CN103931429A - 一种促进植物生长与分化的人工光育苗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种促进植物生长与分化的人工光育苗方法，在植物生长与分化期中，采用LED贴片灯作为光源，控制并保持光波长为610~660nm。本发明结合自然光照射、强化特定光谱光源在特定时间的辐射，强化植物在光合作用暗反应中的表现，从而提升作物品质和产量，最大限度降低有害化学物质的残留，采用高品质LED贴片光源，只保留660nm左右的深红色光，在作物生长关键期（生长、分化期）对作物进行照射，从而有效提升生长分化速度、提高作物品质、提高经济效益，同时避免有害化学物质的残留，可以视为“植物生长光肥料”。

Description

一种促进植物生长与分化的人工光育苗方法

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种 促进植物生长与分化的人工光育苗方法。 

背景技术

目前，在有较高经济价值的草本幼苗的组培方面，采取的都是自然光。根据自然野地的自然光照、以及大棚内部的透光光照，会对组培后的幼苗生长带来不同的影响。但不论哪种现有的光照条件，都无法在提升生长速度、提高生长品质、降低化学物质残留方面带来突破。这对针对具有较高经济价值的作物后期的经济效益和产品品质方面造成了严重的障碍。 

举例来说，目前市场热点产品-石斛，从组织分化到第一次移栽，就需要在消毒分化瓶中耗费至少8个月的时间。为了提高植物的生长速度，还不能采取化学成分介入的方法。这样一来，大大延缓了作物的出品速度，不利于高经济价值作物的推广，也极大的影响了产业化的进程以及后期的经济效益。因此，开发一种能提升植物生长速度、提高生长品质、降低化学物质残留的育苗方法是非常必要的。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种促进植物生长与分化的人工光育苗方法。 

本发明的目的是这样实现的，在植物生长与分化期中，采用LED贴片灯作为光源，控制并保持光波长为610~660nm。 

本发明结合自然光照射、强化特定光谱光源在特定时间的辐射，强化植物在光合作用暗反应中的表现，从而提升作物品质和产量，最大限度降低有害化学物质的残留，采用高品质LED贴片光源，只保留660nm左右的深红色光，在作物生长关键期（生长、分化期）对作物进行照射，从而有效提升生长分化速度、提高作物品质、提高经济效益，同时避免有害化学物质的残留，可以视为创新性的“植物生长光肥料”。 

附图说明

图1为各色光的光谱分布示意图； 

图2为本发明特殊光谱光源和自然光对于作物的照射效果示意图；

图3为 本发明在部分生产场所中的应用场景。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。 

本发明所属的促进植物生长与分化的人工光育苗方法是在植物生长与分化期中，采用LED贴片灯作为光源，控制并保持光波长为610~660nm。 

所述的植物为需要进行光合作用的植物。 

所述的植物为石斛、黄瓜、西红柿、辣椒、马铃薯、茄子、魔芋、芹菜、芦笋、豆角、洋葱、芥蓝、郁金香、风信子、菊花、玫瑰、月季中的一种。 

所述的光源的照射时间为14~18h。 

所述的照射时间为16h。 

所述的光源照射时间为日落时间前7~8h到日落后7~8h。 

所述的光波长为660nm。 

植物的生长，都离不开光合作用。有效的光合作用，能够促进植物生长。为了有效加快植物生长分化的进程、同时不能有任何化学生长促进成分的介入和残留，我们创造了“利用人工可见光特殊频段光谱进行育苗”的方法。 

自然光是一个完整的光谱，其中660nm的深红光是对植物分化生长最有效的生长光源。同时从光源可靠性和成本控制的角度看，我们采取高品质LED贴片作为光源，在610-660nm的红光区域，光电转化效率最高（预计达到42%）。更为重要的是，在照射过程中，光源不能产生不可控制的热源，否则对植物生长会造成毁灭性打击，也不利于节能减排，因此，我们选定的LED光源贴片在热稳定性方面表现非常良好，节温85度时的通光量达到了93%左右。 

本发明实施工艺和运用方法：我们以石斛瓶装幼苗采用这样的创新。即利用660nm红光，在不影响植物光合作用暗反应的基础上，强化植物光合作用的光反应。由于石斛幼苗为消毒瓶的瓶装苗，瓶装苗我们是在货架上分层摆放。我们将德国欧司朗LH CPDP LED光源贴片（即只产生660nm深红光）加工成LED光带，取代原有在温室大棚中使用的高压钠光灯，在每层货架上安装两条光带，每天照射16个小时。照射时间的选择是日落时间前8小时到日落后8小时，从而在无自然光的时候，也能让植物的光合作用得到强化。 

为了达到光源照射的有效性，我们创造性的在实验的货架上安装了屏蔽外部光源的遮光材料。必要时可以改进为光谱育苗箱，育苗箱很容易进行大规模制造，且成本易于控制。 

应用范围：凡是需要进行光合作用的植物，在最初的生长期中，都可以利用该项工艺和技术。云南作为绿色大省，在花卉、经济作物、特殊物种育苗方面具备广泛的应用空间。由于这项技术和工艺的使用，会在初期成本上带来一定的压力，但在长期成本控制和经济效益提升等方面具备很强的优势。因此我们建议本技术和工艺应该应用于新物种培育以及有较高经济价值的作物的培育产业化发展。 

