蔣茜靜，周清，鄭萬(wàn)萍，胡彬，劉尚武

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，北京，100083）

進(jìn)入21世紀(jì)，世界農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)資源、環(huán)境造成的影響不容忽視。人口增長(zhǎng)過(guò)快、資源短缺、耕地日益減少、環(huán)境惡化、自然災(zāi)害頻繁的現(xiàn)實(shí)，使農(nóng)業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)[1]。設(shè)施農(nóng)業(yè)作為資源集約型生產(chǎn)的重要方式，可以大幅度提高單位土地的利用率、產(chǎn)出率和經(jīng)濟(jì)效益，因此已成為21世紀(jì)食物增產(chǎn)、園林園藝生產(chǎn)的重要手段。利用設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)以最少的能源、原料和人力，進(jìn)行低成本化高品質(zhì)植物的大規(guī)模植物工廠生產(chǎn)將是設(shè)施農(nóng)業(yè)研究的重點(diǎn)[2～4]。

在植物種苗工廠方面，日本千葉大學(xué)的古在豐樹(shù)教授，提出了一種“閉鎖式種苗生產(chǎn)系統(tǒng)”，具有節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境、節(jié)省空間、安全和低成本等特點(diǎn)[5]。同時(shí)，日本、美國(guó)等在閉鎖式植物工廠方面進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，形成的閉鎖式植物生產(chǎn)系統(tǒng)具有顯著優(yōu)點(diǎn)：特殊的結(jié)構(gòu)使熱交換維持在較小限度；極好的密閉性能將系統(tǒng)內(nèi)外的物質(zhì)（水蒸氣、CO2等）和熱能的交換降低到較小限度[6]，同時(shí)CO2吸收率高達(dá)85%～90%，而溫室只有50%左右；且使用循環(huán)供液系統(tǒng)提供營(yíng)養(yǎng)液，有利于保護(hù)環(huán)境；只采用燈具提供植物成長(zhǎng)所需的光照；利用多層立體培養(yǎng)架，提高空間利用率和單位面積產(chǎn)量；縮短生產(chǎn)周期，提高植物品質(zhì)。

在光環(huán)境對(duì)植物生長(zhǎng)的影響方面，很多研究人員做了大量的研究。王沅等[7]的研究表明，光是植物合成有機(jī)物的能源，其強(qiáng)度大小直接影響干物質(zhì)的形成；許大全等[8]指出，光照過(guò)強(qiáng)一方面直接影響植物的生長(zhǎng)，另一方面可能出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象從而降低光合作用，造成植物的生長(zhǎng)速率下降。蘇文華等[9]、楊梅嬌等[10]的試驗(yàn)結(jié)果表明,不同光照強(qiáng)度對(duì)植物幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)有顯著影響，50%光照最有利于苗高和基徑生長(zhǎng)；在密閉式植物工廠光周期和光照強(qiáng)度對(duì)植物的影響方面，也有一定的研究；中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)的賀冬仙等[11]對(duì)珍貴藥用植物鐵皮石斛組培階段在閉鎖式育苗系統(tǒng)中的適宜光照強(qiáng)度進(jìn)行了研究。但由于植物的復(fù)雜性，不同植物之間，甚至同一植物不同品種間，對(duì)光環(huán)境的要求差異也較大。故有必要在特定的人工光源育苗設(shè)施中，在保證苗產(chǎn)量及品質(zhì)的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同的種苗種類(lèi)及品種，選配最優(yōu)的光照環(huán)境，對(duì)推廣低能耗國(guó)產(chǎn)化的植物工廠具有較大的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

本試驗(yàn)在自行開(kāi)發(fā)的中農(nóng)-Ⅲ型育苗設(shè)施中，研究不同的光照時(shí)間與光照強(qiáng)度對(duì)黃瓜幼苗質(zhì)量的影響，以期為在國(guó)產(chǎn)化的植物育苗設(shè)施內(nèi)，實(shí)現(xiàn)黃瓜種苗生產(chǎn)的人工光環(huán)境設(shè)置提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2011年12月14日到2012年1月7日，在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院自行開(kāi)發(fā)的中農(nóng)-Ⅲ型育苗設(shè)施中進(jìn)行。采用的黃瓜品種為中農(nóng)26號(hào)，基質(zhì)質(zhì)量配比為草炭∶珍珠巖∶蛭石＝3∶1∶1，選擇72孔穴盤(pán)。育苗設(shè)施用寬約為70 cm、長(zhǎng)約140 cm的7層育苗架（每層高30 cm），每個(gè)育苗架每層可放4個(gè)托盤(pán)，每個(gè)托盤(pán)并排擺放4個(gè)苗盤(pán)（寬30 cm，長(zhǎng)60 cm），育苗架上熒光燈區(qū)光源采用三基色飛利浦熒光燈（36 W），光源的試驗(yàn)安排如下所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)光照強(qiáng)度和光照時(shí)間2個(gè)因素，光照時(shí)間設(shè)10 h、12 h、14 h 3個(gè)水平，光照強(qiáng)度設(shè)4支124.9 μmol·m-2·s-1、6 支 174.3 μmol·m-2·s-1、8 支249.2 μmol·m-2·s-1燈管（飛利浦熒光燈）3 個(gè)水平，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共5個(gè)處理（表1）。

按統(tǒng)一濕度 80%～90%，溫度為（28±1）℃進(jìn)行催芽，2 d出芽，之后進(jìn)行開(kāi)燈處理，光期溫度控制在（26±1）℃，濕度為 60%，暗期溫度控制在（20±1）℃，濕度為 80%。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

