一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法与流程

本发明涉及一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法；属于农业种植技术领域。

背景技术：

迷迭香，唇形科灌木。性喜温暖气候，原产欧洲地区和非洲北部地中海沿岸。迷迭香的花和叶子中能提取具有优良抗氧化性的抗氧化剂和迷迭香精油。迷迭香抗氧化剂。广泛用于医药、油炸食品、富油食品及各类油脂的保鲜保质；而迷迭香香精则用于香料、空气清新剂、驱蚁剂以及杀菌、杀虫等日用化工业。

迷迭香性喜温暖气候，但在中国台湾平地高温期生长缓慢，冬季没有寒流的气温较适合它的生长，水分供应方面由于迷迭香叶片本身就属于革质，较能耐旱，因此栽种的土壤以富含砂质使能排水良好较有利于生长发育，值得注意的是迷迭香生长缓慢，因此再生能力不强。

由于迷迭香这些特质，它对光强度和日照时数有比较苛刻的要求，采用合适的光照条件能使该植物在较短时间内收获到较高质量的生物质。在自然环境中光照条件难以得到控制，而采用人工光型植物工厂栽培迷迭香使上述要求成为可能。

目前迷迭香的人工培育都是采用在自然环境下进行种子繁殖和扦插繁殖。其中种子繁殖出芽率低，仅达到10％-20％的出芽率。扦插繁殖对季节的要求强，躲在冬季及早春进行。而在人工光型植物工厂栽培迷迭香可以克服这些问题，LED光源可使得种子发芽率提升至80％以上，对季节也不再有特殊要求。

技术实现要素：

本发明旨在采用一种可控制的光照条件的LED灯作为光源，并协同控制其他条件因子的半封闭式的人工光型植物工厂，实现迷迭香在人工严格控制条件下短时间、大规模栽培的技术。本发明中所有的栽培技术均在半封闭式的室内进行，完全不受季节和气候条件的影响。

在本发明中，主要通过对光质、光强和光周期的严格控制从而控制迷迭香的生长速度和生理活动，增加植株体内类黄酮、鼠尾草酸和鼠尾草酚的含量，使栽培的迷迭香更加符合药用的需要，提高人工栽培所得到的迷迭香的药用价值。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，从迷迭香种子萌动开始或迷迭香组织培养再分化生芽生根至植株长成，按迷迭香生长过程分为发芽期、小苗期、炼苗期、袋苗期和成熟期五个生长阶段；五个阶段采用不同的光照条件，促进迷迭香生长；所述光照条件包括：光源光谱发射峰数量、发射峰所处位置波长、半高宽、相对高度，光照强度，每天光照时间。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，迷迭香生长过程的发芽期、小苗期、炼苗期、袋苗期和成熟期五个生长阶段所采用的光源光谱发射峰数量为3个；第一个发射峰所处位置波长为430-490nm，发射峰半高宽为15-30nm，发射峰相对高度为0.2-0.7；第二个发射峰所处位置波长为565-650nm，发射峰半高宽为25-55nm，发射峰相对高度为0.2-1.0；第三个发射峰所处位置波长为620-730nm，发射峰半高宽为10-50nm，发射峰相对高度为0.1-1.0，第三个发射峰所处位置波长大于第二个发射峰所处位置波长；光照强度30-80μmol/m²/s；每天光照时间：6-14h。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，迷迭香生长过程的发芽期、小苗期、炼苗期、袋苗期和成熟期五个生长阶段的光源光谱均包含三个发射峰；光照参数为：

发芽期

第一个发射峰位于440-480nm处，相对高度0.2-0.4，半高宽20-30nm；

第二个发射峰位于565-570nm处，相对高度0.9-1.0，半高宽30-50nm；

第三个发射峰位于700-730nm处，相对高度0.1-0.2，半高宽15-20nm；光照强度：30-40μmol/m²/s；每天光照时间：6-12小时、优选为10-12小时、进一步优选为12h；

