施蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵。植物工廠(chǎng)是在設(shè)施內(nèi)利用計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的溫度、濕度、光照、CO₂濃度等環(huán)境條件進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物多年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，它是省力型生產(chǎn)，不受或較少受自然條件制約(胡永光2002)。初始投資成本高與能源消耗大是植物工廠(chǎng)發(fā)展的兩大瓶頸，一般來(lái)說(shuō)，植物工廠(chǎng)能耗成本約占總體運(yùn)行費(fèi)用的50％-60％(朱本海2006)。因此，選擇高效率的人工光源一直是植物工廠(chǎng)研究非常重要的課題。在設(shè)施栽培中，根據(jù)植物所需要的特定光強(qiáng)、光質(zhì)、光周期、光頻率和占空比等，合理利用補(bǔ)光燈，甚至可以代替自然光，從而控制某些植物生長(zhǎng)周期，達(dá)到人們想要的效果。目前，在設(shè)施蔬菜、設(shè)施花卉等生產(chǎn)中，補(bǔ)光燈得到了廣泛合理地應(yīng)用。植物補(bǔ)光燈通常來(lái)說(shuō)就是通過(guò)人工進(jìn)行補(bǔ)光的光源，有熱輻射類(lèi)補(bǔ)光、氣體放電類(lèi)補(bǔ)光和電致發(fā)光補(bǔ)光類(lèi)等不同形式。通常人們所用的LED(light-emitting diode)又稱(chēng)為一種發(fā)光的二極管，是電致發(fā)光類(lèi)光源，其核心利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料為PN結(jié)，LED燈具有超高亮度(發(fā)光強(qiáng)度>100mcd)、高亮度(發(fā)光強(qiáng)度為10～100mcd)和普通亮度(發(fā)光強(qiáng)度<10mcd)等幾種，其中發(fā)光強(qiáng)度>100mcd的超高亮度光衰僅為三分之一，其使用壽命是最長(zhǎng)的，耐用而且環(huán)保，得到人們的普遍認(rèn)可(劉江等2003)。對(duì)于LED的相關(guān)研究最早是在20世紀(jì)60年代初期，最早時(shí)LED光源僅應(yīng)用于廣告標(biāo)識(shí)和觀賞。1962年研制成功首個(gè)GaAsP紅色LED，黃色LED緊隨其后。世界各國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)20余年的潛心研究，于1993年研制成功藍(lán)色和綠色LED，白色LED于1996年研制成功。由于研發(fā)成本過(guò)高，亮度達(dá)不到植株生長(zhǎng)的基本標(biāo)準(zhǔn)，LED的推廣應(yīng)用和普及遇到重重阻礙(楊其長(zhǎng)2008)。進(jìn)入21世紀(jì)后，人們不斷深入研究半導(dǎo)體發(fā)光材料，使得LED價(jià)格降低，性能優(yōu)化，亮度增加，為L(zhǎng)ED的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件(王海鷗等2004)。與傳統(tǒng)的電光源相比，LED優(yōu)點(diǎn)在于：①以單色光的形式發(fā)出，從短波UV-C到長(zhǎng)波紅外光(250～1000nm)皆可實(shí)現(xiàn)，范圍極廣，而且可將不同單色光任意組合以達(dá)到不同植株生長(zhǎng)對(duì)光照的最佳需求，以提高光能利用率；②是冷光源，長(zhǎng)時(shí)間工作發(fā)熱不會(huì)嚴(yán)重，植物不會(huì)擔(dān)心被灼傷，便于分層種植，提高空間利用率，便于集約化工廠(chǎng)化生產(chǎn)；③壽命長(zhǎng)，可達(dá)50000h以上；④穩(wěn)固、緊密、自身體積小；⑤使用電源電壓僅為6～24V，更安全；⑥脈沖光通過(guò)控制器控制可靈敏而精確的發(fā)出；⑦耗電量?jī)H為白熾燈的1/8，熒光燈的1/2，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境；⑧綠色無(wú)污染，耐用、防潮，無(wú)重金屬等有害物質(zhì)，可循環(huán)利用(冷鎖虎等2002)。因此，LED在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域引起越來(lái)越廣泛的關(guān)注，對(duì)LED的研究和應(yīng)用出現(xiàn)逐步深化的趨勢(shì)。

黃瓜是我國(guó)設(shè)施栽培中的一種重要的蔬菜植物，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的高端化發(fā)展，LED作為栽培光源廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中；為進(jìn)一步細(xì)化適宜黃瓜幼苗生長(zhǎng)和光合熒光的光頻率，明確最適宜的頻率范圍和占空比，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的測(cè)試方法，旨在進(jìn)一步細(xì)化適宜黃瓜幼苗生長(zhǎng)和光合熒光的光頻率，明確最適宜的頻率范圍和占空比，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的測(cè)試方法，所述LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的測(cè)試方法包括LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的測(cè)試方法和LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗光合熒光的測(cè)試方法；

