專利名稱：水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物栽培技術(shù)中的光照措施，尤指一種發(fā)光二極管在水稻根系環(huán)境中的光效應(yīng)，主要用于水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生，并針對鐵營養(yǎng)不足癥狀進(jìn)行發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)的方法。
背景技術(shù)：
在前一專利申請中，其題目為一種植物根系光照裝置及其方法，申請?zhí)枮?3150726.3，我們講述了發(fā)光二極管LED作為光源用于根系環(huán)境中的裝置，闡述了光照裝置的結(jié)構(gòu)和在番茄上應(yīng)用的方法，除了番茄外，該裝置在水稻上如何使用，如何區(qū)分發(fā)光二極管LED光對植物根系的直接影響和間接影響，如何觀察LED光在植物生理過程上的作用，這些問題都未見公開報道和深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足之處，本發(fā)明的主要目的旨在提供一種將發(fā)光二極管作為植物的光源材料，用發(fā)光二極管照射在水稻根系上，且不影響日光照射的一種水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)方法。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在根系環(huán)境中設(shè)置光源需解決以下幾個技術(shù)問題(1)需要無土栽培的環(huán)境，最好是水培環(huán)境；(2)光源在水中是穩(wěn)定的，自下往上能對整個根系照光而不是植物局部器官受光；(3)消除水中照光產(chǎn)生的熱效應(yīng)和可能產(chǎn)生的其它物理效應(yīng)；(4)能進(jìn)行不同顏色(波段)光的對比試驗(yàn)；(5)必要時消除因水中照光產(chǎn)生的有礙植物生長的生物等問題。
(6)要針對水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生，進(jìn)行發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)方法研究等技術(shù)問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該裝置包括淋滴頭、栽培盆體和光照系統(tǒng)、底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)及發(fā)光二極管植物根系光照裝置等，采用并聯(lián)兩套根系光照裝置的辦法，由一套循環(huán)水路和一套發(fā)光二極管光照系統(tǒng)并聯(lián)兩套根系光照裝置，構(gòu)成七組發(fā)光二極管LED并聯(lián)裝置的光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的根系光照裝置或?yàn)閱误w根系光照裝置或?yàn)殡p體并聯(lián)根系光照裝置等。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的單體根系光照裝置依次由淋滴頭、黑色蓋層、栽培盆體和光照系統(tǒng)、底盆蓋、定位圈套及底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)等各部件組成，其中淋滴頭的輸出與黑色蓋層的輸入相連接，黑色蓋層的輸出與栽培盆體和光照系統(tǒng)的輸入相連接，栽培盆體和光照系統(tǒng)的輸出與另一黑色蓋層的輸入相連接，另一黑色蓋層的輸出與底盆蓋的輸入相連接，底盆蓋的的輸出與定位圈套的輸入相連接，定位圈套的輸出與底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)的輸入相連接。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的雙體并聯(lián)根系光照裝置由一單體根系光照裝置和另一根系光照裝置等部件組成，其中另一根系光照裝置依次由淋滴頭、黑色蓋層、栽培盆體、底盆蓋、定位圈套及底盆等各部件組成，其淋滴頭的輸出與黑色蓋層的輸入相連接，黑色蓋層的輸出與栽培盆體的輸入相連接，栽培盆體的輸出與另一黑色蓋層的輸入相連接，另一黑色蓋層的輸出與底盆蓋的輸入相連接，底盆蓋的的輸出與定位圈套的輸入相連接，定位圈套的輸出與底盆的輸入相連接；在底盆上鑿2只大小一樣的管孔，一只通過上水管，另一只通過回水管，兩套裝置經(jīng)兩水管并聯(lián)在一起。