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LED光源红蓝光配比对生菜光合作用及能量利用效率的影响 总被引：3，自引：3，他引：0
为了提高植物光能及电能利用效率,降低植物工厂光源的投入产出比,该文从不同红蓝光配比(R/B)对生菜光合作用影响机理入手,分析不同R/B对生菜光能及电能利用效率的影响。以荧光灯处理(FL)作为对照,通过设置不同红蓝光配比(R/B)共7个处理进行试验,测定不同R/B下生菜的Ru Bis Co羧化速率和氧化速率、光合电子流分配以及叶氮分配。结果表明:1)当R/B≥8时,增大蓝光比例显著降低了总电子传递速率向参与光呼吸的光合电子流的分配,促进了叶氮向羧化系统和生物能学系统中的投入,提高了叶片的光合作用;2)当R/B≤8时,生菜电能利用效率(electric-energy use efficiency,EUE)和光能利用效率(light use efficiency,LUE)随着R/B增加而显著增大,R/B≥8处理间EUE无显著性差异,但R/B=12处理下LUE较R/B=8处理高12.5%。综上所述,在光强为200μmol/(m2·s)的红蓝LED植物工厂中,R/B为8是影响生菜光合作用、光能及电能利用效率的转折点;为保证生菜高效生产,以红蓝光配比不小于8为宜。 相似文献
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LED光源不同R/B处理对甘薯组培苗品质及节能效果的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
采用红色LED(660±20nm)和蓝色LED(450±20nm)组合制成的LED灯管作为组培人工光源,研究光照度为35μmol.m-2.s-1时,红蓝光质比(R/B)分别为4、6、8、10的光环境培养条件下甘薯组培苗的生长情况,以相同光照度的荧光灯为对照,培育甘薯组培苗28d。结果表明:660nm红光和450nm蓝光组合可以有效抑制植物徒长,有降低地上部分含水率和提高根冠比的作用,荧光灯下生长的植株地上鲜重、叶片含水率和株高均最大,但是植株徒长,干物质积累不良。高的R/B处理能提高植株高度和根冠比,增大地下鲜重,降低地上含水率,有利于干物质积累;R/B为8时甘薯组培苗的地下鲜重和根冠比均最大;R/B变化对叶片光合色素含量没有显著影响。另外,LED光源的电能消耗与R/B值呈线性增加关系,并比荧光灯节能27.6%~48.0%。 相似文献
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为拓展蛋白质来源,缓解中国饲料蛋白资源短缺现状,该研究通过供光策略调控强化了沼泽红假单胞菌（R. palustris）从废水中回收菌体资源及单细胞蛋白（single cell protein, SCP）的效果,并解析了不同供光策略下物质合成与污染物降解之间的相关性。结果表明：在白炽灯、120 μmol/(m2·s)的光强及18 h光/6 h暗（L/D）的光周期条件下菌体的生物量及日产量可达(1 140.56±19.72) mg/L及(0.32±0.02) g/(L·d),相较于24 L/0 D、 3 L/21 D及9 L/15 D组分别提高了17.06%～93.21%、54.43%～299.93%（P<0.05）;在白炽灯、120 μmol/(m2·s) 的光强及3 h光/21 h暗的光周期条件下,菌体的蛋白质质量分数最高,为67.47%,相较于其他所有试验组提高了21.96%～44.54%（P<0.05）。化学需氧量（chemical oxygen demand, COD）和氨氮（ammonia nitrogen, NH4+-N）去除率在白炽灯、120 μmol/(m2·s) 的光强及18 h光/6 h暗的光周期条件下可达72.03%～78.40%。相关性分析表明,光强、光质分别与蛋白质含量及浓度呈显著负相关;而光周期与蛋白质浓度呈显著正相关,因此,光周期是R. palustris从废水体系中提升SCP产量的有效调控方法。该研究为提高废水体系中光合细菌合成SCP提供了新的方法与思路。 相似文献
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为准确预知地膜覆盖与作物的匹配情况,该研究针对南疆棉田,在大田试验基础上应用根区水质模型(Root Zone Water Quality Model-version 2,RZWQM2),对2016-2017年籽棉产量及水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)等数据进行模型参数率定与验证,利用验证后的模型模拟地膜覆盖时间55～105 d下以3 d为间隔的地上部生物量、籽棉产量和水分利用效率,并对2018年和2019年不同地膜覆盖时间下棉花生长状况进行预测。结果表明,各层土壤含水率模拟值和实测值之间的均方根误差和均方误差分别在0.02～0.04cm3/cm3、5.90%～28.66%之间,地上部生物量和籽棉产量的一致性指数分别为0.70～0.93和0.80～0.94。2 a间地上部生物量随地膜覆盖时间的延长而增加,籽棉产量和水分利用效率呈先上升后下降的趋势,其峰值分别出现在91～93 d和97～99 d。因此,在南疆地区选用适宜的地膜覆盖时间为91～99 d,有利于降低残膜污染风险,保持较高的籽棉产量和水分利用效率。 相似文献
