烤煙立體漂浮育苗LED補光效果

鄒 焱，石俊雄，蔣 衛(wèi)，孟 琳，馮小芽，劉明宏，饒興義，陳 堯

（1.貴州省煙草科學研究院，貴陽 550081；2.貴州省煙草公司遵義市公司，貴州 遵義 563000）

烤煙立體漂浮育苗LED補光效果

鄒 焱1，石俊雄1，蔣 衛(wèi)2，孟 琳1，馮小芽2，劉明宏2，饒興義2，陳 堯1

（1.貴州省煙草科學研究院，貴陽 550081；2.貴州省煙草公司遵義市公司，貴州 遵義 563000）

為探討烤煙立體漂浮育苗補光效果，研究了 LED 補光對煙苗素質(zhì)及節(jié)能的影響。結果表明，隨著 LED 補光量的增加，煙苗莖高、莖直徑、葉片數(shù)、鮮質(zhì)量以及葉綠素相對含量和根系活力均呈增加趨勢，而補光耗電成本則隨著補光量的增加而顯著上升。與全光譜熒光燈補光對照相比，每育 7.6 m2面積的煙苗，采用 30 ～ 40 根 LED 燈管（每根燈管內(nèi)裝 144 顆LED 燈）進行補光效果較好，其所育煙苗素質(zhì)與對照相當，能達到移栽壯苗要求，其補光耗電成本與全光譜熒光燈管相比可下降 46.8% ～ 60.2%。

烤煙；立體育苗；漂浮育苗；LED補光

隨著我國現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展，烤煙生產(chǎn)正逐步由傳統(tǒng)的小生產(chǎn)向“兩頭工場化、中間專業(yè)化”的社會化大生產(chǎn)轉(zhuǎn)變[1]。工場化育苗、烘烤和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的專業(yè)化服務使烤煙生產(chǎn)規(guī)?；?、集約化水平顯著提高[1-4]，但工場化育苗需要建設大量的育苗大棚設施，由此需要占用大量的土地。生產(chǎn)實踐中每 667 m2烤煙需要占用 2 m2的育苗場地，而烤煙育苗僅育一季，育苗時間約 100 d，其他時間育苗設施均閑置，造成巨大的浪費。雖然近年來烤煙育苗大棚綜合利用率有所提高[5-7]，但大部分使用育苗大棚種植蔬菜、瓜果等，由于市場原因，經(jīng)濟效益并不明顯。為了節(jié)約土地、提高烤煙育苗大棚利用效率，近年來部分煙葉產(chǎn)區(qū)對育苗方式進行積極探索，其中立體育苗方式引起廣泛關注，并開展了相關研究[8-10]。烤煙立體育苗是針對目前廣泛采用的平面一層育苗而言的，是在育苗大棚內(nèi)采用不同層數(shù)的立體育苗架進行育苗，可充分利用大棚內(nèi)的立體空間，更進一步提高育苗的集約化程度，促進育苗向工業(yè)化生產(chǎn)方向發(fā)展。目前在烤煙生產(chǎn)中應用較多的有旋轉(zhuǎn)式的立體育苗架和疊層式的育苗架，旋轉(zhuǎn)式立體育苗架育苗不需要人工補光，利用旋轉(zhuǎn)使育苗盤均勻接受光照，但其育苗效率與普通平面一層育苗相比僅能提高約 1.7 倍。疊層式立體育苗架可根據(jù)育苗大棚高度設計不同的層數(shù)，生產(chǎn)中一般使用 3 ～ 6 層，育苗效率能提高 2.4 ～ 5.4 倍，由于需要人工補光，因此育苗成本較高。本研究探討了烤煙疊層式立體漂浮育苗 LED 補光對煙苗素質(zhì)的影響以及節(jié)能效果，以期為烤煙工場化立體育苗人工補光提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于 2013 年在貴州省遵義縣樂山鎮(zhèn)烤煙育苗工場大棚內(nèi)進行。采用疊層式6層立體育苗架進行試驗，供試烤煙品種為 K326。

1.2 試驗方法

試驗設 5 個處理：（1）20 根 LED 燈管（每根燈管內(nèi)裝有 144 顆 LED 燈，下同）；（2）30 根 LED燈管；（3）40 根 LED 燈管；（4）50 根 LED 燈管；（5）24 根全光譜熒光燈管（對照）。每處理設 3 次重復。每處理使用1個育苗架，試驗設置在第4層，每層育苗面積 7.6 m2，育苗 36 盤（160 孔漂盤），采用漂浮育苗方式育苗。每重復 12 盤苗，各處理的3次重復的苗盤分別放置在第4層的左、中、右位置，則位置不能變動。補光燈管安裝于煙苗正上方，距漂浮育苗盤高度 25 cm，燈管之間相距均勻。于煙苗進入小十字期開始補光，每天補光約 8 h，補光于成苗期移栽前結束。

