CN108401874A - 一种基于光环境的烟草栽培方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于光环境的烟草栽培方法，包括如下步骤：步骤（1）、烟草种子的消毒；步骤（2）、烟草种子培养；步骤（3）、移栽；步骤（4）、暗期培养；步骤（5）、光照处理；步骤（6）、营养液调节；步骤（7）、打顶除杈。本发明相比于传统荧光灯光谱，保持其他生长条件且光照强度相同的情况下，烟叶增产至少35%。本发明覆盖了在植物工厂内烟草从种到收的全过程，且全过程均在室内进行，烟草完全不受外界环境的不利影响，可实现全年连续生产。本发明可使烟草植株茁壮成长，快速发育，根系健全发达。

Description

一种基于光环境的烟草栽培方法
技术领域
本发明涉及一种烟草栽培方法，具体涉及一种基于光环境的烟草栽培方法，属于烟草栽培领域。
背景技术
烟草（Nicotiana tabacum）为茄科（Solanaceae）烟草属（Nicotiana）一年生或多年生的重要经济作物。烟草属于喜光植物，但是我国烟草种植受外界环境影响严重，存在光照强度不足，光照时间不够的问题。尤其在育苗期，目前烤烟生产中烟苗的培育主要推行日光大棚集中育苗，塑料薄膜及其他保温措施使得原本阴雨的天气下大棚内光照严重不足。由此造成烟苗发育迟缓，育苗期变长，成本增加，烟苗素质差也严重影响了烤烟的产量和品质。
近年来，随着植物工厂的兴起，促进了植物生长所需人工光源的发展，即可在室内，通过人工手段，为植物提供光环境。但是不同光源、光质、光强对烟草叶片的生长发育、形态建成、内部结构和光合特性等有着显著的影响。
目前烟草育苗和生长期的补光大多采用传统荧光灯作为照明光源，其光谱是根据人眼对光的选择性设计，产品设计采用“光度***”评价体系，部分波段非植物生长需要，无法满足植物生长需要，同时极大浪费光能。而发光二极管（LED）具有节能环保、发热量少、易于分散或组合控制等许多不同于其他电光源的重要特点，在植物组织培养、育苗、生长过程中采用LED提供照明，调控光质和光强，不仅能够调控组织培养植物的生长发育和形态建成、缩短培养周期、提高品质，而且能够减少能耗，降低成本。
目前许多科研工作者进行了大量利用LED灯进行烟草补光方面的研究，取得了一定的成果。例如：CN105165437A公开了一种利用LED植物生长光源促进烟草育苗的方法等，但上述专利都是针对烟草盆栽开发的特定灯光，针对目前日益红火的植物工厂内烟草的种植，没有特定的光谱能量分布，无法指导植物工厂内的烟草种植。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于光环境的烟草栽培方法，具体方案如下：
一种基于光环境的烟草栽培方法，包括如下步骤：
步骤（1）、烟草种子的消毒；
步骤（2）、烟草种子培养：
将步骤（1）的烟草种子接种到MS培养基中进行培养，其中，光照的光谱能量分布如下：波长为380-399nm光量子数≤1%，波长为400-499nm的光量子数为26-38%，波长为500-599nm的光量子数为35-50%，波长为600-699nm的光量子数为15-20%，波长为700-780nm的光量子数≤8%；
步骤（3）、移栽：
将烟草组培苗从培养瓶中取出，洗净消毒后移植于烟草水培模组的种植板上；随后将种植板放置于种植槽表面，同时种植槽中提前打入充足的营养液，以使组培烟草幼苗的根接触到营养液；调节营养液浓度在烟草幼苗期保持较低的水平，使得电导率在0.6mS/cm左右；营养液1-2周更换一次；
步骤（4）、暗期培养：
对组培烟草幼苗进行暗期培养，暗期培养期间，用玻璃瓶将每个烟草幼苗盖住；
步骤（5）、光照处理：
暗期培养之后，移开玻璃瓶，对烟草幼苗进行光照处理，其中，光照的光谱能量分布与步骤（2）中的光谱能量分布相同；
步骤（6）、营养液调节：
待烟草组培幼苗生长15天之后，调低营养液液位高度并加大营养液的浓度，使电导率保持在0.65mS/cm左右，以满足烟草生长需要；
步骤（7）、打顶除杈：
在烟草开花期适时打顶除杈，打顶根据留叶数分两次打完，促进烟株整齐，保证落黄一致。
进一步地，步骤（1）中，消毒的具体工艺为：
取饱满的植物种子移至超净工作台上，用75％酒精将植物种子浸泡30s，无菌水冲洗2遍，再用1％AgNO3消毒10min，无菌水浸泡清洗5次，用无菌滤纸吸干植物种子表面水分后进行接种，其中无菌水为经高压灭菌的超纯水。
进一步地，步骤（2）中，培养条件如下：
