1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
1.1研究的意义
光质是植物生长发育重要的环境因子，对植物的形态建成、生理代谢、光周期反应、生长发育及果实品质有广泛的调节作用，而且还与糖信号和激素信号共同调节植物某些生长发育过程（李承志，2001；chyj,wudy.，2001）。对植物而言，光生物学主要关心的是波长200～800nm的辐射波，其中的可见光是一种具有特殊波长特性的、可传播的、互不相关的电磁辐射波的可见部分。可见光光谱在380nm到760nm之间，这种波长被植物机体分子吸收后，能够引起化学变化（李承志，2001；chyj,wudy.，2001；张华集，2002）。植物主要吸收波长610~720nm的红橙光和400~510nm的蓝紫光，通过将红、蓝等单色led光组合，可以形成对植物光合作用形态建成有效的光谱，可提高植物的光能利用率，有利于植物的生长发育。
目前在设施栽培内使用的主要人工光源是荧光灯，由于其光谱较宽、发热量大、能耗高，使其不适宜作为高密度工厂化育苗的最佳光源。而新型的人工光源二极管（light-emittingdiodes，leds）光谱较窄、结构紧凑，不仅能产生植物光合作用所需要的光谱还可以根据不同植物的需求调节光谱组合；led的冷光源性使其可以近距离照射植物，从而作为高密度立体架构栽培的光源提高土地利用率；led还具有体积小、重量轻、寿命长、能耗小的优点。随着led生产技术的提高及其价格的不断下降，led在植物工厂的应用受到世界各国的广泛关注（段奇珍、曲梅，2010）。
2. 研究的基本内容和问题
2.1研究的目标
①探究不同的红、蓝配比led对黄瓜幼苗生长的影响。
②根据不同红、蓝配比led对黄瓜幼苗生长的影响，评价得出适合黄瓜幼苗生长环境的适宜光环境。
3. 研究的方法与方案
3.1研究方法
分析幼苗发育的特征、形态指标（茎、叶、根参数）、生物量指标（总干样质量和分部位干样质量）、主要生理指标（根系活力、可溶性糖及蛋白质含量、色素含量）；计算并考察植株品质指标（壮苗指数、高/粗比和根/冠比等）。综合评价不同光谱能量分布对秧苗生长发育和品质指标的影响，筛选出多组光谱能量分布参数优化组合，掌握关键参数和规律。
光质选择及处理
光源：红光(R)、蓝光(B)、红光：蓝光11（RB1：1）、红光：蓝光31（RB3：1）、红光：蓝光13（RB1：3），荧光灯(CK)。
处理方法：光强均为300μmol(m2s)-1，白天温度控制在白天281℃,夜间在181℃,光照12h/d，相对湿度为60至80。除光质配比外，其他栽培管理条件基本保持一样。
材料的制备
以露丰黄瓜为试材。种子在20～25℃条件下催芽1-2天后即播种。采用盆钵育苗,育苗基质为淮安柴米河基质肥料有限公司提供的蔬菜栽培专用基质。待长至两叶一心时置于不同光质配比光照下培养，每种处理10株。当第六片真叶出现时开始测定。
测定项目与方法
形态及生长指标测定：茎粗、株高、根长、全株干、鲜重；。测定时对于各品种幼苗植株的样本，均采用随机取样，每次抽取3株。
生理指标测定：叶绿素用80丙酮或96乙醇提取测定；根系活力用TTC法测定；可溶性糖含量用蒽酮比色法测定。测定时对于各品种幼苗植株的样本，均采用随机取样，每种处理三次重复。
品质指标测定：淀粉的测定；可溶性蛋白的测定；Vc含量的测定；氨基酸的测定。
3.2技术路线：
3.3试验方案：
试验从2014年在南京农业大学农学院LED植物光源研究中心开始，以露丰黄瓜为试材。种子催芽后,于2014年11月播种,采用营养钵(8cm8cm)育苗,育苗基质为淮安柴米河基质肥料有限公司提供的蔬菜栽培专用基质。待长至二叶一心时置于不同光质配比光照下培养,每处理栽植10株,白天温度控制在25~30℃,夜间在15~20℃,光照12h/d。期间浇山崎营养液。生长过程中精细管理。
光源由南京农业大学农学院LED光学实验室研制，以荧光灯为对照，实验设置红光（R），蓝光（B），红蓝配比（R/B11、13、31）光共六个处理。调节光源与黄瓜的距离,使光强均为300μmol(m2s)-1。光照培养架为钢架结构,光源设于顶部,高度可调,外层为黑色遮光材料。每个光质均设3个重复,各光质随机排列。
在不同光质下培养25d后取样,植株用自来水冲洗干净,然后用蒸馏水冲洗数次,用吸水纸吸干水分,测定植株理化及品质等各项指标。各处理随机取样10株,各测定指标均重复3次。
试验设计
处理 | 光谱能量分布 | 峰值波长 λp(nm) | 波长半宽 Δλ(nm) | 光密度 (mol/m2s) |
CK | 荧光灯 | 380-750 | 20 | - |
B R | 100蓝光 100光 | 445 665 | 20 20 | 300 300 |
BR31 | 75蓝光25红光 | 665 445 | 20 | 300 |
BR11 | 50蓝光50红光 | 665 445 | 20 | 300 |
BR13 | 25蓝光75红光 | 665 445 | 20 | 300 |
试验品种：本研究所使用的黄瓜材料为露丰黄瓜。该品种为春秋露地专用品种。
试验在南京农业大学农学院AGRI-LED植物培育系统中进行，AGRI-LED植物培育系统是自行研制的可控环境植物生长系统。该系统已在本课题组所主持的863项目课题中得到成功应用。培养室（4.5m3m2.5m）具有可控通风、调温和隔热等特性，能够有效避免外界环境干扰，降低空调耗电量，保持一定清洁度，并能进行温度、湿度和CO2浓度的自动监测和调控。试验过程中，只有光谱能量分布不同，其它均保持一致，即：昼/夜温度为28℃/18℃、相对湿度为60--80、12h光照。
试验方法：
在幼苗生长发育的不同阶段，测定并计算如下指标数据：
秧苗形态指标（株高、茎粗等）、干物质量指标和生理生化指标（根系活力、可溶性糖及蛋白含量、色素等），计算出壮苗指数、比叶面积、高/粗比、根/冠比。
3.4可行性分析：
在试验过程中，我们有很好的试验环境：
植物工厂，能对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行控制。
仪器：实验室有各种测量指标所需要的仪器，比如离心机、万分之一天平，分光光度计、恒温箱等。
实验有专业老师的指导，试验设计重复，进行多次对比分析。
4. 研究创新点
应用的最先进的LED人造光源与空气加湿机，保证了实验的精确性，确保了无关变量不会试验产生影响。培养室具有可控通风、调温和隔热等特性，能够有效避免外界环境干扰，避免的大田实验种种未知的因素。
5. 研究计划与进展
4.1研究计划：
试验计划
2014年10月11月进行预实验
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