賀冬仙

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，北京 100083）

中國設(shè)施農(nóng)業(yè)經(jīng)過40多年快速發(fā)展，適應(yīng)了中國實(shí)際，滿足了市場需求，在探索中謀求進(jìn)步，“智能、清潔、綠色、高效”成為行業(yè)共識(shí)。當(dāng)前，中國設(shè)施農(nóng)業(yè)進(jìn)入發(fā)展穩(wěn)定期，2018年末，我國各類設(shè)施面積超過333.3萬hm2（5 000萬畝），大棚、日光溫室、連棟溫室等使用年限十年以上的設(shè)施總面積超過186.7萬hm2（2 800萬畝），居世界第一。產(chǎn)業(yè)鏈水平不斷提升，國家農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼政策連年增大，設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)呈現(xiàn)多元化，融合、綠色、國際化發(fā)展迅猛，新一代信息技術(shù)推動(dòng)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)生了深刻的變革，設(shè)施農(nóng)業(yè)進(jìn)入發(fā)展新時(shí)代。同時(shí)，設(shè)施農(nóng)業(yè)也存在著發(fā)展不充分、不平衡的問題，機(jī)械化率偏低，控制策略缺乏，綠色智能技術(shù)裝備供給不足，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的大型化規(guī)模化發(fā)展，能耗、機(jī)械化、結(jié)構(gòu)安全、精準(zhǔn)化環(huán)境調(diào)控和綜合智慧管控平臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù)問題亟待攻克。

2019年8月28～29日，“2019中國設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)大會(huì)暨2019年高附加值植物生產(chǎn)的環(huán)控技術(shù)國際研討會(huì)”在北京召開。大會(huì)由中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化協(xié)會(huì)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、日本植物工廠研究會(huì)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)科群主辦。大會(huì)共有69個(gè)專業(yè)報(bào)告，涵蓋設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培生理、工程裝備、經(jīng)營管理等各個(gè)方面。為了與更多讀者分享大會(huì)報(bào)告的精彩內(nèi)容，《中國蔬菜》將其中與蔬菜科研和生產(chǎn)相關(guān)的報(bào)告進(jìn)行摘錄整理，在近期陸續(xù)發(fā)表。本期的5篇摘要來自于本次大會(huì)“LED 光環(huán)境生理專題”。

LED 光質(zhì)對葉菜生長的影響：產(chǎn)量是與光合性能還是與葉片性狀密切相關(guān)？

何潔 副教授

新加坡南洋理工大學(xué)

為了在室內(nèi)蔬菜生產(chǎn)中正確選擇LED 光譜，本文總結(jié)了LED光質(zhì)對芥藍(lán)（Brassica alboglabra）、冰菜（Mesembryanthem crystallinum）和生菜（Lactuca sativa）生長的影響。在相同的光照強(qiáng)度和光照周期下，對比了3種葉菜在不同紅藍(lán)比（R∶B）LED 光照下的生長差異。與R∶B 為100∶0（0B）的LED 光照條件相比，在R∶B 為84∶16（16B）的LED 光照下芥藍(lán)葉片的凈光合速率和氣孔導(dǎo)度最高，單位葉面積含有更高的光合色素、可溶性蛋白和Rubisco 羧化酶，從而獲得了最高的地上部生物量、葉片數(shù)、總?cè)~面積及單位面積葉片質(zhì)量。16B 的LED 光質(zhì)適宜芥藍(lán)生長，其最高產(chǎn)量與葉片光合能力密切相關(guān)。與0B 及其他紅藍(lán)LED 組合光照條件相比，在R∶B 為90∶10（10B）的LED 光照下生長的冰菜具有最高的地上部生物量、葉片數(shù)、總?cè)~面積及單位面積葉片質(zhì)量，但其凈光合速率和氣孔導(dǎo)度沒有顯著性差異。這是因?yàn)閱挝蝗~面積的冰菜含有相似但更高的光合色素、可溶性蛋白和Rubisco 羧化酶。與芥藍(lán)和冰菜不同，飽和光照強(qiáng)度的0B 光質(zhì)條件下生長的生菜地上部生物量、葉片展開率、總?cè)~面積最大，但凈光合速率最低。僅有紅色LED 對生菜光合作用具有一定的抑制作用，其PS Ⅱ潛在的最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）最低。生菜葉片的光合色素、可溶性蛋白和Rubisco 羧化酶含量隨著藍(lán)色LED 光照的增加而增加，LED 紅藍(lán)組合光質(zhì)可以有效地提高生菜的光合效率。故LED 光質(zhì)對生菜產(chǎn)量的影響與葉片光合特性無關(guān)，而是與葉片性狀密切相關(guān)。

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)季方、賀冬仙翻譯）

紅藍(lán)LED 光交替照射對生菜生長的促進(jìn)作用

清水浩 教授

日本京都大學(xué)

本文研究了LED 紅藍(lán)光交替照射對生菜生長的影響。在9種不同的紅藍(lán)光交替照射條件（分別 為R0B24、R3B21、R6B18、R9B15、R12B12、R15B9、R18B6、R21B3和R24B0）下定植生菜（Lactuca sativaL.‘Greenwave’）種苗后進(jìn)行光質(zhì)影響試驗(yàn)。結(jié)果表明：R21B3處理（21 h 紅光和3 h 藍(lán)光進(jìn)行交替照射，無暗期處理）最適合生菜生長，其地上部鮮質(zhì)量最高；與無暗期處理的紅藍(lán)光24 h 同時(shí)照射（RB24）相比，R21B3和R12B12處理的生菜光合能力更強(qiáng)，PA/LA 形態(tài)指數(shù)（投影面積除以葉面積）更大。為此，LED 紅藍(lán)光交替照射使生菜葉片具有更有效的受光姿態(tài)，其更快的生長速率是由于高光合能力和形態(tài)優(yōu)勢引起的。