所述LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的測(cè)試方法包括以下步驟：

步驟一，黃瓜種子經(jīng)溫湯浸種4h后，在溫度30±2℃，無(wú)光照，濕度60～70％的條件下萌發(fā)，70％種子露白后，播種于穴盤(pán)基質(zhì)中，幼苗1葉1心時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽到營(yíng)養(yǎng)缽中；

步驟二，將移栽好的幼苗轉(zhuǎn)移至供試光板下，每個(gè)光板下放置16株，試驗(yàn)處理過(guò)程中每隔2天澆灌一次1/2倍園式配方營(yíng)養(yǎng)液，植株頂端距光板10cm；試驗(yàn)設(shè)對(duì)照組CK、光照頻率為0.1Hz T1，100Hz T2，100000Hz T3四組，對(duì)照組光照為連續(xù)光，處理30天后，隨機(jī)選取測(cè)定指標(biāo)；

步驟三，用直尺測(cè)量株高；用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗；用直尺測(cè)定每片的葉長(zhǎng)，用千分之一電子天平稱(chēng)量黃瓜幼苗的根鮮重、莖葉鮮重，隨后將樣品放于115℃烘箱內(nèi)殺青15min，65℃烘干至恒質(zhì)量后，測(cè)定根干重、莖葉干重；

步驟四，所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行處理方差分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)差異性P<0.05，Excel 2003軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

所述LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗光合熒光的測(cè)試方法包括以下步驟：

第一步，黃瓜種子經(jīng)溫湯浸種4h后，在溫度30±2℃，無(wú)光照，濕度60～70％的條件下萌發(fā)；70％種子露白后，播種于穴盤(pán)基質(zhì)中，幼苗1葉1心時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽到營(yíng)養(yǎng)缽中；

第二步，將移栽好的幼苗轉(zhuǎn)移至供試光板下，每個(gè)光板下放置16株，試驗(yàn)處理過(guò)程中每隔2天澆灌一次1/2倍園式配方營(yíng)養(yǎng)液，植株頂端距光板10cm；試驗(yàn)設(shè)對(duì)照組CK、光照頻率為0.1Hz T1，100Hz T2，100000Hz T3四組，對(duì)照組光照為連續(xù)光；處理30天后，隨機(jī)選取測(cè)定指標(biāo)；

第三步，葉綠素含量采用乙醇∶丙酮＝1∶1提取法測(cè)，用Li-6400便攜式光合儀測(cè)定頂端第2/3片功能葉的凈光合速率Pn；用PAM-2500便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定暗適應(yīng)下PSII的最大量子產(chǎn)量Fv/Fm，光適應(yīng)下的光化學(xué)淬滅qP，光適應(yīng)下的非光化學(xué)淬滅qN，光適應(yīng)下PSII的實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ和相對(duì)電子傳遞速率ETR；

第四步，所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行處理方差分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)差異性P<0.05，Excel 2003軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，所述步驟二中營(yíng)養(yǎng)液pH為6.0±0.5，EC值(2±0.5)mS/cm。

進(jìn)一步，所述步驟三中LED光源為紅光:遠(yuǎn)紅光:綠光:藍(lán)光＝3:1:1:1，晝夜光周期均為14h/10h，白天25±2℃，空氣相對(duì)濕度50±5％，夜間17±2℃，空氣相對(duì)濕度40±5％；光板下的總光量子流密度為125±5μmol/(m²·s)，光合有效光量子流密度為105±5μmol/(m²·s)，占空比為90％。

本發(fā)明提供的LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的測(cè)試方法，本研究主要探討連續(xù)光以及不同頻率的間歇光對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)及其光合熒光特性的影響，以找出適宜黃瓜幼苗生長(zhǎng)的光頻率范圍及LED頻率和占空比的最佳組合；利用光調(diào)控這項(xiàng)環(huán)保有效且簡(jiǎn)便易行的新技術(shù)來(lái)培育幼苗，以達(dá)到節(jié)約能源和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目的，并為進(jìn)一步細(xì)化研究適宜黃瓜幼苗生長(zhǎng)和光合的光頻率做鋪墊。不同頻率脈沖光可顯著增加黃瓜幼苗葉綠素含量。不同頻率脈沖光處理(T1、T2、T3)的黃瓜幼苗葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量均比CK顯著增加，以T3處理的各項(xiàng)指標(biāo)增幅最大。不同頻率脈沖光處理對(duì)黃瓜幼苗葉綠素a/b影響不大，與對(duì)照差異不顯著。不同頻率脈沖光可顯著增加黃瓜幼苗凈光合速率。T1、T2、T3處理凈光合速率分別比CK增加了12.54％、1.08％、29.23％；處理間黃瓜幼苗凈光合速率差異不顯著，以T3處理最高。不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒馓匦杂幸欢ㄓ绊?。T3處理黃瓜幼苗最大量子產(chǎn)量Fv/Fm、非光化學(xué)淬滅qN顯著高于CK，光化學(xué)淬滅qP、實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ、電子傳遞速率ETR與CK差異不顯著。T1和T2處理黃瓜幼苗除非光化學(xué)淬滅qN顯著高于CK外，葉綠素?zé)晒馓匦缘母黜?xiàng)指標(biāo)均與CK差異不顯著?？傊?，從幼苗光合熒光特性來(lái)看，T3處理是黃瓜育苗的適宜頻率脈沖光。