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为探究远红光对植物生长的影响,采用“燃烧法+高温二次烧结”的方法制备了ZnGa2O4:Cr3+,Ge4+,Li+(ZGO:Cr3+,Ge4+,Li+)荧光粉,将自制的荧光粉材料涂覆在410 nm的蓝紫光LED芯片上,封装成发射主峰位于710 nm左右的LED远红光器件,并进一步组装成LED植物生长灯作为直接光源。以番茄(Solanum lycopersicum)品种红矮生为试材,白光(W)为对照(CK),设置3个处理:T1:红蓝组合光(1R1B)加远红光(光质比为3:1);T2:红蓝组合光(1R1B);T3:白光加远红光(光质比为3:1),研究红蓝组合光(1R1B)和远红光对番茄生理周期、农艺性状、光合色素和番茄果实主要品质的影响。结果表明,与CK相比,T1处理可显著缩短番茄生理周期,T1、T2和T3处理对番茄农艺性状中的株高有抑制作用。添加远红光降低了光合色素的含量,但提高了番茄果实中可溶性糖、番茄红素和维生素C的含量,特别是在红蓝组合光与远红光的共同作用下,可溶性糖含量提高效果最明显,达到CK的3.3倍。添加远红光能够促进维生素C和番茄红素含量增加;红蓝组合光则有利于番茄红素的积累。综上,采用ZGO:Cr3+,Ge4+,Li+远红光荧光粉激发型LED植物灯能调控番茄开花时间,缩短其生理周期,提高番茄果实品质。本研究结果为提高番茄以及其他园艺作物的品质提供了一种新的光照手段,具有广阔的应用前景。 相似文献
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基于MODIS数据的三种模型对区域玉米生产力的估算效果 总被引：1，自引：0，他引：1
总初级生产力GPP（Gross Primary Productivity，GPP）是描述陆地生态系统的关键指标，提供了全球范围内气候变化下碳元素循环的定量描述，是生态系统功能状况的重要参量，是碳循环中的关键要素，反映气候变化及人类活动对陆地植被综合影响下的结果。光能利用率LUE（Light Use Efficiency，LUE）作为总初级生产力估算模型中的关键参数，其取值受环境影响因子、时空分布差异、植被类型等众多因素影响，并直接影响模型的估算结果。为定量评价遥感植被参数在估算生态系统GPP方面的能力，以锦州玉米生产区为研究对象，基于2013−2014年的地面通量数据和MODIS卫星数据，利用APAR（Absorbed Photosynthetically Active Radiation，APAR）、LUE-PRI（Photochemical Reflectance Index，PRI）、REG-PEM（REGion Productivity Efficiency Model，REG-PEM）三种估算模型，估算不同尺度下的玉米生态系统GPP，并借助一元线性回归分析法，与锦州生态系统野外观测站的实测GPP值进行相关分析。结果表明：（1）逐日尺度上，APAR模型和REG-PEM模型都能较好地响应实际GPP值的季节性波动，其中APAR模型相对误差小于REG-PEM模型，但二者估算的GPP都存在峰值低估、谷值高估的现象，主要原因是LUEmax值在低植被覆盖区被高估，气温和水分因子对LUE的影响被低估，在重构植被指数曲线EVI、LSWI时产生不可避免的误差；（2）小时尺度上，由于中午时段太阳辐射增强、气温升高，导致植被叶片出现光饱和和午休现象，大大削弱了APAR对GPP的模拟效果。利用光化学植被指数PRI模型估算GPP，相较于APAR模型一定程度上能够提高GPP的估算精度，但模拟效果还有待提高。 相似文献
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温室弱光制约着番茄生产,选择对弱光敏感性较强的生育期进行阶段性补光是经济可行的干预方式之一。为了探究番茄不同生育期的弱光敏感性,该研究在全人工光型植物工厂中种植番茄“丰收74-560RZ F1”,以全生育期1000 μmol/(m2·s)的光照强度为对照,分别于番茄花期、膨大期、转色期和采收期中的某一时期进行弱光处理（弱光处理的光照强度为160 μmol/(m2·s),同处理其他生育期光照强度均保持1000 μmol/(m2·s)）,通过对番茄风味及品质相关次生代谢物积累的分析阐明番茄品质形成对不同生育期弱光的敏感性。结果表明：1）各生育期弱光处理均降低了番茄果实总黄酮、多酚和番茄红素的含量,其中,花期弱光处理下番茄总黄酮及多酚含量均为处理间最低,分别较对照显著降低了35%、29%（P<0.05）;花期和转色期弱光处理下番茄红素含量均低于其他处理,分别较对照显著降低了45%和60%（P<0.05）;所有处理下番茄果实中番茄红素与总黄酮、多酚含量均呈显著正相关。2）各生育期弱光处理均显著降低了番茄果实中醛类、酮类、酯类、烃类及醇类等挥发性次生代谢物的总数量和总含量（P<0.05）,所有处理均为醛类含量最高,醇类含量最低。膨大期弱光处理检测出的挥发性物质总数量最少（为40种,较对照减少9%）,花期弱光处理下番茄挥发性物质总含量最低（较对照降低了28%）;其中,花期处理下醛类、酯类及其他类挥发性物质含量均为处理间最低,分别较对照显著降低了31.7%、64.1%、56.8%;花期和膨大期弱光处理下番茄果实中醇类物质含量均低于其他处理,分别较对照显著降低了25.3%和28.2%（P<0.05）;此外,酯类物质在所有处理之间差异均达到显著水平（P<0.05）,说明该类挥发性物质的弱光敏感性较强。研究表明花期弱光胁迫对番茄果实品质和风味相关次生代谢物积累的不良影响最大,较其他生育期而言,番茄花期弱光敏感期更需要采用人工光源进行及时合理的补光以降低损失,而对于花期补光强度及适宜光质需根据补光效果预期及补光成本预算等开展进一步的研究。 相似文献
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LED光源R／B对叶用莴苣生理性状及品质的影响 总被引：5，自引：0，他引：5
研究不同红／蓝（R／B）光强配比对叶用莴苣（LactucasativaL．）生理性状及品质方面的影响,以便为新型人工光源在莴苣生产上的应用提供理论依据。试验利用波长为660nm（±20nm）红光与450nm（±20nm）蓝光发光二极管（LightEmittingDiode,LED）作为人工光源,设置3个R／B试验处理,分别为LED1（R／B=10）、LED2（R／B=8）、LED3（R／B=6）,以1个荧光灯处理为对照（CK）,选用水耕栽培模式在不同光照环境下培育叶用莴苣30d。结果表明：660nm红光和450nm蓝光组合可以有效提高莴苣的光能利用率,促进光合作用;适宜的红蓝光比例能有效增加植物Vc含量,并降低硝酸盐含量。其中,处理LED2（R／B=8）的叶用莴苣净光合速率及Vc含量明显高于其他试验处理,而硝酸盐含量最低,表现出良好的生理和品质特性,因此,R／B=8相对更适宜叶用莴苣的生长发育。 相似文献