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由七組發(fā)光二極管LED并聯(lián)裝置和單獨(dú)一套水循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置CK2及常規(guī)土培CK3等部件組成，其中單獨(dú)一套水循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置CK2分別與LED光處理的水對照；常規(guī)土培CK3與上述八組水培對照。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的七組發(fā)光二極管LED并聯(lián)裝置分別為LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1和單獨(dú)一組裝置CK2，七組實(shí)驗(yàn)由同一只燈光電源控制箱控制，后者連接定時器，8組裝置的潛水泵由另一只定時器控制的接線板控制，其中各CK1分別為各色LED光直接照射的對照，結(jié)果觀察到各種發(fā)光二極管LED光分解產(chǎn)生兩種光效應(yīng)直接的和隨水循環(huán)的間接光效應(yīng)。
一種水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)方法，該方法將LED發(fā)光二極管作為植物的光源材料，并在無土栽培或水培環(huán)境中直接光照根系，根據(jù)水培盆體結(jié)構(gòu)設(shè)計光板，環(huán)氧樹脂防水，然后沉入水中盆底由下向上對整個根系照光，其種植和培養(yǎng)的工作步驟是步驟1.選用栽培容器、制作發(fā)光二極管光板及根光照設(shè)施的安裝；
步驟2.精選品種；水稻滬旱4號，中晚熟品種；步驟3.選種發(fā)芽；用5％的食鹽水選種，再將種子浸入水中48小時，取出后，放入濕紗布內(nèi)在25℃下發(fā)芽；步驟4.播種選大小一致的種芽4粒，用濕巖棉包裹，放入小栽培缽中，再插入栽培盆缽的栽培孔中，每盆種3孔；CK3泥盆中也種3孔；種芽生長到2真葉時，每孔留3株，每盆有9株作為觀察對象；步驟5.營養(yǎng)液及LED光處理在播種后，各盆立即注滿營養(yǎng)液並開始循環(huán)流灌和照光，循環(huán)流灌時間是每天的5:30-18:30，LED照光時間是每天的6:00-18:00，與此同時地上部仍接受日光照射；步驟6.增加元素鐵，以螯合鐵形式供給元素鐵Fe的含量由開始時的1mg/L，逐漸增加到6mg/L達(dá)到葉片正常綠色，其它各元素都維持原營養(yǎng)液配方濃度；步驟7.實(shí)驗(yàn)結(jié)束營養(yǎng)液從培養(yǎng)開始到實(shí)驗(yàn)結(jié)束保持不變，只是每天補(bǔ)充消耗的部分，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束不更換新鮮溶液。
本發(fā)明用一套循環(huán)水路和一套LED光照系統(tǒng)并聯(lián)兩套根系光照裝置，總共構(gòu)成7種不同的LED光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，如LED-白/CK1(對照1)、LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1、LED-黃綠/CK1，另設(shè)沒有LED光的水系統(tǒng)CK2作為光處理水的對照，CK3土培作為標(biāo)準(zhǔn)對照，觀察到了LED光對水稻生長的影響及其實(shí)際意義。
特別配制的含硅(Si)9mg/L，鐵(Fe)1mg/L完全營養(yǎng)系統(tǒng)(PH5.5-6.5，EC約為0.75)作為LED-白/CK1等7種處理和CK2的營養(yǎng)介質(zhì)，發(fā)現(xiàn)所有處理系統(tǒng)的水稻都發(fā)生葉黃化的Fe不足饑餓癥，當(dāng)Fe元素增量達(dá)到6mg/L時，凡分別照LED光的處理(所有LED/CK1)的水稻葉片都轉(zhuǎn)黃為綠，恢復(fù)正常生長，唯有CK2(沒有LED光的單獨(dú)水系統(tǒng))不能恢復(fù)。實(shí)驗(yàn)證明LED照根對植物生長有質(zhì)的影響。
并聯(lián)兩套根系光照裝置的實(shí)驗(yàn)方法便利觀察LED光的直接作用和間接作用，在如LED-白/CK1等7種處理系統(tǒng)中，LED-白距根系近，表現(xiàn)的是光的直接作用和通過介質(zhì)傳導(dǎo)的間接作用，而并聯(lián)的CK1接受的是循環(huán)水帶來的LED-白的間接作用。LED-白/CK1兩組水稻葉片由黃轉(zhuǎn)綠的不同恢復(fù)情況真實(shí)揭露了LED-白等7種燈發(fā)出的兩種光的作用。如觀察到，LED-白等燈的兩種光都是水稻生長需要的；LED-紅等燈的間接影響好于直接作用；LED-綠等燈的直接影響好于間接作用。