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)季方、賀冬仙翻譯）

白紅與紅藍(lán)LED 光照環(huán)境對兩種生菜生長、品質(zhì)和能量利用效率的影響

閆征南 博士 賀冬仙 教授

中國農(nóng)業(yè)大學(xué)

植物葉片的光合色素強(qiáng)烈吸收紅橙光和藍(lán)紫光，故紅藍(lán)LED 光源被廣泛應(yīng)用于人工光型植物工廠。然而，長期在自然環(huán)境下生長的植物由于進(jìn)化已形成了利用廣譜太陽輻射的生理機(jī)制。為了對比紅藍(lán)組合LED 光質(zhì)與在白色LED 中補(bǔ)充其他LED 光質(zhì)對水培生菜（Lactuca sativaL.）的影響，本試驗(yàn)在白色LED 中補(bǔ)充紅色LED，或在紅藍(lán)LED 中分別補(bǔ)充紫外LED、綠色LED 或遠(yuǎn)紅外LED 的光照條件下培育綠葉生菜綠蝶和紫葉生菜紫雅20天。結(jié)果表明，在紅藍(lán)LED 中補(bǔ)充遠(yuǎn)紅外LED 使綠葉生菜的地上部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量分別提高了28%和34%，補(bǔ)充紫外光對2個(gè)品種生菜的生長和能源利用效率無顯著性影響，補(bǔ)充綠光則使綠葉生菜的VC 含量和紫葉生菜的花青素含量分別降低了44%和30%。與紅藍(lán)LED 光照條件相比，紅藍(lán)LED 補(bǔ)充綠色LED 的光照條件下培育的紫葉生菜在綠光區(qū)域的光譜吸收率降低，這與其更高的花青素含量有關(guān)。在白色LED 中補(bǔ)充紅色LED 的光照條件使得紫葉生菜的地上部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均提高了25%，但其VC 和硝酸鹽含量與白色LED光照條件下培育的無顯著性差異。與紅藍(lán)LED 光照條件相比，白紅LED 光照條件下培育的2個(gè)品種生菜的鮮質(zhì)量、光能和電能利用效率更優(yōu)或達(dá)到同等水平。綜上所述，白紅LED 光質(zhì)可替代紅藍(lán)LED 光質(zhì)用于綠葉和紫葉生菜（綠蝶和紫雅）的立體水培生產(chǎn)。

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)賀冬仙翻譯）

植物工廠的光照周期對生菜生長及次級(jí)代謝產(chǎn)物積累的影響

魯娜 博士

日本千葉大學(xué)

由于生物的周期性特征，晝夜節(jié)律在動(dòng)植物組織器官中普遍存在。生物內(nèi)部因素與外部環(huán)境條件（如光照周期）的時(shí)間協(xié)調(diào)對植物健康和生存具有重要作用。在人工光型植物工廠，光照周期是影響植物生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)境變量，可以通過有效調(diào)控使其達(dá)到最佳的能量利用效率。本文研究了光照周期對生菜（Lactuca sativaL.）生長及次生代謝產(chǎn)物積累的影響。在植物工廠中設(shè)置了4種LED 光照周期（24 h 明期-24 h 暗期、12 h 明期-12 h 暗期、6 h 明期-6 h 暗期、3 h 明期-3 h 暗期）培育生菜，結(jié)果表明：12 h 明期-12 h 暗期的光照周期下培育的生菜鮮質(zhì)量最大，而24 h 明期-24 h 暗期的光照周期下培育的生菜的總酚積累量和抗氧化能力最高。

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)賀冬仙、季方翻譯）

LED 植物工廠種植紫葉生菜需要模擬太陽光嗎？

方煒 教授

臺(tái)灣大學(xué)

SunLike 是首爾半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品，被宣傳為是最接近太陽輻射的LED。據(jù)該公司稱，被SunLike 照亮的物體看起來與在太陽光下一樣。但SunLike 是否是室內(nèi)種植農(nóng)場/植物工廠的最佳LED 光源還不能定論。本文采用冷白色LED、光譜可調(diào)LED 及基于SunLike 的LED 光照下培育紫葉生菜，對比其鮮質(zhì)量、相對生長速率和花青素含量的差異。播種42天后，各種LED 光照處理下的紫葉生菜鮮質(zhì)量的差異不顯著。基于SunLike 的LED 光照下培育的紫葉生菜在前2周生長緩慢，但在采收前的最后1周會(huì)趕上來，這可能是由于SunLike 光譜中較高的綠光比例（35%）造成的。與基于SunLike 的LED 光照相比，利用光譜可調(diào)LED 燈具探討了不同的紅光遠(yuǎn)紅光比、藍(lán)綠光比和綠紅光比對紫葉生菜的形態(tài)、花青素含量和相對生長速率的差異。結(jié)果表明：13%～15%的綠光足夠紫葉生菜在最后1周的生長需求，而24%的藍(lán)光照射可以顯著提高生菜的花青素含量。顯而易見，植物工廠生產(chǎn)紫葉生菜根本不需要使用SunLike 模擬太陽輻射。

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)賀冬仙、季方翻譯）