在培养温度为25±1℃，光照强度30-50μmol/(m2·s)，光照时间为16h/d的条件下培养20d，种子发芽长成烟草组培幼苗。
进一步地，步骤（2）中，所述MS培养基为MS基本培养基加30g/L蔗糖加4g/L的琼脂，培养基的pH值为5.7。
进一步地，步骤（2）中，营养液高度约3cm，营养液的温度为19±1℃。
进一步地，步骤（4）中，暗期培养具体为2天内不使用LED灯进行直接照射。
进一步地，步骤（5）中，光照处理具体为在对组培烟草幼苗进行光照12h，黑暗处理12h，光照强度为300μmol/(m2·s)。黑暗处理是指不使用LED灯进行照射。
进一步地，步骤（3）中，营养液高度约3cm；步骤（6）中，营养液高度约1cm。
进一步地，烟草水培模组包括若干水培架、设于水培架上的若干层种植槽、设于种植槽上的种植板和与各层种植槽进液口和出液口连通的营养液桶，种植槽上设有种植板，种植板四周比种植槽宽，每块种植板上设置若干种植孔，种植槽中装有营养液，烟草幼苗的根穿过种植孔与营养液接触，营养液桶一端与若干水培架的最上层种植槽进液口连通，另一端与最下层种植槽出液口连接，与种植槽进液口连通的管路上设有泵，相邻种植槽的出液口与进液口连通，每层种植槽上部设有若干LED灯和微型风扇；还包括监控装置，监控装置实时检测水培模组的温度、湿度和二氧化碳浓度。
进一步地，烟草水培模组还包括设于各层种植槽的液位仪、出液口和进液口出的阀门，液位仪和阀门与监控装置连接，控制营养液的液位和流动。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
（1）本发明提供了一种植物工厂内烟草的栽培光环境，该光环境相比于传统荧光灯光谱，降低了烟草生长需求低的光波能量比例，提高了其需求高的光波能量比例，保持其他生长条件且光照强度相同的情况下，烟叶增产至少35%。
（2）本发明覆盖了在植物工厂内烟草从种到收的全过程，尤其提出了在植物工厂内烟草幼苗和成苗期的特定光环境，包括光谱和光照强度。且全过程均在室内进行，烟草完全不受外界环境的不利影响，可实现全年连续生产。
（3）本发明可使烟草植株茁壮成长，快速发育，根系健全发达。
（4）本发明的水培模组占地面积小、空间利用率高、使用循环用水、流动供液、用水量少。本发明内部环境如温度、湿度、光照时间等环境参数都可人为调控。克服了田间种植烟草受光照、季节、温湿度、旱涝等自然条件的影响，可实现烟草的多季种植
（5）本发明方法中，先进行暗期培养，再进行常规日照处理，进一步促进生长速率，提高烟草成活率。
附图说明
图1为本发明的烟草水培模组的结构示意图；
图2为实施例1中的光照周期中的光谱能量分布图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
如图1所示，本实施例的烟草水培模组，包括水培架1、设于水培架1上的若3层种植槽2、设于种植槽2上的两块拼接的种植板3和与各层种植槽2进液口5和出液口6连通的营养液桶，种植板2四周比种植槽宽1cm，盖合于种植槽的开口处，每块种植板上设置12个种植孔，种植槽2中装有营养液，烟草幼苗可以以现有的方式固定在种植孔4上，烟草幼苗的根穿过种植孔4与营养液接触，营养液桶上与各层种植槽进液口连通的管路上设有泵，相邻种植槽的出液口与进液口连通，营养液通过泵抽吸，通过进液口流入第一层种植槽中，营养液通过第一层种植槽的出液口进入第二层的进液口，再从第二层出液口流入第三层进液口，最后从第三层出液口流回营养液桶，形成循环流动，本实施例14天循环一次。最上面一层种植槽作为第一层，依次往下排列，每层的高度为70cm，可满足烟草生长。
出液口和进液口位置还可以设置阀门。当营养液高度达到要求或者进行流动时，打开阀门，营养液即从进液口5进入或者从出液口6流出，回到营养液桶。
每层种植槽2上部的水培架设有若干LED灯8和微型风扇7；还设置了监控装置，监控装置与温度计、湿度计和二氧化碳浓度传感器连接，实时检测水培模组的温度、湿度和二氧化碳浓度传感器。还可以设置液位仪与各层种植槽2连接，阀门为电控阀门，监控装置与电控阀门、液位仪连接，通过监控装置接收液位仪反馈信息，控制阀门的开闭。
种植板为米黄色PP材料，厚5mm、长960mm、宽580mm，种植板的四周比种植槽宽1cm，增加种植槽与种植板的密封性。LED的灯长为0.9 m、功率为18W，每层各24支。
烟草水培模组的栽培温度为25℃、湿度为60%%、空气中二氧化碳的浓度为500ppm。
LED灯8设置在每层架子的顶部，灯长0.9 m，功率18W，每层各24支。