小苗期

第一个发射峰位于440-480nm处，相对高度0.4-0.6，半高宽15-20nm；

第二个发射峰位于590-650nm处，相对高度0.9-1.0，半高宽40-50nm；

第三个发射峰位于620-640nm处，相对高度0.2-0.3，半高宽30-50nm；

光照强度：40-80μmol/m²/s；每天光照时间：6-12小时、优选为8-10小时、进一步优选为8h；

炼苗期

第一个发射位于440-480nm处，相对高度0.4-0.6，半高宽15-20nm；

第二个发射峰位于580-590nm处，相对高度0.2-0.3，半高宽25-45nm；

第三个发射峰位于620-640nm处，相对高度0.9-0.1，半高宽30-50nm；

光照强度：60-90μmol/m²/s；每天光照时间：6-12小时、优选为8-10小时、进一步优选为10h；

袋苗期

第一个发射峰位于440-480nm处，相对高度0.4-0.7，半高宽15-30nm；

第二个发射峰位于590-650nm处，相对高度0.7-1.0，半高宽30-50nm；

第三个发射峰位于700-730nm处，相对高度0.2-0.4，半高宽15-20nm；

光照强度：60-80μmol/m²/s；每天光照时间：6-12小时、优选为8-10小时、进一步优选为10h：

成熟期

第一个发射峰位于440-480nm处，相对高度0.4-0.7，半高宽15-30nm；

第二个发射峰位于590-650nm处，相对高度0.7-1.0，半高宽30-50nm；

第三个发射峰位于700-730nm处，相对高度0.2-0.4，半高宽15-20nm；

光照强度：60-80μmol/m²/s；每天光照时间：8-16小时、优选为10-14小时、进一步优选为14h。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，迷迭香生长过程的发芽期、小苗期、炼苗期、袋苗期和成熟期五个生长阶段的光源均采用可调整光谱的LED植物生长灯。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，迷迭香生长过程的发芽期、小苗期、炼苗期、袋苗期和成熟期五个生长阶段，迷迭香生长环境温度为：

发芽期的温度要求为：光照期间于20～24℃，黑暗条件下18-20℃；

小苗期和炼苗期的温度要求为：光照期间20-25℃，黑暗条件下14-22℃；

袋苗期的温度要求为：光照期间26-30℃，黑暗条件下22-26℃；

成熟期的温度要求为：光照期间26-30℃，黑暗条件下5-12℃。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，迷迭香生长过程中发芽期、小苗期、炼苗期、袋苗期和成熟期五个生长阶段的环境湿度为：

发芽期的湿度要求为70％-75％

小苗期的湿度要求为60％-75％，

炼苗期湿度要求为70％-80％，

袋苗期的湿度要求为60-70％，

成熟期的湿度要求为65％-75％。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，从迷迭香种子萌动开始至至植株长成的发芽期、小苗期、炼苗期、袋苗期和成熟期五个生长阶段；这五阶段的划分为：

发芽期

发芽期即迷迭香种子萌动发芽或迷迭香组织培养再分化生芽生根，具有1-2枚针叶止，为期15-25天；

小苗期

小苗期从发芽期结束时开始，至植株高4-5cm，具有3-4枚真叶时止，为期40-60天；

炼苗期

炼苗期从小苗期结束时开始炼苗至移入育苗袋结束，为期8-12天、优选为10天；

袋苗期

袋苗期从炼苗期结束开始，至植株高10-15cm时止，为期50-60天；

成熟期

成熟期即袋苗期后可种植至植株长成。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，迷迭香生长过程中；

小苗期的施肥制度为：从发芽期结束后的第20-30天开始小苗期的施肥；所述小苗期的施肥是每7-10天施浓度为0.8-1.2g/L优选为1.0g/L的复合肥水溶液。小苗期施肥时，优选用肥料将土壤覆盖。

炼苗期的施肥制度为：在小苗期结束的第4-6天、优选为第5天施炼苗期所需肥料；所述施炼苗期所需肥料是浓度为4-6g/L的复合肥水溶液。

炼苗期的灭菌制度为：在小苗期结束的第6-8天、优选为第7天喷洒一次灭菌药。炼苗期施肥时，优选用肥料将土壤覆盖

袋苗期的施肥制度为：在炼苗期结束后的第8-12天、优选为第10天开始首次袋苗期的施肥，首次袋苗期的施肥后，每隔7-10天施肥一次；袋苗期所施肥料是浓度为4-6g/L、优选为4.5-5.5g/L的复合肥水溶液。用肥料将土壤覆盖。成熟期用高钾冲施肥与水以1∶250的比例冲施或泼施。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，小苗期每次施肥后立即用清水淋洗苗木叶片。小苗期每次施肥后要立即用清水淋洗苗木叶片以免产生肥害。