試驗(yàn)1和試驗(yàn)2在LED光源為紅光:遠(yuǎn)紅光:綠光:藍(lán)光＝3:1:1:1，占空比為90％的情況下，開(kāi)展了不同頻率脈沖光處理對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)、物質(zhì)積累、光合作用影響的研究，得出以下結(jié)論：

1、不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響較大。不同頻率脈沖光處理(T1、T2、T3)的黃瓜幼苗株高、莖粗、葉面積顯著大于CK處理。

2、不同頻率脈沖光可促進(jìn)黃瓜幼苗物質(zhì)積累。

3、不同頻率脈沖光可顯著增加黃瓜幼苗葉綠素含量。T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗葉綠素含量均比CK顯著增加，其中T3處理的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量增幅最大，分別比CK增加了92.25％、86.24％、90.62％。不同頻率脈沖光處理黃瓜幼苗葉綠素a/b與CK差異不顯著。

4、不同頻率脈沖光可增加黃瓜幼苗凈光合速率。T1、T2、T3處理黃瓜幼苗凈光合速率分別比CK增加了12.54％、1.08％、29.23％；處理間黃瓜幼苗凈光合速率差異不顯著，以T3處理最高。

5、不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒馓匦杂幸欢ㄓ绊?。T3處理黃瓜幼苗最大量子產(chǎn)量Fv/Fm、非光化學(xué)淬滅qN顯著高于CK，光化學(xué)淬滅qP、實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ、電子傳遞速率ETR與CK差異不顯著。T1和T2處理黃瓜幼苗除非光化學(xué)淬滅qN顯著高于CK外，葉綠素?zé)晒馓匦缘母黜?xiàng)指標(biāo)均與CK差異不顯著。

綜上所述，從幼苗形態(tài)指標(biāo)來(lái)看，T3處理為黃瓜育苗比較適宜的頻率；從物質(zhì)積累方面來(lái)看，T1處理為黃瓜育苗比較適宜的頻率。從葉綠素含量和光合熒光特性來(lái)看，T3處理可增加黃瓜幼苗葉綠素含量、光系統(tǒng)Ⅱ最大量子產(chǎn)量和非光化學(xué)淬滅qN，有利于光合作用的順利進(jìn)行，因而顯著增加了凈光合速率；由于凈光合速率的增加，株高、莖粗、葉面積等形態(tài)指標(biāo)相應(yīng)增加，最終導(dǎo)致幼苗物質(zhì)積累增加。所以，T1(0.1Hz)、T3處理(100000Hz)是黃瓜育苗的適宜頻率脈沖光。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的測(cè)試方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗光合熒光的測(cè)試方法流程圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗株高的影響示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗莖粗的影響示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉面積的影響示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗壯苗指數(shù)影響示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗地上鮮重影響示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗地下鮮重影響示意圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗全株鮮重影響示意圖。

圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗地上干重影響示意圖。

圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗地下干重影響示意圖。

圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗全株干重影響示意圖。

圖13是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素a影響示意圖。

圖14是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素b影響示意圖。

圖15是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素a+b影響示意圖。

圖16是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素a/b影響示意圖。

圖17是本發(fā)明實(shí)施例提供的LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗凈光合速率的影響示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

本發(fā)明實(shí)施例的LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的測(cè)試方法包括LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的測(cè)試方法和LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗光合熒光的測(cè)試方法。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的測(cè)試方法包括以下步驟：

S101:黃瓜種子經(jīng)溫湯浸種4h后，在溫度30±2℃，無(wú)光照，濕度60～70％的條件下萌發(fā)。70％種子露白后，播種于穴盤(pán)基質(zhì)中，幼苗1葉1心時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽到7cm×7cm的營(yíng)養(yǎng)缽中；