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[目的]植物资源利用效率是反映植物对环境条件适应性的重要指示指标,是气候变化生态学领域的研究热点,因此对林下灌木物种光能利用效率(LUE)和水分利用效率(WUE)的环境调控机理需进一步明晰。[方法]以北京松山天然阔叶林下典型灌木绣线菊(Spiraea salicifolia)为研究对象,于2019年6月至9月完全展叶期开展原位叶片光合测定和同步环境因子的连续观测,分析了绣线菊LUE和WUE的变化特征及其对环境因子的响应。[结果]LUE和WUE具有较为明显的季节变化特征,其中LUE随着光合有效辐射(PAR)和空气温度(Ta)的变化呈现逐渐增大的趋势,季节平均为0.03 mol/mol; WUE随PAR和空气饱和水汽压差(VPD)的变化呈现先增大后减小的趋势,季节平均为8.32 μmol/mmol。PAR和Ta是影响LUE变化的主要因子,分别为指数和线性负相关; PAR和VPD是影响WUE变化的主要因子,均与WUE呈线性负相关,其中VPD通过影响气孔导度(gs)限制叶片蒸腾,从而影响WUE; LUE、WUE的季节变化和土壤含水量(SWC)均无显著相关性。LUE与WUE对环境因子存在趋同响应关系。[结论]研究初步确定光合有效辐射、空气温度和空气饱和水汽压差是研究区林下灌木绣线菊资源利用效率的主要限制因子,而非土壤水分; 林下灌木绣线菊在有限资源条件下呈现资源保守策略,具体表现为在光能受限的条件下能够最大限度地使用光能进行光合作用,从而具备较高的光能利用效率。 相似文献
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研究高产与中产麦田小麦产量、光能和氮素利用效率的差异,为缩小产量和资源利用率差,实现小麦高产高效生产提供理论依据。选取高产田和中产田2块麦田,常年小麦产量水平分别为9 000,7 500 kg/hm2。以小麦品种"烟农1212"为供试材料,分析不同产量水平麦田光能利用和氮素利用的差异。结果表明,高产田植株拔节期、开花期和成熟期氮素积累量较中产田提高6.65%~11.25%,开花前氮素向籽粒中的转运量较中产田提高11.60 kg/hm2,开花后氮素同化量较中产田提高21.99 kg/hm2。开花后14~28天旗叶氮代谢酶活性均表现为高产田显著高于中产田。高产田土壤氮素表观盈亏量较中产田减少48.61%。高产田开花期和开花后7~28天叶面积指数和旗叶SPAD值较中产田分别提高6.89%~34.56%和8.45%~27.32%;开花期和开花后7~28天高产田冠层光能有效辐射截获率和截获量较中产田提高3.92%~7.70%和3.97%~7.85%。高产田籽粒产量较中产田提高26.71%,光能利用率和氮素利用率分别提高17.39%和19.50%。综上所述,高产田小麦开花后冠层光能有效辐射截获率和营养器官贮存氮素向籽粒的转运量高,提高小麦成熟期籽粒中氮素的积累量,进而提高产量、光能利用率和氮素利用率,同时减少土壤氮素表观盈亏量,减少氮素损失。 相似文献
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Evaluation of any crop response to different nitrogen amounts is important for determining the amount that can be considered as optimum from economical and environmental point of view. This study was conducted to (1) evaluate the growth and yield of pumpkin (Cucurbita pepo L.) under different nitrogen rates and (2) determine the nitrogen use efficiency (NUE) of pumpkin in two growing seasons (2013 and 2014). In both growing seasons, nitrogen fertilizer (at three rates including 50, 150, and 250 kg ha?1) was band-dressed on the planted side of each furrow, coinciding with 4–6 leaves stage and flowering. Crop performance over 2 years was evaluated by measuring shoot dry matter, crop growth rate (CGR), leaf area index (LAI), leaf area duration (LAD), intercepted PAR (PARi), radiation use efficiency (RUE), shoot nitrogen uptake, water use efficiency (WUE), NUE, and fruit and seed yield. The results showed that in both growing seasons, the highest growth and yield of pumpkin were obtained by applying 250 kg N ha?1 (using urea fertilizer containing 46% nitrogen). Increased nitrogen rate from 50 to 250 kg ha?1 resulted in 87.3%, 27.0%, 62.1%, 87.5%, and 