采用光照計測定補光光照強度，采用電表測定各處理耗電量，采用游標卡尺測定煙苗莖高和莖直徑，采用 SPAD 葉綠素儀測定葉綠素相對含量，采用 TTC 法測定煙苗根系活力。成苗期為 50%幼苗達到適栽和壯苗標準的日期，壯苗標準為苗齡 40 ～45 d，莖高 3 ～ 5 cm，4 ～ 6 片真葉，葉色淺綠，長勢健壯，無病蟲害，每重復調(diào)查3盤計算成苗率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS15.0 軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理，用新復極差法進行平均數(shù)的顯著性檢驗（p ＜0.05）。

2 結 果

2.1 出苗率和成苗率

由表1可知，不同處理間補光后的光照強度在4000 ～ 7000 lx，且隨著 LED 燈管的增加，補光的光照強度也隨之增加，其增加幅度大致為每增加 10根 LED 燈管光照強度增加 1000 lx 左右。對照處理補光光照強度介于 40 根 LED 燈和 50 根 LED 燈補光的光照強度之間。

在出苗后至小十字期前調(diào)查煙苗出苗率，此時還未進行補光，出苗不受補光的影響，從表1中可看出，各處理煙苗出苗率均在 90%左右，處理間的差異不顯著；進入小十字期時對各苗盤進行了間苗和補苗，同時開始進行補光，直到成苗，可看出不同處理間成苗率有一定的差異，20 根 LED 燈管處理的煙苗成苗率僅 85%左右，且顯著低于其他 LED處理和對照處理。

表1 不同 LED 補光處理光照強度及出苗率與成苗率Table 1 The light intensity and the seedling emergence rate and seedling rate under various LED light treatments

2.2 煙苗素質(zhì)

在成苗期對煙苗農(nóng)藝性狀進行測定（表2），結果表明，煙苗莖高、莖直徑、葉片數(shù)和鮮質(zhì)量均有隨補光燈管增加而增加的趨勢，可見補光強度對煙苗素質(zhì)有明顯的影響。與對照處理相比，20 根 LED燈管處理煙苗莖高、莖直徑和鮮質(zhì)量均顯著低于對照；30 根 LED 燈管處理煙苗莖高和莖直徑也明顯小于對照，但差異不顯著，而鮮質(zhì)量則顯著小于對照；40 根 LED 燈管和 50 根 LED 燈管處理煙苗素質(zhì)要好于對照，且煙苗鮮質(zhì)量顯著高于對照。

表2 不同 LED 補光處理成苗期煙苗農(nóng)藝性狀Table 2 Agronomic attributes of flue-cured tobacco seedlings under different LED light treatments

2.3 煙苗葉綠素和根系活力

在成苗期對煙苗葉綠素及根系活力進行測定（表3），結果表明，煙苗葉片葉綠素相對含量和根系活力均有隨補光燈管增加而增加或增強的趨勢，但各處理間葉綠素相對含量差異不顯著，而根系活力差異則達顯著水平，表現(xiàn)為 20 根 LED 燈管和 30根 LED 燈管處理煙苗的根系活力顯著低于 40 根LED 燈管和 50 根 LED 燈處理的根系活力。與對照處理相比，各 LED 處理煙苗葉片葉綠素相對含量與對照相差不大，差異未達顯著水平；各 LED 處理煙苗根系活力均小于對照處理，但 20 根 LED 燈管和 30 根 LED 燈管處理與對照處理差異達顯著水平，而其他兩處理與對照處理差異不顯著。

表3 不同 LED 補光處理煙苗葉綠素與根系活力Table 3 The chlorophyll content and root activity of flue-cured tobacco seedlings under different LED light treatments

2.4 能耗成本

由表4 可知，通過人工補光時間共為 228.5 h，其耗電量隨著 LED 補光燈管的增加而顯著增加，且各 LED 補光處理耗電量均顯著低于對照處理。從耗電成本來看，隨著 LED 補光燈管的增加其耗電成本也顯著增加，但各 LED 補光處理的耗電成本均顯著低于對照處理，其耗電成本下降幅度為33.6% ～ 73.4%。

表4 不同 LED 補光條件下的耗能成本情況Table 4 The energy cost under different LED light treatments