本發(fā)明的有益效果是提供一種用發(fā)光二極管作為植物的光源材料，并安裝在植物的根系環(huán)境中，應(yīng)用在水稻根系環(huán)境中的光效應(yīng)，針對水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生，進(jìn)行發(fā)光二極管LED增進(jìn)鐵營養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水稻苗生長在含硅(Si)9mg/L，鐵(Fe)1mg/L的完全營養(yǎng)溶液中會發(fā)生鐵(Fe)饑餓的黃葉癥狀，隨著鐵(Fe)量增加到6mg/L，所有發(fā)光二極管LED光處理及其并聯(lián)的CK1都恢復(fù)正常生長，結(jié)果顯示發(fā)光二極管LED光照根系對水稻生長有質(zhì)的影響，并取得了有益的效果。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
附圖1是本發(fā)明根系光照裝置單體示意圖；附圖2是本發(fā)明根系光照裝置雙體并聯(lián)示意圖；附圖3是本發(fā)明的各種發(fā)光二極管LED光對水稻黃化葉片恢復(fù)的影響示意圖；附圖4是本發(fā)明的實(shí)施例LED-白/CK1系統(tǒng)樣品示意圖；其中LED-白并聯(lián)CK1共用同一循環(huán)水系統(tǒng)和光照系統(tǒng)，CK2是單獨(dú)水系統(tǒng)，CK3是泥盆栽培示意圖；附圖5是本發(fā)明的實(shí)施例LED-蘭/CK1系統(tǒng)樣品示意圖；附圖6是本發(fā)明的實(shí)施例LED-黃/CK1系統(tǒng)樣品示意圖；附圖7是本發(fā)明的實(shí)施例LED-綠/CK1系統(tǒng)樣品示意圖；附圖8是本發(fā)明的實(shí)施例LED-紅/CK1系統(tǒng)樣品示意圖；附圖9是本發(fā)明的實(shí)施例LED-紫/CK1系統(tǒng)樣品示意圖；附圖10是本發(fā)明的實(shí)施例LED-黃綠/CK1系統(tǒng)樣品示意圖；附圖中標(biāo)號說明1—淋滴頭；2—黑色蓋層；3—栽培盆體；4—底盆蓋；5—定位圈套；6—底盆；7—栽培盆體+光照系統(tǒng)；8—底盆+泵水循環(huán)系統(tǒng)；具體實(shí)施方式
請參閱附圖1、2所示，本發(fā)明的裝置發(fā)光二極管LED光照結(jié)構(gòu)同于前專利(申請?zhí)?3150726.3)說明，唯有一點(diǎn)改進(jìn)為，加上黑色蓋層2組成LED光照裝置，如圖1所示，以嚴(yán)防自然光干擾。
該裝置包括淋滴頭、栽培盆體和光照系統(tǒng)、底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)及發(fā)光二極管植物根系光照裝置等，采用并聯(lián)兩套根系光照裝置的辦法，由一套循環(huán)水路和一套發(fā)光二極管光照系統(tǒng)并聯(lián)兩套根系光照裝置，構(gòu)成七組發(fā)光二極管LED并聯(lián)裝置的光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的根系光照裝置或?yàn)閱误w根系光照裝置或?yàn)殡p體并聯(lián)根系光照裝置等。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的單體根系光照裝置依次由淋滴頭1、黑色蓋層2、栽培盆體和光照系統(tǒng)7、底盆蓋4、定位圈套5及底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)8等各部件組成，其中淋滴頭1的輸出與黑色蓋層2的輸入相連接，黑色蓋層2的輸出與栽培盆體和光照系統(tǒng)7的輸入相連接，栽培盆體和光照系統(tǒng)7的輸出與另一黑色蓋層2的輸入相連接，另一黑色蓋層2的輸出與底盆蓋4的輸入相連接，底盆蓋4的的輸出與定位圈套5的輸入相連接，定位圈套5的輸出與底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)8的輸入相連接。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的雙體并聯(lián)根系光照裝置由一單體根系光照裝置和另一根系光照裝置等部件組成，其中另一根系光照裝置依次由淋滴頭1、黑色蓋層2、栽培盆體3、底盆蓋4、定位圈套5及底盆6等各部件組成，其淋滴頭1的輸出與黑色蓋層2的輸入相連接，黑色蓋層2的輸出與栽培盆體3的輸入相連接，栽培盆體3的輸出與另一黑色蓋層2的輸入相連接，另一黑色蓋層2的輸出與底盆蓋4的輸入相連接，底盆蓋4的的輸出與定位圈套5的輸入相連接，定位圈套5的輸出與底盆6的輸入相連接；在底盆6上鑿2只大小一樣的管孔，一只通過上水管11，另一只通過回水管12，兩套裝置經(jīng)兩水管并聯(lián)在一起。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由七組發(fā)光二極管LED并聯(lián)裝置和單獨(dú)一套水循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置CK2及常規(guī)土培CK3等部件組成，其中單獨(dú)一套水循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置CK2分別與LED光處理的水對照；常規(guī)土培CK3與上述八組水培對照。