本发明一种迷迭香在人工光型植物工厂中的栽培方法，栽培所用基质包括至少两层结构；所述基质选自1号基质、2号基质、3号基质、4号基质、5号基质、6号基质中的至少一种；所述1号基质的上层为炭土、下层为珍珠岩，所述2号基质上层为草灰、下层为河沙土，3号基质为沙质壤土，4号基质的上层为珍珠岩、下层为河沙土，5号基质上层为泥炭土下层为黄土，6号基质上层为泥炭土下层为河沙土组成混合物；

栽培所用基质呈微酸性，其pH值为5.5-6.5。

栽培迷迭香所用的基质采用多层不同性质的基质材料结合的方法，能够有效增加基质的透风性，防止根系因缺氧造成的腐烂，同时也有利于水分的充分渗透，保持基质的微碱性，有利于植株的生长发育。

原理和优势

本发明在迷迭香不同生长时期提供不同的光源，其目的是在其不同生长时期合理调控生长，增加其体内药用功能成分的含量，具体说明如下：

发芽期：发芽期对迷迭香的要求在于种子可以顺利发芽。通过优化使用波长为440-480nm的光促进蛋白质、酶等物质的合成，同时适当加波长为700-730nm的光适当提高其激素水平，主要以波长为565-570nm的光促进其碳水化合物的合成以提供其生长发育所需要的能量。

小苗期：小苗期的要求是能快速分裂分化，快速增长，通过波长为440-480nm的光促进蛋白质、酶等物质的合成，同时适当加波长为620-640nm的光适当提高其激素水平，主要以波长为590-650nm的光促进其碳水化合物的合成以提供其生长发育所需要的能量。小苗期时植株较为脆弱，不能有太强的蒸腾作用，因此设定温度相比其他生长阶段较低，温差稍小，相对湿度较大。有利于植株的生长发育。

炼苗期：炼苗期光源与小苗期基本一致，因为炼苗的目的在于提高植株光合作用的能力、使植株苗强壮。

袋苗期：相较前三个时期，袋苗期提高了波长为700-730nm的光强，降低了波长为440-480nm的光强，其目的是促进植株体内多糖合成，在袋苗期内最大程度上提高植株鲜重，为植株的收获期定型。袋苗期以后光照期间26℃-30℃，黑暗条件下22℃-26℃，相对湿度控制在60％-70％，能够有效促使植物的横向生长。

成熟期：成熟期增加波长为440-480nm的光强，减少波长为590-650nm的光强，其目的是促进植株内蛋白质和类黄酮的合成，以提高氨基酸等蛋白质类功能成分和类黄酮在植株内的含量。成熟期增大温差可抑制植株的呼吸作用，植株内的有效功能成分能够得到最大程度上的保留。

本发明根据实验过程中，迷迭香的生长进行了适当的优化各个生长时期的温度、湿度等，通过这些环境因子与光照条件的协同作用；得到成活率高、功能成分高的成品。

附图说明

附图1立体种植光谱示意图；

附图2不同光照条件迷迭香主要功能成分质量分数变化趋势图。

图1中，a为半高度，b为相对高度，c为峰位置。

从图2中的看出不同光照条件迷迭香主要功能成分质量分数变化趋势。

具体实施方式

接下来根据半封闭式人工光型植物工厂建造过程中每一具体参数对本发明做进一步说明。

供迷迭香使用的半封闭式人工光型植物工厂，其特征在于实现：植物工厂与外界环境物质和能量的交换的可控。该植物工厂完全依托于混凝土建筑建造，不依赖外界光源，因此无需透光材料以及遮光材料，可长期使用且无需动辄更换材料。

在室内半封闭式植物工厂中立体种植迷迭香，其装置结构如附图1所示。

栽培过程中，小苗期至袋苗期所需肥料通过喷雾系统喷洒在叶片上。喷雾系统同时掌握室内湿度的调控，通风系统协调控制室内温度、湿度，特殊情况下可启用室内空调调节室内温度。

实施案例1

一种在半封闭式人工光型植物工厂栽培迷迭香的方法，主要通过对迷迭香的不同生长阶段相应设置不同的光照条件，并协同设置温度、湿度、施肥条件和通风条件来控制迷迭香的生长发育。所述迷迭香的不同生长阶段分为发芽期、小苗期、炼苗期、袋苗期和成熟期，共5个生长阶段。