84.5% increase in shoot dry weight, RUE, WUE, fruit yield, and seed yield of pumpkin, respectively, across both growing seasons. However, higher application nitrogen rate decreased the NUE of pumpkin, i.e., the NUE decreased by 62.5% when the nitrogen rate increased from 50 to 250 kg ha?1. The effect of nitrogen applied in 2014 growing season on growth and yield of pumpkin was higher than that in 2013 growing season, which might be due to more suitable weather condition. In conclusion, the nitrogen rate of 250 kg ha?1 produced the highest amount of fruit and seed yield in pumpkin. 相似文献
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Francisco Mamani-Pati David E. Clay Gregg Carlson Sharon A. Clay 《Journal of plant nutrition》2013,36(9):1278-1289
To prepare for a carbon (C) constrained economy, crop production energy audits or life cycle analysis (LCA) must be conducted. However, energy audits may not maximize profitability. This study conducted simultaneous production, economic, and energy audits to evaluate differences among these assessments. The 2005 and 2006 South Dakota field experiment contained two nitrogen (N; 0 and 224 kg N ha?1) rates, two corn population levels (76,500 and 149,000 plants ha?1), and two simulated landscape positions (upper backslope and lower backslope). The energy inputs, outputs, and net energy gain for corn grain used in ethanol production were calculated using the Nebraska Biofuel Energy Simulator (BESS) version 2008.3.1. For LC analysis, corn grain was used in ethanol production and dry distiller's grain was used as a livestock feed. Manure was not applied to the field. A partial economic analysis to examine profitability was conducted where seed, N fertilizer, and corn values were $312 (100,000 seeds)?1, $1.25 (kg N)?1, and $158 (Mg grain at 15.5% moisture)?1, respectively. Results showed that: 1) to maximize profitability and energy gains, inputs must closely match crop needs for a site; 2) increasing the population level from 74,500 to 149,000 plants ha?1 increased energy input and output, increased yield and energy gain by 11%, but did not influence profitability; 3) increasing N from 0 to 224 kg N ha?1 increased yield 7%, reduced profit by $145/ha, increased energy input and output values, but did not impact energy gain; and 4) corn grown in high yielding areas of landscapes may have higher yields (P = 0.08), profitability (P = 0.08), and energy gains (P = 0.08) than other areas. These calculations demonstrate that yield, profitability, and energy audits may have divergent results. 相似文献