所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置的七組發(fā)光二極管LED并聯(lián)裝置分別為LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1和單獨(dú)一組裝置CK2，七組實(shí)驗(yàn)由同一只燈光電源控制箱控制，后者連接定時器，8組裝置的潛水泵由另一只定時器控制的接線板控制，其中各CK1分別為各色LED光直接照射的對照，結(jié)果觀察到各種發(fā)光二極管LED光分解產(chǎn)生兩種光效應(yīng)直接的和隨水循環(huán)的間接光效應(yīng)。
一種水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)方法，該方法將LED發(fā)光二極管作為植物的光源材料，并在無土栽培或水培環(huán)境中直接光照根系，根據(jù)水培盆體結(jié)構(gòu)設(shè)計光板，環(huán)氧樹脂防水，然后沉入水中盆底由下向上對整個根系照光，其種植和培養(yǎng)的工作步驟是步驟1.選用栽培容器、制作發(fā)光二極管光板及根光照設(shè)施的安裝；步驟2.精選品種；水稻滬旱4號，中晚熟品種；步驟3.選種發(fā)芽；用5％的食鹽水選種，再將種子浸入水中48小時，取出后，放入濕紗布內(nèi)在25℃下發(fā)芽；步驟4.播種選大小一致的種芽4粒，用濕巖棉包裹，放入小栽培缽中，再插入栽培盆缽(3)的栽培孔中，每盆種3孔；CK3泥盆中也種3孔；種芽生長到2真葉時，每孔留3株，每盆有9株作為觀察對象；步驟5.營養(yǎng)液及LED光處理在播種后，各盆立即注滿營養(yǎng)液並開始循環(huán)流灌和照光，循環(huán)流灌時間是每天的5:30-18:30，LED照光時間是每天的6:00-18:00，與此同時地上部仍接受日光照射；步驟6.增加元素鐵，以螯合鐵形式供給元素鐵Fe的含量由開始時的1mg/L，逐漸增加到6mg/L達(dá)到葉片正常綠色，其它各元素都維持原營養(yǎng)液配方濃度；步驟7.實(shí)驗(yàn)結(jié)束營養(yǎng)液從培養(yǎng)開始到實(shí)驗(yàn)結(jié)束保持不變，只是每天補(bǔ)充消耗的部分，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束不更換新鮮溶液。
本發(fā)明的具體實(shí)施例詳述如下1)、選單子葉植物水稻作為實(shí)驗(yàn)材料，做7種光源處理，有LED-白、LED-蘭、LED-綠、LED-紫、LED-紅、LED-黃和LED-黃綠；2)、采用并聯(lián)兩套根系光照裝置的辦法，發(fā)現(xiàn)LED光在生長水稻的溶液中分解產(chǎn)生兩部分光的功能，一種是光源與水稻根系在同一盆缽中，根系接受光的直接照射和通過液體介質(zhì)的傳導(dǎo)影響；另一部分光的作用隨水循環(huán)到另一套裝置中作用于水稻根系，顯示光的間接作用；這一重要結(jié)果，為廣泛應(yīng)用LED光于植物栽培指明了方向；3)、水稻生長在含元素硅(Si)9mg/L，鐵(Fe)1mg/L的完全營養(yǎng)液中5天，發(fā)生了葉色黃化的Fe饑餓癥，在逐步補(bǔ)充Fe元素于各光照實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中達(dá)到6mg/L時，凡有LED光處理者，葉黃化現(xiàn)象逐漸轉(zhuǎn)綠至正常，而無LED光的對照CK2仍保持黃化癥狀，表明LED光在增進(jìn)Fe營養(yǎng)上有重要的生物學(xué)意義；如圖2所示，兩套單獨(dú)的裝置(A、B)在底盆并聯(lián)，以共用裝置(A)中的一套水循環(huán)系統(tǒng)和光照系統(tǒng)，圖2的上水道11，下水道或回水道12表明，生長在裝置(A)栽培盆缽上的水稻距光源近，受到LED光的直接和間接的雙重影響，而生長在裝置(B)栽培盆缽上的水稻(CK1即對照1)只受到隨水循環(huán)的LED光的間接影響；用自來水特別配制水稻完全營養(yǎng)液(硝酸鈣0.23g/L，磷酸二氫鉀0.09g/L，硫酸銨0.13g/L，硫酸鎂0.65g/L，螯合鐵1mg/L，硅9mg/L，其它微量元素適量，PH5.5-6.5)。
