组培箱微环境中光及CO_2调控的研究

【摘要】： 采用新型组培设施及先进的组培微环境调控技术，是实现组培育苗自动化、工厂化、规模化的必要途径。然而组培微环境中各种因子对组培苗生长发育的影响目前还不是很清楚，相关的环境调控系统亟待开发。为了研究组培微环境中光照因子(光质、光强)对组培苗生长发育的影响，本研究采用LED光源作为新型组培光源，开发了一套基于单片机的组培箱微环境中光控制系统，该系统能使组培箱中光质(红、蓝、白)、光强(白光0～196μmol m~(-2) S~(-1)，红、蓝光0～112μmol m~(-2) S~(-1))调控到设定范围。 本研究设计了作为组培光源的LED光源板，并对LED光源作为组培光源进行了特性分析，同时与普通日光灯光源进行了光源效果的对比研究；通过试验模拟出了LED光源板光强与电压的关系曲线；设计了以单片机为控制核心的组培箱微生态环境中光及CO_2控制系统，并开发了光控制系统。通过人机交互界面将设定的光强、光质传递给控制器，控制系统将自动调节组培箱内光强、光质；通过实验研究了调节光照对组培苗生长发育的影响。 结果表明：LED光源作为组培光源比传统日光灯具有强大的优势，LED光源处理后的组培苗比普通日光灯处理的具有更好的光合自养能力；光质、光强控制完全可行：诸葛菜和红叶石楠组培苗CO_2交换速率最高的均为蓝光LED，分别达到-21.10nmol／Min／g和-14.30nmol／Min／g。三种LED光源处理下的组培苗叶绿素含量也都比传统组培的日光灯处理下要高。同时，诸葛菜组培苗的碳酸酐酶活性要远强于红叶石楠组培苗，其中，蓝光LED处理的诸葛菜组培苗的碳酸酐酶活性最强，达到227.46FWU／gFW。光强的影响试验表明：诸葛菜和红叶石楠组培苗的CO_2交换速率和实际光合速率都是随着光强的增强而增高，在光强相同的情况下，诸葛菜组培苗的实际光合速率都要高于红叶石楠组培苗。