等離子植物補(bǔ)光燈對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響

孔祺生，朱 強(qiáng)，鍾耀才，吳學(xué)育，彭泳華

(嘉能照明有限公司，廣東深圳 518000)

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等離子植物補(bǔ)光燈對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響

孔祺生，朱 強(qiáng)，鍾耀才，吳學(xué)育，彭泳華

(嘉能照明有限公司，廣東深圳 518000)

等離子植物補(bǔ)光燈是市面上一種新型的植物補(bǔ)光燈，是根據(jù)對(duì)太陽(yáng)光譜光波的深入研究提取其中對(duì)植物生長(zhǎng)必不可少的光，利用進(jìn)入離子化狀態(tài)2種不同的等離子(氣體和金屬化物)混合在一起發(fā)出高強(qiáng)度的白光，進(jìn)行科學(xué)合理的配比，研發(fā)出的一種新型植物補(bǔ)光燈。它具有綠色環(huán)保、光通量維持率高、點(diǎn)光源控制、節(jié)約能源、高效能及低成本維護(hù)、光譜接近太陽(yáng)光光譜的優(yōu)點(diǎn)。該燈適用于作保護(hù)地室工廠化育苗和蔬菜、花卉生產(chǎn)使用。

我國(guó)水稻種植面積約3 000 萬(wàn)hm2，占全國(guó)谷物種植面積的30%左右，占世界水稻種植面積的20%左右[1]。水稻的產(chǎn)量及品質(zhì)一定程度上取決于水稻秧苗的培育質(zhì)量，因此，進(jìn)行有效的水稻育秧、提高水稻秧苗質(zhì)量意義重大。水稻是喜光作物，只有在充足的陽(yáng)光下才能生長(zhǎng)健壯，光照時(shí)間、光質(zhì)及光照度嚴(yán)重影響著水稻生長(zhǎng)的快慢、生育期的長(zhǎng)短、開(kāi)花結(jié)實(shí)的好壞以及產(chǎn)量的高低[2-3]。由于棚室覆蓋材料、灰塵以及結(jié)構(gòu)遮光等因素的影響，室內(nèi)的光照度僅為露地的30%～70%，特別是持續(xù)陰天、陰雨、霧霾等多變的氣候環(huán)境嚴(yán)重影響了水稻棚室秧苗的健壯生長(zhǎng)[4]。為促進(jìn)水稻溫室育秧秧苗的健壯生長(zhǎng)，有必要進(jìn)行人工補(bǔ)光。為此，筆者在拱型塑料大棚育苗的基礎(chǔ)上，采用等離子補(bǔ)光燈進(jìn)行移動(dòng)補(bǔ)光，研究了新型等離子植物補(bǔ)光燈對(duì)水稻苗生長(zhǎng)的影響，以期為我國(guó)東北地區(qū)水稻育苗生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)地設(shè)在黑龍江省齊齊哈爾市，平均海拔為146 m。年降水量為415 mm，年均溫達(dá)3.2 ℃，極端最高溫度達(dá)42.1 ℃，極端最低溫為-39.5 ℃。年平均無(wú)霜期為122～151 d，生長(zhǎng)期(5～9月)的輻射量為65～67 kcal/cm2。

1.2材料水稻種子選取的是龍科稻種。育苗基質(zhì)采用的是黑龍江省齊齊哈爾市的黑土。補(bǔ)光光源為嘉能照明有限公司研發(fā)部研發(fā)的NIT400-T型等離子植物補(bǔ)光燈，其功率為235 W。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)在黑龍江省齊齊哈爾市郊區(qū)的“江心島”的大棚中進(jìn)行，采用大棚寬窄行水稻育苗[5]。大棚南北走向，大棚長(zhǎng)50.0 m、寬8.0 m，棚內(nèi)分成2個(gè)區(qū)域，選取北邊25 m區(qū)域作為補(bǔ)光區(qū)，南邊25 m區(qū)域以自然光為對(duì)照區(qū)。選取2個(gè)拱棚作為2個(gè)重復(fù)。2015年4月10日播種，澆水，覆膜。待稻苗發(fā)芽時(shí)開(kāi)始補(bǔ)光處理，補(bǔ)光時(shí)間在陰天(整天補(bǔ)光)以及晴天的下午至第2天早上光照低于4 000 lx時(shí)。平均增加的補(bǔ)光強(qiáng)度為4 000 lx[6]，補(bǔ)光后設(shè)施內(nèi)光照強(qiáng)度可達(dá)4 000～8 000 lx。