根系的光照裝置，如圖1所示，裝置組成及LED光板的制作和安裝祥見前專利(申請?zhí)?3150726.3)說明，唯一一點(diǎn)改進(jìn)的地方是增加了黑色蓋層，按照栽培盆缽上表面的形狀剪裁略大的黑色塑料薄膜，重疊4層，並在其上制做栽培孔、淋滴頭引水管小孔、及中軸管道孔，再用于組裝(圖1)；底盆上的黑色蓋層應(yīng)按照組裝后底盆裸露部分的樣式制做，材料也是重疊4層的黑色塑料薄膜。兩件黑色蓋層有效防止自然光干擾。
裝置的并聯(lián)圖，如圖2所示，在底盆上鑿2只大小一樣的管孔，一只通過上水管，另一只通過回水管，兩套裝置經(jīng)兩水管并聯(lián)一起(圖2)，本工作中共有7組并聯(lián)裝置，分別是LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1和單獨(dú)一組裝置CK2(對照2)；7組實(shí)驗(yàn)由同一只燈光電源控制箱控制(專利申請?zhí)?3150726.3)，后者連接定時器，8組裝置的潛水泵由另一只定時器控制的接線板控制(專利申請?zhí)?3150726.3)。
實(shí)驗(yàn)共有9組在7組實(shí)驗(yàn)的并聯(lián)裝置如LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1和LED-黃/CK1中
各CK1分別為各色LED光直接照射的對照；CK2(對照2)為單獨(dú)一套水循環(huán)實(shí)驗(yàn)，分別與LED光處理的水對照；CK3(對照3)為常規(guī)土培，與上面8組水培對照。
種植和培養(yǎng)(04年5月29日-9月10日在非自控日光玻璃房內(nèi)實(shí)施)品種，水稻滬旱4號，中晚熟品種。精選后，再用5％的食鹽水選種，再將種浸入水中48小時，取出后，放入濕紗布內(nèi)在25℃下發(fā)芽。
播種，選大小一致的種芽4粒，用濕巖棉包裹，放入小栽培缽中，再插入栽培盆缽的栽培孔中，每盆種3孔。CK3泥盆中也種3孔。種芽生長到2真葉時，每孔留3株，每盆有9株作為觀察對象。營養(yǎng)液及LED光處理，在播種后，各盆立即注滿營養(yǎng)液並開始循環(huán)流灌和照光。循環(huán)流灌時間是每天的5:30-18:30，LED照光時間是每天的6:00-18:00，與此同時地上部仍接受日光照射。
營養(yǎng)液從培養(yǎng)開始到實(shí)驗(yàn)結(jié)束保持不變，只是每天補(bǔ)充消耗的部分，而元素鐵(Fe)的含量由開始時的1mg/L，逐漸增加到6mg/L達(dá)到葉片正常綠色，其它各元素都維持原營養(yǎng)液配方濃度。直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束不更換新鮮溶液。
請參閱附圖3所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析情況(1)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到各處理系統(tǒng)中植株葉色有不同的表現(xiàn)，如圖3所示各組LED(白、紅、綠、黃、黃綠、紫和蘭共7種)光處理及其CK1的黃化葉片當(dāng)溶液中的Fe積累達(dá)到6mg/L時都能轉(zhuǎn)為綠葉，並達(dá)到土培CK3植株葉片的正常綠色。但是根系環(huán)境中沒有LED光的CK2，雖其它條件相同，並有強(qiáng)烈的日照地上部也不能恢復(fù)正常，該處理至生長結(jié)束一直保持淡黃的葉色，結(jié)果證明根部LED光在克服水稻因Fe不足引起的生理障礙上有突出生理作用。CK3(泥土栽培)不補(bǔ)充Fe自始至終正常生長。
通常水培水稻只要Fe1.5mg/L即可正常生長，我們用3mg/L的Fe溶液培養(yǎng)水稻苗時，沒有缺Fe癥出現(xiàn)。也許本實(shí)驗(yàn)溶液中的高Si(9mg/L)含量和LED光處理共同提高了水稻對Fe的需要量。
實(shí)驗(yàn)過程正是夏季，非自控玻璃溫室內(nèi)日照強(qiáng)，氣溫高40℃以上，盆中營養(yǎng)液溫度也常在40℃上下，各組處理在玻璃溫室內(nèi)處在相同環(huán)境(光溫分布資料省略)下，環(huán)境條件不會造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果差別。
請參閱附圖4、5、6、7所示；(2)對水稻生長47天結(jié)果的分析水稻轉(zhuǎn)綠后各LED光持續(xù)處理至47天，水稻生長發(fā)生不同情況一種是如LED-白/CK1，如圖4所示；LED-蘭/CK1，如圖5所示；LED-黃/CK1，如圖6所示；和LED-綠/CK1，如圖7所示的表現(xiàn)，除植株下部老葉由于黃化時間長衰老嚴(yán)重不能恢復(fù)外，上部新生葉都表現(xiàn)像CK3(泥盆栽培)一樣正常，唯沒有LED光的CK2植株葉片仍為黃色，生長也緩慢。