S102：將移栽好的幼苗轉(zhuǎn)移至供試光板下，每個(gè)光板下放置16株(4×4)，試驗(yàn)處理過(guò)程中每隔2天澆灌一次1/2倍園式配方營(yíng)養(yǎng)液(pH為6.0±0.5，EC值(2±0.5)mS/cm)，植株頂端距光板10cm左右；試驗(yàn)設(shè)對(duì)照組(CK)、光照頻率為0.1Hz(T1)，100Hz(T2)，100000Hz(T3)四組，對(duì)照組光照為連續(xù)光。處理30天后，隨機(jī)選取測(cè)定指標(biāo)；

S103:用直尺測(cè)量株高(基質(zhì)表面到黃瓜幼苗生長(zhǎng)點(diǎn)的距離)；用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗(子葉下方2cm處)；用直尺測(cè)定每片的葉長(zhǎng)(沿主葉脈葉片的最長(zhǎng)距離)，用千分之一電子天平稱(chēng)量黃瓜幼苗的根鮮重、莖葉鮮重，隨后將樣品放于115℃烘箱內(nèi)殺青15min，65℃烘干至恒質(zhì)量后，測(cè)定根干重、莖葉干重；

S104:所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行處理方差分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)差異性(P<0.05)，Excel 2003軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗光合熒光的測(cè)試方法包括以下步驟：

S201:黃瓜種子經(jīng)溫湯浸種4h后，在溫度30±2℃，無(wú)光照，濕度60～70％的條件下萌發(fā)。70％種子露白后，播種于穴盤(pán)基質(zhì)中，幼苗1葉1心時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽到7cm×7cm的營(yíng)養(yǎng)缽中；

S202：將移栽好的幼苗轉(zhuǎn)移至供試光板下，每個(gè)光板下放置16株(4×4)，試驗(yàn)處理過(guò)程中每隔2天澆灌一次1/2倍園式配方營(yíng)養(yǎng)液(pH為6.0±0.5，EC值(2±0.5)mS/cm)，植株頂端距光板10cm左右；試驗(yàn)設(shè)對(duì)照組(CK)、光照頻率為0.1Hz(T1)，100Hz(T2)，100000Hz(T3)四組，對(duì)照組光照為連續(xù)光。處理30天后，隨機(jī)選取測(cè)定指標(biāo)；

S203：葉綠素含量采用乙醇∶丙酮(1∶1)提取法測(cè)，用Li-6400便攜式光合儀測(cè)定頂端第2/3片功能葉的凈光合速率(Pn)；用PAM-2500便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定暗適應(yīng)下PSII的最大量子產(chǎn)量Fv/Fm，光適應(yīng)下的光化學(xué)淬滅qP，光適應(yīng)下的非光化學(xué)淬滅qN，光適應(yīng)下PSII的實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ和相對(duì)電子傳遞速率ETR；

S204:所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行處理方差分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)差異性(P<0.05)，Excel 2003軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

下面通過(guò)試驗(yàn)對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用效果作詳細(xì)的描述。

試驗(yàn)1：LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

1.1材料與方法

1.1.1試驗(yàn)材料

供試品種為黃瓜(Cucumis sativus L.)“津優(yōu)1號(hào)”，種子購(gòu)于陜西省楊凌縣楊星種苗有限公司。

試驗(yàn)于2015年4月至6月在西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜研究所設(shè)施光環(huán)境試驗(yàn)室進(jìn)行。光源使用LED光源板(ISL系列)，購(gòu)于日本CCS公司，光照面積為長(zhǎng)300mm×寬300mm，光源控制器(ISC系列)電壓100～240V(50/60Hz)。光源設(shè)于長(zhǎng)600mm、寬600mm、高1000mm鋼架頂部，整個(gè)裝置內(nèi)部四面及底部貼有金屬反光膜，用遮光布和黑布遮蓋，以避免外界光源的影響。

1.1.2幼苗的培育

黃瓜種子經(jīng)溫湯浸種4h后，在溫度30±2℃，無(wú)光照，濕度60～70％的條件下萌發(fā)。70％種子露白后，播種于穴盤(pán)基質(zhì)中。幼苗1葉1心時(shí)，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽到7cm×7cm的營(yíng)養(yǎng)缽中。