測(cè)定項(xiàng)目為株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量、壯苗指數(shù)，每個(gè)處理取10株，測(cè)定其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

為研究不同處理方式對(duì)番茄植株生長(zhǎng)和內(nèi)源激素含量的影響，本研究使用SAS 9.1.3軟件的一般線(xiàn)性模型過(guò)程（General Linear Model，GLM）進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照處理對(duì)株高的影響

由圖1所示，各處理株高都處于正常水平，4支14 h和6支10 h的光照處理株高較高，6支12 h和6支14 h株高次之，8支14 h光照處理的幼苗株高最低。4支14 h和6支10 h光照處理的植物株高顯著高于后三者，其中4支14 h和6支10 h處理間沒(méi)有顯著性差異，且6支12 h、6支14 h和8支14 h光照處理的植物株高也沒(méi)有顯著性差異。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2 不同光照處理對(duì)莖粗的影響

由圖2所示，各處理莖粗都處于正常水平，以6支12 h處理的莖粗最大，幼苗狀態(tài)最優(yōu)，6支14 h和8支14 h處理的次之，6支10 h與4支14 h處理的最小。6支12 h、6支 14 h、8支 14 h和 6支10 h光照處理的植物莖粗沒(méi)有顯著性差異，但明顯高于4支14 h處理的植物莖粗。

圖1 不同光照處理對(duì)株高的影響

圖2 不同光照處理對(duì)莖粗的影響

圖3 不同光照處理對(duì)地上部鮮質(zhì)量的影響

2.3 不同光照處理對(duì)地上部鮮質(zhì)量的影響

由圖3可知，8支14 h與6支14 h光照處理的地上部鮮質(zhì)量最大，幼苗狀態(tài)最優(yōu)，6支12 h和4支14 h光照處理的次之，6支10 h光照處理的最小。8支14 h與6支14 h處理的地上部鮮質(zhì)量顯著高于4支14 h和6支10 h處理的。

2.4 不同光照處理對(duì)地下部鮮質(zhì)量的影響

由圖4可知，6支14 h光照處理的地上部分鮮質(zhì)量最大，幼苗狀態(tài)最優(yōu)，8支14 h，6支12 h和6支10 h光照處理的次之，4支14 h光照處理的最小。6支14 h處理的地上部鮮質(zhì)量顯著高于4支14 h、6支 10 h、6支 12 h處理的，明顯高于 8支14 h處理的。

2.5 不同光照處理對(duì)壯苗指數(shù)的影響

由圖 5可知，6支 12 h、6支 14 h和 8支 14 h光照處理的壯苗指數(shù)最大，且3個(gè)光環(huán)境處理間的壯苗指數(shù)未達(dá)顯著性差異，6支10 h和4支14 h光照處理的次之，且與前3個(gè)處理達(dá)到了顯著性差異。

3 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，黃瓜幼苗的莖粗、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量和壯苗指數(shù)隨著光照強(qiáng)度和光照時(shí)間的增加都顯著性增加，但總體看來(lái)，6支12 h、6支14 h和8支14 h光照環(huán)境處理間幼苗的質(zhì)量無(wú)顯著性差異，故綜合考慮，在中農(nóng)-Ⅲ型育苗設(shè)施環(huán)境條件下，采用光照時(shí)間為14 h、光照強(qiáng)度為6支174.3 μmol·m-2·s-1的光環(huán)境培育黃瓜中農(nóng) 26 號(hào)幼苗生長(zhǎng)較好。

圖4 不同光照處理對(duì)地下部鮮質(zhì)量的影響

圖5 不同光照處理對(duì)壯苗指數(shù)的影響

[1]劉淑珍，苗香雯，崔紹榮.設(shè)施農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[J].農(nóng)機(jī)化研究，2003，10（4）：16-19.

[2]朱本海.人工光型密閉式植物工廠的潔凈與環(huán)境控制[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[3]Kozai T.Transplant production under artificial light in closed systems-quality improvement of seedlings and plantlets by environmental control[J].Proc 3rd Asian Crop Sci Conf,1998:296-308.

[4]Kozai T,Chun C.Closed systems using artificial light for producing quality transplants[C]//The Korea-Japan jiont symposium on transplant production in the horticultural plants,1999:53-60.

[5]Chun C,Kozai T.A closed-type transplant production system[J].Molecular Breeding of Woody Plant,2001:375-384.

[6]Kozai T,He D,Chun C.Commercialized closed system with artificial lighting for high quality plant production at low cost[C]//2004 CIGR International Conference Beijing,2004(50):6.

[7]王沅，田正國(guó)，邱澤生，等.小麥小花發(fā)育不同時(shí)期遮光對(duì)穗粒數(shù)的影響[J].作物學(xué)報(bào)，1981，7（3）：157-163.

[8]許大全，張玉忠，張榮銑.植物光合作用的光抑制[J].植物生理學(xué)通訊，1992，28（4）：237-243.

[9]蘇文華，張光飛，龐慧仙，等.光照條件對(duì)旱冬瓜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].云南林業(yè)科技，2003，1（2）：8-10.

[10]楊梅嬌.不同光照強(qiáng)度對(duì)一年生油樟苗生長(zhǎng)的影響[J].浙江林業(yè)科技，2006（3）：69-72.

[11]賀冬仙，朱本海，楊珀，等.人工光型密閉式植物工廠的設(shè)計(jì)與環(huán)境控制[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，23（3）：151-157.