相同系統(tǒng)中的LED和CK1的水稻也有不同表現(xiàn)，LED盆上的植株根系距LED燈最近，植株接受光的直接照射和通過水傳遞的雙重影響，而CK1盆上的植株受到的是循環(huán)水帶來的光影響，但LED和CK1兩組水稻同時轉(zhuǎn)黃為綠，說明LED-白、LED-蘭、LED-黃和LED-綠發(fā)出的光包含兩種為水稻生長所需要的光成份，這兩種光對植物生長都是有益的。
請參閱附圖8、9、10所示，另一種情況是，LED-紅/CK1、LED-紫/CK1和LED-黃綠/CK1三系統(tǒng)表現(xiàn)的情形(圖8、圖9和圖10)，距LED燈最近的植株后來生長沒有遠(yuǎn)端植株(CK1)好，表現(xiàn)植株矮小，葉片發(fā)黃，甚至不如CK2一直未恢復(fù)正常的植株生長好。這一情況與其早期恢復(fù)的情況(圖1)比較，說明距光源近，植株長受到高劑量LED光照射的傷害作用。
(3)對水稻生長后期結(jié)果的分析在長100天的栽培過程中，每天補(bǔ)充營養(yǎng)液，從不更換新鮮液，根部每天LED光照12小時，和地上部日照同步，夏季日照很強(qiáng)，溫室氣溫和水溫有時高達(dá)40℃以上，再加上卷葉蟲和稻螟蟲的傷害等不利條件迫使實(shí)驗(yàn)在9月10日結(jié)束。在這種不利環(huán)境條件下，LED光作為一種對照因子仍然顯出明顯影響，在7種LED光的處理中，只有LED-紫/CK1和LED-紅/CK1兩處理沒有抽穗外，其它處理都能生長到抽穗開花階段，故仍有估評LED光的實(shí)際意義的價值(表1)。
表1 根系照LED光對水稻生長后期的影響

表1中，CK2(水培，無LED光)本是各LED光照的正常比較對照，但由于其從實(shí)驗(yàn)開始到結(jié)束一直處于Fe營養(yǎng)不足的生理障礙中，單株干重很低，又不能抽穗，所以已沒有可比性。土栽培與水培的根系環(huán)境差別很大也不是通常的比較方法。如果以水培的結(jié)果與土培栽培結(jié)果比較，更能觀察到LED光照根的實(shí)際意義。LED-白/CK1中LED-白的總蘗數(shù)提高64％，總穗數(shù)高64％，單株干重(以種苗數(shù)計)6.3克接近CK3的6.4克。該處理中的CK1的總蘗數(shù)提高52％，總穗數(shù)高64％，單株干重為5.6克，不及LED-白的6.3克和CK3的6.4克，說明LED-白的間接光效應(yīng)不如LED-白的直接加間接光效果好，但LED-白發(fā)出的光都是有效光。如果考慮LED-白/CK1在生長的早期有25天的Fe營養(yǎng)不足的生理障礙影響(圖3)，可以認(rèn)為LED-白是一種光效率很高的根系光照光源。
LED-蘭/CK1和LED-紅/CK1兩處理有一共同點(diǎn)，LED-蘭和LED-紅的直接(含間接)光照效應(yīng)都不如CK3，但其間接效應(yīng)都好于CK3，如CK1(蘭)的總蘗數(shù)提高92％，單株干重接近CK3，總穗數(shù)等于CK3的。CK1(紅)的總蘗數(shù)提高了1倍，單株干重高了25％，抽穗顯著延遲。同樣考慮兩者在生長早期被延遲的影響(圖3)，CK1(蘭)和CK1(紅)生長都明顯好于CK3。CK1(蘭)和CK1(紅)的間接光效應(yīng)，為在生產(chǎn)上的應(yīng)用指明了方向。該處理的LED-蘭和LED-紅距植株近的有害影響更加嚴(yán)重。
一般認(rèn)為綠光不被植物利用，在我們的實(shí)驗(yàn)中觀察到LED-綠/CK1處理同樣表現(xiàn)出轉(zhuǎn)化水稻黃葉為綠葉的功能(圖3)，在水稻生長后期，LED-綠處理的水稻總蘗數(shù)提高36％，總穗數(shù)提高64％，單株干重為5.7克，考慮到本處理在生長早期的黃化影響(圖3)，可以認(rèn)為LED-綠的光效應(yīng)同樣是明顯的。但其CK1的表現(xiàn)不如LED-綠。
經(jīng)改變和并聯(lián)的一種植物的根系照光裝置及方法(申請?zhí)?3150726.3)用于實(shí)驗(yàn)發(fā)光二極管(LED-白、LED-蘭、LED-綠、LED-紫、LED-紅、LED-黃和LED-黃綠)對水稻根系照光。
發(fā)現(xiàn)水稻苗生長在含硅(Si)9mg/L，鐵(Fe)1mg/L的完全營養(yǎng)溶液中會發(fā)生Fe饑餓的黃葉癥狀，隨著Fe量增加到6mg/L(生長25天)，所有LED光處理及其并聯(lián)的CK1(對照1)都恢復(fù)正常生長，但沒有LED光的CK2(對照2，生長于相同營養(yǎng)液的單獨(dú)水培系統(tǒng)中)雖在強(qiáng)日光下生長了100天也不能恢復(fù)正常生長，結(jié)果顯示LED光照根系對水稻生長有質(zhì)的影響。