1.1.3試驗(yàn)處理

將移栽好的幼苗轉(zhuǎn)移至供試光板下，每個(gè)光板下放置16株(4×4)，試驗(yàn)處理過(guò)程中每隔2天澆灌一次1/2倍園式配方營(yíng)養(yǎng)液(pH為6.0±0.5，EC值(2±0.5)mS/cm)，植株頂端距光板10cm左右。LED光源為紅光:遠(yuǎn)紅光:綠光:藍(lán)光＝3:1:1:1，晝夜光周期均為14h/10h，白天25±2℃，空氣相對(duì)濕度50±5％，夜間17±2℃，空氣相對(duì)濕度40±5％。在保證光板下的總光量子流密度(PFD，300～1000nm)為125±5μmol/(m²·s)，光合有效光量子流密度(PPFD，400～700nm)為105±5μmol/(m²·s)，占空比為90％。試驗(yàn)設(shè)對(duì)照組(CK)、光照頻率為0.1Hz(T1)，100Hz(T2)，100000Hz(T3)四組，對(duì)照組光照為連續(xù)光。處理30天后，隨機(jī)選取測(cè)定指標(biāo)。

1.1.4測(cè)定指標(biāo)和方法

用直尺測(cè)量株高(基質(zhì)表面到黃瓜幼苗生長(zhǎng)點(diǎn)的距離)；

用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗(子葉下方2cm處)；

用直尺測(cè)定每片的葉長(zhǎng)(沿主葉脈葉片的最長(zhǎng)距離)，使用的黃瓜葉面積與葉長(zhǎng)關(guān)系的公式LAi＝0.9272×LLi ²R²＝0.9381，SE＝54.46，n＝231(式中：LAi表示第i葉的面積，單位cm²，LLi表示第i葉的葉長(zhǎng)，單位cm)，測(cè)定黃瓜幼苗第三葉位功能葉面積(李永秀2006)；

用千分之一電子天平稱(chēng)量黃瓜幼苗的根鮮重、莖葉鮮重，隨后將樣品放于115℃烘箱內(nèi)殺青15min，65℃烘干至恒質(zhì)量后，測(cè)定根干重、莖葉干重；

壯苗指數(shù)＝莖粗/株高×全株干重(張振賢1993)。

1.1.5數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行處理方差分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差法檢驗(yàn)差異性(P<0.05)，Excel 2003軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.2結(jié)果與分析

1.2.1不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗株高的影響

不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗株高的影響見(jiàn)圖3。CK黃瓜幼苗的株高為30.73cm，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗株高分別為75.83、72.70、71.50cm，分別比CK增加了1.47、1.37、1.33倍，均比CK顯著增加。T1、T2、T3這3個(gè)處理間黃瓜幼苗株高差異不顯著，其中以T1處理最高，T3處理最低。

1.2.2LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗莖粗的影響

不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗莖粗的影響見(jiàn)圖4。CK黃瓜幼苗的莖粗為3.67mm，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗莖粗分別為4.55、4.71、4.81mm，分別比CK增加了23.86％、28.31％和31.03％，均比CK顯著增加。3個(gè)處理間差異不顯著，以T1莖粗最小，T3處理最大。

1.2.3LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉面積的影響

不同頻率脈沖光處理對(duì)黃瓜幼苗葉面積的影響見(jiàn)圖5。CK黃瓜幼苗的葉面積為56.49cm²，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗葉面積分別為83.81、85.62、92.78cm2，即T1＜T2＜T3分別比CK增加了15.7％、27.1％、41.9％，均比CK顯著增加。3個(gè)頻率脈沖光處理中，T3處理最高，處理之間差異不顯著。

1.2.4LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗壯苗指數(shù)的影響

不同脈沖光處理對(duì)黃瓜幼苗壯苗指數(shù)的影響見(jiàn)圖6。CK黃瓜幼苗的壯苗指數(shù)為0.18，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗的壯苗指數(shù)分別為0.14、0.12、0.12，均與CK差異不顯著。T1、T2、T3這3個(gè)處理間黃瓜幼苗壯苗指數(shù)差異也不顯著。

1.2.5LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗鮮重的影響

不同頻率LED脈沖光對(duì)黃瓜幼苗地上鮮重的影響見(jiàn)圖7。CK黃瓜幼苗的地上鮮重為15.05g，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗地上鮮重分別為30.08、24.56、23.13g，分別比CK增加了99.86％、63.20％、53.72％，T1顯著高于CK，T2、T3與CK間差異不顯著。T1、T2、T3這3個(gè)處理間以T1處理黃瓜地上鮮重最高，但與T2和T3處理間差異不顯著。

不同頻率LED脈沖光對(duì)黃瓜幼苗地下鮮重的影響見(jiàn)圖8。CK黃瓜幼苗的地下鮮重為1.24g，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗地下鮮重分別為1.52、1.64、1.77g，分別比CK增加了22.58％、32.26％、42.74％，T3處理最高，但3個(gè)處理間黃瓜幼苗地下鮮重差異不顯著，與CK差異也不顯著。