采用移動(dòng)補(bǔ)光方式進(jìn)行人為補(bǔ)光，即安裝電機(jī)帶動(dòng)補(bǔ)光燈補(bǔ)光，每個(gè)大棚設(shè)有3套移動(dòng)補(bǔ)光設(shè)備，每套移動(dòng)補(bǔ)光設(shè)備有1臺(tái)補(bǔ)光燈。移動(dòng)光源在栽培區(qū)中的移動(dòng)路線南北向移動(dòng)，與大棚的走向一致，補(bǔ)光燈的移動(dòng)速度為0.1 m/s，循環(huán)周期為7 min，補(bǔ)光燈的高度為80 cm，每個(gè)補(bǔ)光燈的間距為1.8 m，平均增加照度為4 000 lx。整個(gè)試驗(yàn)中，移動(dòng)補(bǔ)光裝置補(bǔ)光總時(shí)間為511 h，占整個(gè)育秧期(30 d)的比例為71%。

1.4調(diào)查方法在育苗結(jié)束的前2天，每天分別對(duì)2個(gè)大棚同時(shí)隨機(jī)選取補(bǔ)光區(qū)和自然光照區(qū)平行位置處各30株水稻苗，重復(fù)4次，測(cè)量其株高、莖粗、葉片數(shù)及葉寬；在水稻苗定植當(dāng)天，分別選取補(bǔ)光與自然光區(qū)平行位置10 cm×10 cm大小的水稻苗區(qū)域，記錄并計(jì)算單位面積達(dá)到定植標(biāo)準(zhǔn)苗數(shù)(定植標(biāo)準(zhǔn)，葉片3.0～3.5葉)；同時(shí)以大棚的東側(cè)、西側(cè)及中間部位平衡選取3個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域補(bǔ)光與自然光區(qū)隨機(jī)選取100株水稻苗，分別測(cè)量其地上部分鮮重、地上及地下干重；水稻苗定植時(shí)，選取2塊大小接近、相鄰的水稻田作為試驗(yàn)田，分別種植補(bǔ)光處理及對(duì)照水稻苗，追蹤其產(chǎn)量。

1.5測(cè)定指標(biāo)與方法

1.5.1株高。用鋼尺測(cè)量稻苗地面到生長(zhǎng)點(diǎn)的高度。

1.5.2莖粗。用游標(biāo)卡尺測(cè)量稻苗地上1 cm處的粗度。

1.5.3葉面積。用坐標(biāo)紙測(cè)量稻苗每一片葉子完全展開(kāi)的面積之和。

1.5.4地上鮮重。用電子天平(精確度為0.01 g)稱量地上部分稻苗鮮重。

1.5.5地上及地下干重。將幼苗根部基質(zhì)洗凈放入烘干箱，105 ℃殺青，75 ℃烘干至恒重，用電子天平(精確度為0.01 g)稱重。

1.5.6單位面積達(dá)到定植標(biāo)準(zhǔn)苗數(shù)。選取10 cm × 10 cm大小的稻苗區(qū)域，分別測(cè)2葉、3葉、4葉和5葉水稻苗的數(shù)量。

1.6數(shù)據(jù)處理用Excel 2003軟件對(duì)稻苗的各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1補(bǔ)光對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響由表1可知，補(bǔ)光后水稻幼苗的長(zhǎng)勢(shì)明顯好于未補(bǔ)光的水稻幼苗，其中水稻苗經(jīng)等離子補(bǔ)光燈補(bǔ)光處理后其株高和莖粗顯著高于自然光照下的幼苗，分別較對(duì)照區(qū)幼苗提高了6.4%和7.3%，但對(duì)葉面積的影響并不顯著。

表1　補(bǔ)光對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。

Note: Different lowercases in the same column indicate significant difference at 0.05 level among various treatments.

2.2補(bǔ)光對(duì)稻苗達(dá)到定植標(biāo)準(zhǔn)的影響由表2可知，在水稻育苗期進(jìn)行補(bǔ)光，可使更多的水稻苗達(dá)到定植標(biāo)準(zhǔn)。

2.3補(bǔ)光對(duì)稻苗干物質(zhì)的積累和幼苗質(zhì)量的影響由表3可知，等離子補(bǔ)光燈區(qū)水稻幼苗的植株干重、壯苗指數(shù)、G值與自然光照區(qū)對(duì)比差異顯著，表明補(bǔ)光可提高幼苗質(zhì)量。

表2　不同葉片稻苗數(shù)量對(duì)比

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。Note: Different lowercases in the same column indicate significant difference at 0.05 level among various treatments.

表3不同光照對(duì)干物質(zhì)的積累和幼苗素質(zhì)的影響

Table 3Effects of different light treatments on the accumulation of dry matter and quality of seedling

處理Treatment植株干重Totaldryweight∥mg壯苗指數(shù)SeedlingindexG值Gvalue補(bǔ)光區(qū)22.67a0.30a0.65aFilllightarea自然光照區(qū)20.03b0.26b0.57bNaturallightarea

注：壯苗指數(shù)=(莖粗/株高)×苗干樣重；G值=苗干樣重 /育苗天數(shù)；同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。

Note: Robust seeding index = (stem diameter /plant height) ×total dry weight.G value = total dry weight /days after sowing.Different lowercases in the same column indicate significant difference at 0.05 level among various treatments.