并聯(lián)的植物的根系照光裝置及方法顯示，LED光在水稻營養(yǎng)液系統(tǒng)中會分解產(chǎn)生兩種光影響，一種是距光源近，表現(xiàn)的是光直接和通過營養(yǎng)介質(zhì)傳遞的雙重影響；另一種是隨溶液循環(huán)傳遞的而影響根系的純間接作用。兩種光的作用在不同LED上表現(xiàn)不同，如LED-白等燈的兩種光都是水稻生長需要的；LED-紅等燈的間接影響好于直接作用；LED-綠等燈的直接影響好于間接作用。
實(shí)驗(yàn)顯示實(shí)際意義，LED-白/CK1的總蘗數(shù)、總穗數(shù)分別比CK3(土培)提高64％/52％，64％/64％，單株干重(含分蘗數(shù))都接近CK3處理。LED-蘭/CK1和LED-紅/CK1中的CK1，即CK1(蘭)和CK1(紅)間接接受光影響者，CK1(蘭)的總蘗數(shù)提高92％，總穗數(shù)和單株干重(含蘗數(shù))都與CK3(土培)持平，CK1(紅)的總蘗數(shù)提高1倍，單株干重(含蘗數(shù))提高25％。一般認(rèn)為綠光不被植物利用，但在LED-綠/CK1的處理中LED-綠直至100天還保較好生長，其總蘗數(shù)提高36％，總穗數(shù)高18％，單株干重接近CK3。水稻水培的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中不少項(xiàng)目接近或超過土培的結(jié)果說明LED光照根有明顯實(shí)際意義。
LED照根表現(xiàn)實(shí)際意義，LED-白/CK1處理系統(tǒng)比土栽培的水稻的總蘗數(shù)分別提高64％和52％，總穗數(shù)分別提高64％，全株干重分別是6.3和5.6克接近于土培。LED-紅/CK1和LED-蘭/CK1兩處理中的CK1(紅)和CK1(蘭)的總蘗數(shù)分別提高1倍和92％，單株干重提高25％和持平。在LED-綠/CK1中LED-綠顯示好的結(jié)果，水稻總蘗數(shù)提高36％，總穗數(shù)提高64％，單株干重為5.7克。因?yàn)楦鱈ED開始處理的25天中有過黃化階段，而土培沒有，所以LED光的總體處理效果很明顯。
權(quán)利要求
1.一種水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置，該裝置包括淋滴頭、栽培盆體和光照系統(tǒng)、底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)及發(fā)光二極管植物根系光照裝置，其特征在于由一套循環(huán)水路和一套發(fā)光二極管光照系統(tǒng)并聯(lián)兩套根系光照裝置，構(gòu)成七組發(fā)光二極管LED并聯(lián)裝置的光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置，其特征在于所述的根系光照裝置或?yàn)閱误w根系光照裝置或?yàn)殡p體并聯(lián)根系光照裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置，其特征在于所述的單體根系光照裝置依次由淋滴頭(1)、黑色蓋層(2)、栽培盆體和光照系統(tǒng)(7)、底盆蓋(4)、定位圈套(5)及底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)(8)各部件組成，其中淋滴頭(1)的輸出與黑色蓋層(2)的輸入相連接，黑色蓋層(2)的輸出與栽培盆體和光照系統(tǒng)(7)的輸入相連接，栽培盆體和光照系統(tǒng)(7)的輸出與另一黑色蓋層(2)的輸入相連接，另一黑色蓋層(2)的輸出與底盆蓋(4)的輸入相連接，底盆蓋(4)的的輸出與定位圈套(5)的輸入相連接，定位圈套(5)的輸出與底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)(8)的輸入相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置，其特征在于所述的雙體并聯(lián)根系光照裝置由一單體根系光照裝置和另一根系光照裝置組成，其中另一根系光照裝置依次由淋滴頭(1)、黑色蓋層(2)、栽培盆體(3)、底盆蓋(4)、定位圈套(5)及底盆(6)各部件組成，其淋滴頭(1)的輸出與黑色蓋層(2)的輸入相連接，黑色蓋層(2)的輸出與栽培盆體(3)的輸入相連接，栽培盆體(3)的輸出與另一黑色蓋層(2)的輸入相連接，另一黑色蓋層(2)的輸出與底盆蓋(4)的輸入相連接，底盆蓋(4)的的輸出與定位圈套(5)的輸入相連接，定位圈套(5)的輸出與底盆(6)的輸入相連接；在底盆(6)上鑿2只大小一樣的管孔，一只通過上水管(11)，另一只通過回水管(12)，兩套裝置經(jīng)兩水管并聯(lián)在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置，其特征在于所述的光實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由七組發(fā)光二極管LED并聯(lián)裝置和單獨(dú)一套水循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置CK2及常規(guī)土培CK3組成，其中單獨(dú)一套水循環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置CK2分別與LED光處理的水對照；常規(guī)土培CK3與上述八組水培對照。