不同頻率LED脈沖光對(duì)黃瓜幼苗全株鮮重的影響見(jiàn)圖9。CK黃瓜幼苗的全株鮮重為16.29g，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗全株鮮重分別為31.60、26.20、24.91g，分別比CK增加了93.93％、60.83％、52.88％，T1處理比CK顯著增加，T2和T3與CK間差異不顯著。T1、T2、T3這3個(gè)處理間以T1處理黃瓜地上鮮重最高，T3處理最低。隨著頻率的升高，有減少的趨勢(shì)。

1.2.6LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗干重的影響

不同頻率LED脈沖光對(duì)黃瓜幼苗地上干重的影響見(jiàn)圖10。CK黃瓜幼苗的地上干重為1.22g，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗地上干重分別為2.23、1.77、1.69g，分別比CK增加了83.27％、45.06％、38.54％，處理組與CK間差異均不顯著。T1、T2、T3這3個(gè)處理間黃瓜幼苗地上干重隨著LED頻率的增大而減少，其中T2、T3處理比T1處理地上干重有所減少但差異不顯著。T1處理地上干重最大。

不同頻率LED脈沖光對(duì)黃瓜幼苗地下干重的影響見(jiàn)圖11。CK黃瓜幼苗的地下干重為0.10g，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗地下干重分別為0.16、0.15、0.14g，分別比對(duì)照增加了52.23％、42.68％、31.21％，其中T1處理地下干重最大，處理組與CK間差異均不顯著。

不同頻率LED脈沖光對(duì)黃瓜幼苗全株干重的影響見(jiàn)圖12。CK黃瓜幼苗的全株干重為1.32g，T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗地上干重分別為2.39、1.92、1.82g，分別比CK增加了80.82％、44.87％、37.96％。T1、T2、T3這3個(gè)處理間黃瓜幼苗地上干重隨著LED頻率的增大而減少，處理組與CK間差異均不顯著。

1.3討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，T1處理黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積、地上鮮重、全株鮮重顯著大于對(duì)照；T2處理黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積顯著大于對(duì)照，T3處理黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積顯著大于對(duì)照。以上數(shù)據(jù)說(shuō)明較低頻率的間歇光可能有助于增加黃瓜幼苗干物質(zhì)的積累量、植株生長(zhǎng)率和健壯程度，但容易引起徒長(zhǎng)。

1.4結(jié)論

不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響較大。不同頻率脈沖光處理(T1、T2、T3)的黃瓜幼苗株高、莖粗、葉面積顯著大于CK。

不同頻率脈沖光處理對(duì)黃瓜幼苗壯苗指數(shù)的影響差異不顯著。

不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗物質(zhì)積累的影響顯著。T1處理黃瓜幼苗地上鮮重、全株鮮重均比對(duì)照顯著增加。T2、T3處理的各項(xiàng)指標(biāo)也比對(duì)照有所增加，但增幅均小于T1處理，且與對(duì)照差異不顯著。

從幼苗形態(tài)指標(biāo)來(lái)看，T3處理為黃瓜育苗比較適宜的頻率；從物質(zhì)積累方面來(lái)看，T1處理為黃瓜育苗比較適宜的頻率。

試驗(yàn)2：LED連續(xù)光和不同頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗光合熒光的影響

2.1材料與方法

2.1.1試驗(yàn)材料

同1.1.1。

2.1.2幼苗的培育

同1.1.2。

2.1.3試驗(yàn)處理

同1.1.3。

2.1.4測(cè)定指標(biāo)和方法

葉綠素含量采用乙醇∶丙酮(1∶1)提取法測(cè)

用Li-6400便攜式光合儀測(cè)定頂端第2/3片功能葉的凈光合速率(Pn)(郝建軍等2001)；

用PAM-2500便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定暗適應(yīng)下PSII的最大量子產(chǎn)量Fv/Fm，光適應(yīng)下的光化學(xué)淬滅qP，光適應(yīng)下的非光化學(xué)淬滅qN，光適應(yīng)下PSII的實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ和相對(duì)電子傳遞速率ETR。

2.1.5數(shù)據(jù)處理

同1.1.5。

2.2結(jié)果與分析

2.2.1LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素a(Chl a)的影響

由圖13可知，CK處理葉綠素a含量為2.05mg/g，T1、T2、T3處理葉綠素a含量分別為3.44、3.62、3.94mg/g，比CK處理分別提高67.65％、76.82％、92.25％，不同頻率光處理間葉綠素a含量差異不顯著，但均顯著高于CK處理，且葉綠素a含量隨LED頻率的增大而增加，其中T3處理最高。

2.2.2LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素b(Chl b)的影響

由圖14可知，CK處理葉綠素b含量為0.76mg/g，T1、T2、T3處理葉綠素b含量分別為1.31、1.33、1.41mg/g，比CK處理分別提高73.28％、75.75％、86.24％，不同頻率光處理間葉綠素b含量差異不顯著，但均顯著高于CK處理，且葉綠素b含量隨LED頻率的增大而增加，其中T3處理最高。