本发明的优点： 

1、加快作物在组培大棚内的生长速度。以石斛幼苗为例，由于本技术和工艺的采用，缩短20%左右的生长时间；

2、提高品质，提高产量：由于光合作用充分，在其他条件不变的条件下，作物营养物质得到充分保障，因此作物植株的品质得到显著提高。以石斛幼苗为例，幼苗生根率提高6%（92-98%），移植成功率提升11%（85-96%），幼苗后期感染率下降3%（8-5%）。以黄瓜生长为例，该技术和工艺的实施能够实现增产20%，品质和卖相得到明显提升，同时生长和收获季节得到有效延长；

3、由于替代了原有的人工光源，如温室、大棚普遍采用的高压钠灯，节省能源60%。由于LED属于低温光源，也提高了生产过程的安全性；

4、由于采用了这项创新技术和工艺，在作物幼苗期这一生长关键期，将不再采用任何的作物生长促进剂，因此最大限度的避免了有害化学成分的残留。

本发明工作原理：本技术的思路为结合自然光照射、强化特定光谱光源在特定时间的照射，强化植物在光合作用暗反应中的表现，从而提升作物品质和产量，最大限度降低有害化学物质的残留。采用高品质LED贴片光源，只保留660nm左右的深红色光，在作物生长关键期对作物进行照射，从而有效提升生长分化速度、提高作物品质、提高经济效益，同时避免有害化学物质的残留。可以视为创新性的“植物生长光肥料”。 

本发明工作过程：LED只是贴片，我们需要创新性的根据作物生长属性进行特定光谱光源的选择。大多数绿色植物的光合作用对660nm最为敏感。同时，我们可以根据实施生产的场地、外部自然条件个性化设计光照设施。简单的可以是覆盖遮光材料，但要达到最佳的效果，还是建议能够制造个性化的光照培育箱。最后，还需要考虑不同季节的光照条件对光照时间进行调整。 

下面以石斛为试材对本发明作进一步说明，但不限于石斛，需要进行光合作用的植物均能实现。 

选取生长一致且粗壮石斛茎段120枝，分成2组，每组60枝。剪取长约2cm的枝段，并将基部削成楔形面，将基部用10PPM的萘已酸处理12小时，然后分别快繁于自然光的智能苗床与有植物生长灯补光的红光苗床，观察、记录茎段的生长情况。叶绿素含量测定用浸提法,于培养的第3\6\12天，均匀取各处理同等部位叶片0.2g，剪碎，用1:1的丙酮:无水乙醇浸泡，置于40度恒温箱中提取24小时后测定波长652nm处OD值，计算叶绿素含量。可溶性糖用3,5二硝基水杨酸法测定,硝酸还原酶（NR）活性用磺胺比色法测定.得到如下结果： 

1、培养40天后红光下的茎段较自然光下的生根早，最终根数多，生根率高达100%，根多而壮。叶色浓绿，茎粗壮，苗长势旺盛。整个培养过程中红光下材料的长势明显优于自然光下，显示本发明人工光（红光）有促进石斛生根的效应（表1）。

表1 本发明人工光与自然光照射下石斛枝段生根比较 

处理	起始生根时间/天	最多根数/株	平均根数	生根率%	有无侧根发生
						自然光	11	18	14	89	有
红光	8	35	29	100	有

注：表中数据为观察40天的记录数据，即红光和自然光照射下石斛枝段生根比较。

2、在茎段生长过程中，无论是自然光下还是红光下，叶绿素含量均先降后增。但红光下叶绿素含量高于自然光下，说明红光对叶绿素的形成表现出明显的促进作用，并且随着培养天数的增加这种结果越明显（表2）。红光下植株生长势较好，可能是由于植株体内叶绿素含量较高，光合作用较旺盛，有更多的碳水化合物的合成，从而为植株的生长提供了充足的物质和能量所致。 

表2   自然光和红光下叶绿素和可溶性糖含量及硝酸还原酶活性比较 

3、培养第9天的可溶性糖含量比第15天的低，且红光下比自然光下下降多，红光下的茎段生根也较自然光下的早。15天后，红光下的可溶性糖含量比自然光下高，这可能与红光下叶绿素含量较高（表2），光合作用较旺盛有关。

4、红光下茎段中NR活性明显大于自然光下（表2）。可见红光可促进石斛茎段氮代谢。 

Claims (7)

1.一种促进植物生长与分化的人工光育苗方法，其特征在于在植物生长与分化期中，采用LED贴片灯作为光源，控制并保持光波长为610~660nm。

2.根据权利要求1所述的促进植物生长与分化的人工育苗方法，其特征在于所述的植物为需要进行光合作用的植物。

3.根据权利要求1或2所述的促进植物生长与分化的人工育苗方法，其特征在于所述的植物为石斛、黄瓜、西红柿、辣椒、马铃薯、茄子、魔芋、芹菜、芦笋、豆角、洋葱、芥蓝、郁金香、风信子、菊花、玫瑰、月季中的一种。

4.根据权利要求1所述的促进植物生长与分化的人工育苗方法，其特征在于所述的光源的照射时间为14~18h。

5.根据权利要求4所述的促进植物生长与分化的人工育苗方法，其特征在于所述的照射时间为16h。

6.根据权利要求1或4所述的促进植物生长与分化的人工育苗方法，其特征在于所述的光源照射时间为日落时间前7~8h到日落后7~8h。

7.根据权利要求1所述的促进植物生长与分化的人工育苗方法，其特征在于所述的光波长为660nm。