2.4補(bǔ)光對(duì)水稻產(chǎn)量的影響由表4可知，補(bǔ)光區(qū)與自然光照區(qū)的水稻穗數(shù)、水稻產(chǎn)量差異顯著，而水稻每穗粒數(shù)、稻米尺寸差異不顯著，表明補(bǔ)光可提高水稻的產(chǎn)量。

表4　補(bǔ)光對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。

Note: Different lowercases in the same column indicate significant difference at 0.05 level among various treatments.

2.5等離子植物補(bǔ)光燈經(jīng)濟(jì)性估計(jì)與評(píng)價(jià)在該水稻育苗試驗(yàn)中，每個(gè)大棚水稻育苗補(bǔ)光面積為200 m2，能種植1.37 hm2，經(jīng)過(guò)補(bǔ)光的水稻產(chǎn)量為9 615.45 kg/hm2，自然光照的水稻產(chǎn)量為9 306.90 kg/hm2，增產(chǎn)收益為3.3%，總共增產(chǎn)的稻米為421.69 kg，市面上大米的收購(gòu)價(jià)格約為4元/kg，1 kg稻谷能產(chǎn)出大米0.7 kg，增產(chǎn)收益為1 180.73元；每套補(bǔ)光設(shè)備投入為5 000元，3套共計(jì)15 000元，補(bǔ)光設(shè)備的使用壽命為30年；補(bǔ)光燈功率為235 W，電機(jī)為125 W，補(bǔ)光總時(shí)間為511 h，電費(fèi)為0.6元/(kW·h),育苗周期為30 d,整個(gè)育苗周期補(bǔ)光設(shè)備所需電費(fèi)為331.13元。每個(gè)大棚的補(bǔ)光燈設(shè)備每年可以收益為349.60元。

3結(jié)論與討論

該試驗(yàn)結(jié)果表明，嘉能照明有限公司研發(fā)部研發(fā)的NIT400-T型等離子植物補(bǔ)光燈對(duì)大棚水稻育苗進(jìn)行移動(dòng)補(bǔ)光后，在一定程度上促進(jìn)了水稻幼苗的生長(zhǎng)，可提高水稻秧苗的質(zhì)量，這與付傳明等[7]研究得出的結(jié)論“補(bǔ)光對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)有促進(jìn)作用”一致。此外，該試驗(yàn)補(bǔ)光對(duì)水稻苗在定

植后的分蘗和收獲時(shí)的產(chǎn)量有提高作用。因此，筆者認(rèn)為等離子補(bǔ)光燈適合用作水稻育秧補(bǔ)光的光源，該試驗(yàn)結(jié)果為新型等離子補(bǔ)光燈在東北地區(qū)水稻育苗期的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

該試驗(yàn)只研究了移動(dòng)補(bǔ)光方式對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響，有關(guān)光照時(shí)間、光照強(qiáng)度及光質(zhì)等對(duì)水稻育苗的影響有待進(jìn)一步探討，同時(shí)可考慮結(jié)合栽培技術(shù)來(lái)提高水稻育苗的質(zhì)量。

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摘要[目的]明確新型等離子植物補(bǔ)光燈對(duì)水稻苗生長(zhǎng)狀況的影響，為我國(guó)東北地區(qū)水稻育苗生產(chǎn)提供理論依據(jù)。[方法]以龍科水稻品種為材料，研究有無(wú)等離子植物補(bǔ)光燈對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)的影響。[結(jié)果]等離子植物補(bǔ)光燈處理水稻幼苗的株高、莖粗、植株干重、壯苗指數(shù)、G值以及單位面積達(dá)到定植標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)顯著高于無(wú)補(bǔ)光燈處理的水稻苗。[結(jié)論]水稻育苗時(shí)補(bǔ)光對(duì)水稻幼苗的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞等離子；植物補(bǔ)光燈；水稻育苗

Effect of Plasma Plant Fill Light on Quality of Rice Seedlings

KONG Qi-sheng，ZHU Qiang, ZHONG Yao-cai et al (The Alphalite Co., Ltd.， Shenzhen, Guangdong 518000)

Abstract[Objective] The aim was to clear effect of plasma plant fill light on quality of rice seedlings to provide theoretical basis for the rice seedling production in Northeast China region. [Method] We took Longke Rice as materials, and studied the effect of plasma plant fill light on growth of rice seedlings. [Result] The plant height, stem diameter, plant dry weight, strong seedling index, G value and unit area to colonize standard index of rice seedlings of plasma processing as the fill light plant were significantly higher than no treatment of rice seedlings as the fill light. [Conclusion] To use fill light for rice seedling has a certain role in promoting rice seedling growth.

Key wordsPlasma；Plant fill light；Rice seedling

收稿日期2015-12-07

作者簡(jiǎn)介孔祺生(1959- )，男，香港人，研究員，從事補(bǔ)充燈種植應(yīng)用研究。

中圖分類號(hào)S 511

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)01-079-02