栽培迷迭香的基质分为两层，基质为红壤土+砂，比例为2∶1。

发芽期：光源设置：使用湖南普斯赛特光电科技有限公司定制的LED灯作为光源(以下各个生长阶段均使用该公司生产的LED灯)，其光谱特征为：光谱中包含三个发射峰，其中第一个发射峰位于460nm处，相对高度为0.3，半高宽20nm；第二个发射峰位于570nm处，相对高度1.0，半高宽40nm，第三个发射峰位于720nm处，相对高度0.1，半高宽20nm，光照强度为35μmol/(m²·s)，每天光照时间为12h。光照期间温度控制在20-24℃，黑暗条件下温度控制在18-20℃。

小苗期：光源的光谱特征为：光源中包含三个发射峰，其中第一个发射峰位于460nm处，相对高度0.5，半高宽20nm，第二个发射峰位于630nm处，相对高度1.0，半高宽40nm，第三个发射峰位于630nm处，相对高度0.3，半高宽40nm。光照强度为60μmol/(m²·s)，每天光照时间为8h。光照期间温度控制在20-25℃，黑暗条件下温度控制在14-22℃，湿度控制在60％-75％，对迷迭香施用1.0g/L的复合肥，通过喷雾系统直接喷洒至叶面，每9天施肥一次。

炼苗期：光源的光谱特征为：光源中包含三个发射峰，其中第一个发射峰位于460nm处，相对高度0.5，半高宽20nm，第二个发射峰位于580nm处，相对高度0.2，半高宽30nm，第三峰发射峰位于630nm处，相对高度1.0，半高宽40nm。光照强度为75μmol/(m²·s)，每天光照时间为10h。光照期间温度控制在20-25℃，黑暗条件下温度控制在14-22℃。湿度控制在70％-80％。炼苗期后五天喷淋一次5g/L复合肥制成的水溶液，七天后在喷一次灭菌药。

袋苗期：光源的光谱特征为：光源中包含三个发射峰，其中第一个发射峰位于460nm处，相对高度0.4，半高宽20nm，第二个发射峰位于620nm处，相对高度1.0，半高宽40nm，第三个发射峰位于720nm处，相对高度0.3，半高宽20nm，光照强度70μmol/(m²·s)，每天光照时间为10h。光照期间温度控制在26-30℃，黑暗条件下温度控制在22-26℃，湿度控制在60％-70％，袋苗期后十天进行第一次施肥，施5g/L复合肥配成的水溶液，每隔7～10天施一次。

成熟期：光源的光谱特征为：光源中包含三个发射峰，其中第一个发射峰位于460nm处，相对高度0.5，半高宽25nm，第二个发射峰位于630nm处，相对高度1.0，半高宽50nm，第三个发射峰位于720nm处，相对高度0.3，半高宽20nm，光照强度为70μmol/(m²·s)，每天光照时间为14h。光照期间温度控制在26-30℃，黑暗条件下温度控制在5-12℃，湿度控制在65％-75％。

在本次实施案例中，发芽期共经历20天，小苗期共经历60天，炼苗期为10天，袋苗期为50天，成熟期为40天，从栽培至收获共180天。

实施例1中光照条件的光谱特征如表1所示，其所得样品标记为1#，1#的农艺性状见表5，1#的功能成分检测结果见表6。

表1 实施例1光照条件的光谱特征

实施例2

其他条件和实施例1完全一致；不同之处见表2；实施例2其所得样品标记为2#，2#的农艺性状见表5，2#的功能成分检测结果见表6。

表2实施例2光照条件下的光谱特征

实施例3

其他条件和实施例1完全一致；不同之处见表3；实施例3其所得样品标记为3#，3#的农艺性状见表5，3#的功能成分检测结果见表6。

表3实施例3光照条件下的光谱特征

实施例4

其他条件和实施例1完全一致；不同之处见表4；实施例4其所得样品标记为4#，4#的农艺性状见表5，，4#的功能成分检测结果见表6。

表4实施例4光照条件下的光谱特征

案例5

案例5为一对比试验，即不按照此发明所设定的光照条件仅在自然状态下栽培迷迭香，所得到的实验数据见表5、表6。

表5实施例1-5所得样品的农艺性状

表6实施例1-5所得样品的功能成分含量表