本实施例的植物工厂内基于光环境的烟草栽培方法，基于上述烟草水培模组，包括以下步骤
步骤（1）、烟草种子的消毒：
取饱满的植物种子移至超净工作台上，用75％酒精将植物种子浸泡30s，无菌水冲洗2遍，再用1％AgNO3消毒10min，无菌水浸泡清洗5次，用无菌滤纸吸干植物种子表面水分后进行接种，其中无菌水为经高压灭菌的超纯水。
步骤（2）、烟草种子培养：
将步骤（1）的烟草种子接种到MS培养基中，在培养温度为25±1℃，光照强度30-50μmol/(m2·s)，光照时间为16h/d的条件下培养20d，种子发芽长成烟草组培幼苗；所述MS培养基为MS基本培养基加30g/L蔗糖加4g/L的琼脂，培养基的pH值为5.7；上述光照周期中的光谱能量分布如下：波长为380-399nm光量子数占0.2%，波长为400-499nm的光量子数占33.1%，波长为500-599nm的光量子数所占44.2%，波长为600-699nm的光量子数所占比例为17.5%，波长为700-780nm的光量子数所占比例为5%，具体如图2所示。
步骤（3）、移栽：
将烟草组培幼苗从培养瓶中取出，洗净消毒后移植于种植板上；随后将种植板放置于种植槽表面，同时种植槽中提前打入充足的营养液；营养液高度约3cm，以使组培烟草幼苗的根接触到营养液。所述营养液的温度为室温19±1℃，营养液浓度在组培烟草幼苗期保持较低的水平，EC值（电导率）在0.6mS/cm左右。营养液1周更换一次。营养液循环一次约20分钟左右。
步骤（4）、暗期培养：
组培烟草幼苗进行为期2天的暗期培养，即2天内不使用LED灯进行直接照射。同时为防止组培烟草幼苗水分散失，使用玻璃瓶将每个组培烟草幼苗盖住2天。
步骤（5）、光照处理：
2天的暗期培养之后，移开玻璃瓶，对烟草幼苗进行常规化光照处理。即在一天时间里，对组培烟草幼苗进行光照12h，黑暗12h的光照处理。光照强度为300μmol/(m2·s)。其中，上述光照周期中的光谱能量分布同步骤（2）。
步骤（6）、营养液调节：
待烟草组培幼苗生长15天之后，调低营养液液位高度，保持在1cm左右，并加大营养液的浓度，使EC值（电导率）保持在0.65mS/cm左右，以满足烟草生长需要。
步骤（7）、打顶除杈：
在烟草开花期适时打顶除杈。打顶根据留叶数分两次打完，促进烟株整齐，保证落黄一致。
本实施例使用的营养液为烟草专用的1/8霍格兰营养液：
MgSO4·7H2O，30.81mg/L；Ca( NO3 )2·4H2O，221.39mg/L；NaH2PO4·2H2O，19.5mg/L；FeSO4·7H2O，2.78mg/L；Na2-EDTA，3.72mg/L；MnCl2·4H2O，0.905mg/L；H3BO3，1.43mg/L；ZnSO4·7H2O，0.11mg/L；CuSO4·5 H2O，0.04mg/L；( NH4 )6Mo7O24·2H2O，0.045mg/L；K2SO4，10.888mg/L。
实施例2
本实施例的植物工厂内基于光环境的烟草栽培方法，其中，步骤（2）的光照的光谱能量分布如下：波长为380-399nm光量子数为0.8%，波长为400-499nm的光量子数为30.2%，波长为500-599nm的光量子数为49%，波长为600-699nm的光量子数为19%，波长为700-780nm的光量子数1%。
步骤（3）中，营养液2周更换一次。
烟草水培模组的栽培温度为26℃、湿度为65%、空气中二氧化碳的浓度为400ppm。
其余与实施例1相同。
实施例3
本实施例的植物工厂内基于光环境的烟草栽培方法，其中，步骤（2）的光照的光谱能量分布如下：波长为380-399nm光量子数为0.1%，波长为400-499nm的光量子数为37%，波长为500-599nm的光量子数为36.4%，波长为600-699nm的光量子数为20%，波长为700-780nm的光量子数7%。
步骤（3）中，营养液10天更换一次。
烟草水培模组的栽培温度为28℃、湿度为70%、空气中二氧化碳的浓度为500ppm。
其余与实施例1相同。
作为对照，我们同时采用philips-T5荧光灯进行照射，其余与实施例1相同，具体试验对比结果如表1所示：
表1不同光照射下烟草生长情况对比
通过上表的对比可看出采用本发明所述的一种植物工厂内基于光环境的烟草栽培方法，也使烟草生长健壮，叶片数增多，根系发达，实施例1-3相比于荧光灯分别可增产41%、35%、38%。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）、烟草种子的消毒；