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M.D. Tuti N.K. Hedau J.K. Bisht J.C. Bhatt 《Archives of Agronomy and Soil Science》2013,59(7):1005-1014
A field experiment was conducted during the summer season of 2009 and 2010 at Vivekananda Parvatiya Krishi Anusandhan Sansthan, Hawalbagh, Almora, Uttarakhand, under the mid-hills of north-western Himalaya, to study the effect of farmyard manure and fertilizers on fruit yield, economics, energetics of pepper (Capsicum annuum L.) and on soil chemical properties. The highest level of farmyard manure (20 t ha?1) along with 125% of recommended NPK (125, 27.5, and 52.1 kg N, P and K ha?1) resulted in significantly higher fruit yield (33.9 t ha?1) over other combinations. Both farmyard manure and inorganic fertilizers significantly increased fruits/plant, average fruit weight, plant height, fruit length, and fruit diameter. The maximum net returns (4520 $ ha?1) was achieved at 20 t of FYM along with 125% of recommended NPK. Energy ratio of 1.29 and 1.13 was the highest under 20 t FYM ha?1 and 125% of recommended NPK, respectively. Available nutrients (N, P, and K) improved the status of the soil significantly due to 20 t ha?1 of FYM and 125% of recommended NPK over other treatments. 相似文献
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区域作物产量估测对于农业用地管理、粮食安全和宏观调控具有重要意义。以中国重要的玉米主产区之一松嫩平原为研究区,利用2001—2013年长时间序列遥感和气象数据,基于光能利用率模型估算玉米生育期5—9月累积地上生物量,进而根据地面实测的玉米收获指数校正,建立了研究区玉米单产估算模型。结果表明:该模型估算结果达到了大范围估产的精度要求;2001—2013年松嫩平原年均玉米单产为12 397.44kg/hm~2,总体呈增加趋势。该区玉米单产空间分布差异显著,总体为西低东高。从玉米单产年际变化的空间分布来看,研究区91.7%的区域玉米单产均有所增加,尤其是在松嫩平原西部的白城、齐齐哈尔等地,增产趋势更为明显。松嫩平原南部地区玉米单产与降水间具有显著的正相关性,但与气温呈负相关性,而研究区其他地区玉米单产与降水和气温相关性不明显。 相似文献
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运用开放式气体交换LI-6400便携式光合作用测定系统,测定了自然条件下黄土丘陵区翻白草(Potentilladiscolor Bunge)的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Cs)及其光响应曲线.(1)翻白草净Pn日进程呈"单谷"型曲线,在早晨800,Pn为全天最大值14.91μmol/(m2·s);至1400,Pn降到最小值0.13 μmol/(m2·s),植物进入"午休"状态.(2)翻白草的光补偿点为51.4μmol/(m2·s),光饱和点为527μmol/(m2·s),表观量子效率为0.056 6,说明翻白草属于典型的阳生植物.(3)在光响应过程中,随着有效光辐射强度(RPA)的增强,翻白草的蒸腾速率(Tr)一直处于上升趋势,与Gs变化趋势完全一致,二者呈指数关系.翻白草WUE随RPA的增强呈抛物线状变化,在初始阶段,WUE增加较快,RPA为800 μmol/(m2·s)时,WUE达到最大值4.68 mmol/mol之后,WUE开始逐渐降低,但是变化较小. 相似文献
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不同盐分和氮肥水平对菠菜水分及氮素利用效率的影响 总被引：3，自引：0，他引：3
采用土柱栽培法研究了不同盐分和氮肥水平对菠菜水分与氮素利用效率的影响。结果表明,300 kg ha-1氮水平下,菠菜增产16.6%,水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)提高9.6%;其中以0.87 dS m-1处理的WUE最大,为25.8 kg m-3,盐分和氮肥的交互影响使WUE提高1.55 kg m-3。同时3,00 kg ha-1氮水平比100 kg ha-1氮水平的氮素利用效率(Nitrogen UseEfficiency,NUE)平均降低40%。盐分增加,NUE降低。高盐高氮处理的氮肥回收率(Nitrogen Fertilizer Recovery Efficiency,NRE)和农业氮利用效率(Agronomic Nitrogen Use Efficiency,NAE)最低,土壤残留氮量最高,对环境造成的潜在危害最大。 相似文献