2.2.3LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素a+b(Chl a+b)的影響

由圖15可知，CK處理葉綠素a+b含量為2.81mg/g，T1、T2、T3處理葉綠素a+b含量分別為4.75、4.96、5.35mg/g，比CK處理分別提高69.17％、76.53％、90.62％，不同頻率光處理間葉綠素a+b含量差異不顯著，但均顯著高于CK處理，且葉綠素a+b含量隨LED頻率的增大而增加，其中T3處理最高。

2.2.4LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素a/b(Chl a/b)的影響

由圖16可知，CK處理葉綠素a/b含量為2.71mg/g，T1、T2、T3處理葉綠素a/b含量分別為2.65、2.72、2.80mg/g，T1比CK降低1.90％，T2、T3分別比CK處理提高0.56％、3.61％，不同頻率光處理與連續(xù)光處理間葉綠素a/b含量差異不顯著。

2.2.5LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗凈光合速率(Pn)的影響

由圖17可知，CK處理凈光合速率為5.64μmol·m²·s^-1，T1、T2、T3處理凈光合速率分別為6.34、5.70、7.28μmol·m²·s^-1，比CK處理分別提高12.54％、1.08％、29.23％，不同頻率光處理間凈光合速率差異不顯著，且與CK間差異不顯著，且凈光合速率隨LED頻率的增大呈先增加后減小再增加的趨勢(shì)，其中T3處理最高。

2.2.6LED連續(xù)光和不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒獾挠绊?/p>

為進(jìn)一步了解不同頻率下黃瓜光合作用差異的內(nèi)部機(jī)制，本試驗(yàn)測(cè)定了試驗(yàn)材料的慢速熒光參數(shù)。如表1所示，T3處理PSII的最大量子產(chǎn)量Fv/Fm最大，為0.863，顯著高于其他處理和CK處理PSII的最大量子產(chǎn)量，其他處理組與CK處理之間差異不顯著。處理組與CK處理之間光適應(yīng)下的光化學(xué)淬滅qP差異不顯著，T3處理值最大，T2處理值最小。隨著頻率的增大，光適應(yīng)下的非光化學(xué)淬滅qN逐漸減小，T1處理最大，CK處理最小，處理組顯著高于CK處理。處理組與CK處理間實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ差異不顯著，T3處理值最大；相對(duì)電子傳遞速率ETR差異也不顯著，T3處理值最大。

表1LED頻率對(duì)黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒獾挠绊?/p>

2.3光合色素對(duì)光能的吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化，是植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)。光和色素種類(lèi)、含量直接影響葉片的凈光合速率，從而影響植物的生長(zhǎng)(Tholen Det al.2007；楊富軍等2013)。在本試驗(yàn)中，不同LED頻率脈沖光處理的黃瓜幼苗葉綠素含量顯著高于對(duì)照，說(shuō)明不同LED頻率脈沖光可增加黃瓜幼苗葉綠素含量。在本實(shí)驗(yàn)中，不同LED頻率脈沖光處理對(duì)黃瓜幼苗的凈光合速率的影響差異不顯著，說(shuō)明在占空比較高的情況下，不同LED頻率間歇光對(duì)黃瓜幼苗的光合作用影響很小。

葉片吸收的光能用于光化學(xué)反應(yīng)和非光化學(xué)反應(yīng)的兩部分可通過(guò)熒光產(chǎn)量的比值參數(shù)來(lái)進(jìn)行區(qū)分。Fv/Fm是植物的衡量植物潛在最大光合能力的參數(shù)質(zhì)之一，表示暗適應(yīng)下PSII的最大量子產(chǎn)量；ΦPSⅡ表示光適應(yīng)下PSII的實(shí)際光化學(xué)效率。這兩個(gè)參數(shù)表示的都是PSII將吸收的光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的效率。T3處理Fv/Fm值顯著高于對(duì)照，其他處理組與對(duì)照組之間差異不顯著。說(shuō)明較高頻率的間歇光使得黃瓜幼苗潛在的最大光合能力增強(qiáng)。處理組與對(duì)照組間實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ差異不顯著，T3處理值最大。說(shuō)明間歇光對(duì)黃光幼苗實(shí)際光化學(xué)效率的影響不大。qP是由光合作用引起的熒光淬滅，表示PSII中處于開(kāi)放狀態(tài)的反應(yīng)中心所占的比例，反映植物光合活性的高低；qN是反映植物耗散過(guò)剩光能為熱的參數(shù)。處理組與對(duì)照組之間光適應(yīng)下的光化學(xué)淬滅qP差異不顯著，T3處理值最大，T2處理值最小。隨著頻率的增大，光適應(yīng)下的非光化學(xué)淬滅qN逐漸減小，T1處理值最大，CK處理值最小，處理組顯著高于對(duì)照組。這說(shuō)明間歇光對(duì)黃瓜幼苗的光合活性沒(méi)有太大的影響。相對(duì)電子傳遞速率ETR差異也不顯著，T3處理值最大。整體來(lái)看，較高頻率的間歇光對(duì)黃瓜幼苗的光化學(xué)反應(yīng)有一定的積極作用，較低頻率的間歇光對(duì)非光化學(xué)反應(yīng)有一定的積極作用。