步骤（2）、烟草种子培养：
将步骤（1）的烟草种子接种到MS培养基中进行培养，其中，光照的光谱能量分布如下：波长为380-399nm光量子数≤1%，波长为400-499nm的光量子数为26-38%，波长为500-599nm的光量子数为35-50%，波长为600-699nm的光量子数为15-20%，波长为700-780nm的光量子数≤8%；
步骤（3）、移栽：
将烟草组培苗从培养瓶中取出，洗净消毒后移植于烟草水培模组的种植板上；随后将种植板放置于种植槽表面，同时种植槽中提前打入充足的营养液，以使组培烟草幼苗的根接触到营养液；调节营养液浓度在烟草幼苗期保持较低的水平，使得电导率在0.6mS/cm左右；营养液1-2周更换一次；
步骤（4）、暗期培养：
对组培烟草幼苗进行暗期培养，暗期培养期间，用玻璃瓶将每个烟草幼苗盖住；
步骤（5）、光照处理：
暗期培养之后，移开玻璃瓶，对烟草幼苗进行光照处理，其中，光照的光谱能量分布与步骤（2）中的光谱能量分布相同；
步骤（6）、营养液调节：
待烟草组培幼苗生长15天之后，调低营养液液位高度并加大营养液的浓度，使电导率保持在0.65mS/cm左右，以满足烟草生长需要；
步骤（7）、打顶除杈：
在烟草开花期适时打顶除杈，打顶根据留叶数分两次打完，促进烟株整齐，保证落黄一致。
2.根据权利要求1所述的基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：步骤（1）中，消毒的具体工艺为：
取饱满的植物种子移至超净工作台上，用75％酒精将植物种子浸泡30s，无菌水冲洗2遍，再用1％AgNO3消毒10min，无菌水浸泡清洗5次，用无菌滤纸吸干植物种子表面水分后进行接种，其中无菌水为经高压灭菌的超纯水。
3.根据权利要求1所述的基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：步骤（2）中，培养条件如下：
在培养温度为25±1℃，光照强度30-50μmol/(m2·s)，光照时间为16h/d的条件下培养20d，种子发芽长成烟草组培幼苗。
4.根据权利要求1所述的基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：步骤（2）中，所述MS培养基为MS基本培养基加30g/L蔗糖加4g/L的琼脂，培养基的pH值为5.7。
5.根据权利要求1所述的基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：步骤（2）中，营养液高度约3cm，营养液的温度为19±1℃。
6.根据权利要求1所述的基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：步骤（4）中，暗期培养具体为2天内不使用LED灯进行直接照射。
7.根据权利要求1所述的基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：步骤（5）中，光照处理具体为在对组培烟草幼苗进行光照12h，黑暗处理12h，光照强度为300μmol/(m2·s)。
8.根据权利要求1所述的基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：步骤（3）中，营养液高度约3cm；步骤（6）中，营养液高度约1cm。
9.根据权利要求1所述的基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：烟草水培模组包括若干水培架、设于水培架上的若干层种植槽、设于种植槽上的种植板和与各层种植槽进液口和出液口连通的营养液桶，种植板四周比种植槽宽，每块种植板上设置若干种植孔，种植槽中装有营养液，烟草幼苗的根穿过种植孔与营养液接触，营养液桶一端与若干水培架的最上层种植槽进液口连通，另一端与最下层种植槽出液口连接，与种植槽进液口连通的管路上设有泵，相邻种植槽的出液口与进液口连通；每层种植槽上部设有若干LED灯和微型风扇；还包括监控装置，监控装置实时检测水培模组的温度、湿度和二氧化碳浓度。
10.根据权利要求9所述的基于光环境的烟草栽培方法，其特征在于：烟草水培模组还包括设于各层种植槽的液位仪、出液口和进液口出的阀门，液位仪和阀门与监控装置连接，控制营养液的液位和流动。
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