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)裝置，其特征在于所述的七組發(fā)光二極管LED并聯(lián)裝置分別為LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1，并由同一只燈光電源控制箱控制，其中觀察到各種發(fā)光二極管LED光分解產(chǎn)生兩種光效應(yīng)。各CK1分別為各色LED光直接照射的對照，觀察到各種發(fā)光二極管LED光分解產(chǎn)生兩種光效應(yīng)直接的和隨水循環(huán)的間接光效應(yīng)。
7.一種水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)方法，其特征在于將LED發(fā)光二極管作為植物的光源材料，并在無土栽培或水培環(huán)境中直接光照根系，根據(jù)水培盆體結(jié)構(gòu)設(shè)計光板，環(huán)氧樹脂防水，然后沉入水中盆底由下向上對整個根系照光，其種植和培養(yǎng)的工作步驟是步驟1.選用栽培容器、制作發(fā)光二極管光板及根光照設(shè)施的安裝；步驟2.精選品種；水稻滬旱4號，中晚熟品種；步驟3.選種發(fā)芽；用5％的食鹽水選種，再將種子浸入水中48小時，取出后，放入濕紗布內(nèi)在25℃下發(fā)芽；步驟4.播種選大小一致的種芽4粒，用濕巖棉包裹，放入小栽培缽中，再插入栽培盆缽(3)的栽培孔中，每盆種3孔；CK3泥盆中也種3孔；種芽生長到2真葉時，每孔留3株，每盆有9株作為觀察對象；步驟5.營養(yǎng)液及LED光處理在播種后，各盆立即注滿營養(yǎng)液並開始循環(huán)流灌和照光，循環(huán)流灌時間是每天的5:30-18:30，LED照光時間是每天的6:00-18:00，與此同時地上部仍接受日光照射；步驟6.增加元素鐵，以螯合鐵形式供給元素鐵Fe的含量由開始時的1mg/L，逐漸增加到6mg/L達(dá)到葉片正常綠色，其它各元素都維持原營養(yǎng)液配方濃度；步驟7.實(shí)驗(yàn)結(jié)束營養(yǎng)液從培養(yǎng)開始到實(shí)驗(yàn)結(jié)束保持不變，只是每天補(bǔ)充消耗的部分，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束不更換新鮮溶液。
全文摘要
一種涉及植物栽培技術(shù)中的光照措施，尤指一種發(fā)光二極管在水稻根系環(huán)境中的光效應(yīng)的水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生及發(fā)光二極管增進(jìn)鐵營養(yǎng)方法，主要解決水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生情況。該裝置由淋滴頭、底盆和泵水循環(huán)系統(tǒng)及發(fā)光二極管植物根系光照裝置等組成，由一套循環(huán)水路和一套發(fā)光二極管光照系統(tǒng)并聯(lián)兩套根系光照裝置構(gòu)成。該種植和培養(yǎng)的方法是將LED發(fā)光二極管作為植物的光源材料，根據(jù)水培盆體結(jié)構(gòu)設(shè)計光板，環(huán)氧樹脂防水，然后沉入水中盆底由下向上對整個根系照光。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)針對水稻鐵營養(yǎng)不足癥狀的發(fā)生，進(jìn)行發(fā)光二極管LED增進(jìn)鐵營養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示發(fā)光二極管LED光照根系對水稻生長有質(zhì)的影響，并取得了有益的效果。
文檔編號A01G7/00GK1656874SQ20051002410
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者李止正, 陳金星 申請人:中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院