在該試驗(yàn)條件下，得出結(jié)論如下：

不同頻率脈沖光可顯著增加黃瓜幼苗葉綠素含量。不同頻率脈沖光處理(T1、T2、T3)的黃瓜幼苗葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量均比CK顯著增加，以T3處理的各項(xiàng)指標(biāo)增幅最大。不同頻率脈沖光處理對(duì)黃瓜幼苗葉綠素a/b影響不大，與對(duì)照差異不顯著。

不同頻率脈沖光可顯著增加黃瓜幼苗凈光合速率。T1、T2、T3處理凈光合速率分別比CK增加了12.54％、1.08％、29.23％；處理間黃瓜幼苗凈光合速率差異不顯著，以T3處理最高。

不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒馓匦杂幸欢ㄓ绊?。T3處理黃瓜幼苗最大量子產(chǎn)量Fv/Fm、非光化學(xué)淬滅qN顯著高于CK，光化學(xué)淬滅qP、實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ、電子傳遞速率ETR與CK差異不顯著。T1和T2處理黃瓜幼苗除非光化學(xué)淬滅qN顯著高于CK外，葉綠素?zé)晒馓匦缘母黜?xiàng)指標(biāo)均與CK差異不顯著。

總之，從幼苗光合熒光特性來(lái)看，T3處理是黃瓜育苗的適宜頻率脈沖光。

試驗(yàn)1和試驗(yàn)2在LED光源為紅光:遠(yuǎn)紅光:綠光:藍(lán)光＝3:1:1:1，占空比為90％的情況下，開(kāi)展了不同頻率脈沖光處理對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)、物質(zhì)積累、光合作用影響的研究，得出以下結(jié)論：

1、不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響較大。不同頻率脈沖光處理(T1、T2、T3)的黃瓜幼苗株高、莖粗、葉面積顯著大于CK處理。

2、不同頻率脈沖光可促進(jìn)黃瓜幼苗物質(zhì)積累。

3、不同頻率脈沖光可顯著增加黃瓜幼苗葉綠素含量。T1、T2、T3處理的黃瓜幼苗葉綠素含量均比CK顯著增加，其中T3處理的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b含量增幅最大，分別比CK增加了92.25％、86.24％、90.62％。不同頻率脈沖光處理黃瓜幼苗葉綠素a/b與CK差異不顯著。

4、不同頻率脈沖光可增加黃瓜幼苗凈光合速率。T1、T2、T3處理黃瓜幼苗凈光合速率分別比CK增加了12.54％、1.08％、29.23％；處理間黃瓜幼苗凈光合速率差異不顯著，以T3處理最高。

5、不同頻率脈沖光對(duì)黃瓜幼苗葉綠素?zé)晒馓匦杂幸欢ㄓ绊?。T3處理黃瓜幼苗最大量子產(chǎn)量Fv/Fm、非光化學(xué)淬滅qN顯著高于CK，光化學(xué)淬滅qP、實(shí)際光化學(xué)效率ΦPSⅡ、電子傳遞速率ETR與CK差異不顯著。T1和T2處理黃瓜幼苗除非光化學(xué)淬滅qN顯著高于CK外，葉綠素?zé)晒馓匦缘母黜?xiàng)指標(biāo)均與CK差異不顯著。

綜上所述，從幼苗形態(tài)指標(biāo)來(lái)看，T3處理為黃瓜育苗比較適宜的頻率；從物質(zhì)積累方面來(lái)看，T1處理為黃瓜育苗比較適宜的頻率。從葉綠素含量和光合熒光特性來(lái)看，T3處理可增加黃瓜幼苗葉綠素含量、光系統(tǒng)Ⅱ最大量子產(chǎn)量和非光化學(xué)淬滅qN，有利于光合作用的順利進(jìn)行，因而顯著增加了凈光合速率；由于凈光合速率的增加，株高、莖粗、葉面積等形態(tài)指標(biāo)相應(yīng)增加，最終導(dǎo)致幼苗物質(zhì)積累增加。所以，T1(0.1Hz)、T3處理(100000Hz)是黃瓜育苗的適宜頻率脈沖光。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。