3 討 論

為節(jié)約育苗用地及提高育苗效率，筆者從 2013年開始即開展烤煙立體育苗相關試驗研究，實踐表明，立體漂浮育苗相對于常規(guī)漂浮育苗來講，其所育煙苗總體偏弱，主要原因是光照不足，因此需要采用人工光源進行補充。目前人工補光光源主要有高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素燈、白熾燈等[11-12]，此類光源都存在光效低、能耗大等缺點，且其光譜相對固定，無效波長較多，產(chǎn)熱量大。而隨著光電技術的發(fā)展，LED光源在農(nóng)業(yè)領域的應用越來越廣泛[12]，LED 燈則具有發(fā)光效率高、發(fā)熱低、體積小、壽命長、耗能低等優(yōu)勢，而且光質(zhì)易于組合與調(diào)控，據(jù)報道[13]，與高壓鈉燈相比，LED 可節(jié)能 50% ～80%，節(jié)能效果顯著。就補光光照強度來說，一般主要是補充自然光照不足，以促進作物光合作用，促進作物生長，補光光照強度應高于作物的光補償點，一般以 3000 lx 以上[11]，另據(jù)報道[14-15]，補光強度不是越強越好，在育苗上只要光照強度達到4000 lx 以上就能正常生長。而據(jù)胡永光等[16]報道，不同光強下的補光效率以每 lx 補光光強所能產(chǎn)生的凈光合速率為指標，則光強在 4000 lx 時，補光效率最高，隨著補光強度的增加，效率呈遞減的趨勢。筆者采用全光譜熒光燈進行補光，育苗面積約為 7.6 m2（長 3.3 m、寬 2.3 m）時需 24 根熒光燈管（功率為 28 W/根），光照強度為 6463 lx，在此條件下可育出符合移栽要求的壯苗，因此本研究以 24根全光譜熒光燈作為對照。當采用 20 根 LED 燈管進行補光時，光照強度為 4013 lx，在此光照條件下煙苗能正常生長，但煙苗素質(zhì)明顯低于對照，耗電成本是對照的 26.6%；采用 30 根 LED 燈管進行補光時的光照強度為 5123 lx，所育煙苗素質(zhì)略低于對照，耗電成本是對照的 39.8%；采用 40 根 LED 燈管進行補光時的光照強度為 6080 lx，所育煙苗素質(zhì)與對照相當，耗電成本是對照的 53.2%；而采用 50根 LED 燈管進行補光時的光照強度為 7023 lx，所育煙苗素質(zhì)略好于對照，耗電成本是對照的 66.4%。因此，綜合考慮煙苗素質(zhì)和耗電成本，以采用 30 ～40 根 LED 燈管進行補光效果較好，可滿足育苗面積 7.6 m2的補光需要，且所育煙苗素質(zhì)與對照相當，能達到移栽壯苗要求，其耗電成本可比對照下降46.8% ～ 60.2%。

4 結 論

烤煙立體育苗以采用 LED 燈進行補光效果較好，其所育煙苗素質(zhì)與全光譜熒光燈補光相當，而其耗電成本則比全光譜熒光燈下降 50%左右。

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Effects of LED Lighting on Seedling Production with Multilayer Float System of Flue-cured Tobacco

ZOU Yan1, SHI Junxiong1, JIANG Wei2, MENG Lin1, FENG Xiaoya2, LIU Minghong2, RAO Xingyi2, CHEN Yao1
(1. Guizhou Tobacco Research Academy, Guiyang 550081, China; 2. Zunyi Tobacco Company of Guizhou Province, Zunyi, Guizhou 563000, China)

The effects of light emitting diode (LED) lighting on seedling quality and energy cost in multilayer float system of flue-cured tobacco were studied. The results showed that the seedling stem height, stem diameter, leaf number, fresh weight, chlorophyll content, and root activity increased with the increase of LED lights. The cost of power consumption increased significantly with the increase of LED lights. Compared with the control (24 full spectrum fluorescent lights), each 7.6 m2area of multilayer floating system needed 30 to 40 LED tubes (each LED tube containing 144 LED lights), and the cost of power consumption reduced by 46.8% to 60.2%.

flue-cured tobacco; three-dimensional breeding; floating system; LED lighting

S572.043

1007-5119（2014）06-0017-04

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.06.004

中國煙草總公司貴州省公司科技項目“烤煙立體育苗研究與應用”（201308）；中國煙草總公司特色優(yōu)質(zhì)煙葉開發(fā)重大專項“中間香型特色優(yōu)質(zhì)煙葉生態(tài)基礎研究”（TS-02-20110012）

鄒 焱，男，博士，副研究員，主要從事煙草營養(yǎng)與栽培研究。E-mail：2000zouyan@163.com

2014-07-22