本发明涉及一种促进植物生长的光照方法和植物灯及其应用。
背景技术：
：光是植物生长发育的基本环境因素。它不仅是光合作用的基本能源，而且是植物生长发育的重要调节因子。植物的生长发育不仅受光量或光强的制约，而且受光质即不同波长的光辐射及它们不同组成比例的影响。光合作用为地球生物圈内几乎所有生物的生存和繁衍提供必需的食物、能量和氧气。太阳光是植物光合作用的基本能源。阳光不足必然限制光合作用，反之，阳光过量会引起光合作用的光抑制甚至光合机构的光破坏。植物总是生活在光波动的环境中，经常遇到光不足(早晨、傍晚、阴天，特别是冠层中下层叶片)和光过量(晴天中午上层叶片)的情况。因此，捕光调节是光合作用所必需的，以便在弱光下实现光能使用的最大化，而在强光下又能够避免过量光对光合机构的破坏。植物在漫长的演化期间已经发展出一系列捕光调节策略。捕光调节策略有多种，包括快调节和慢调节：快调节可以在几分钟内发生，例如叶片运动、叶绿体运动、状态转换和捕光天线(light-harvestingcomplex，lhcii)可逆地从光系统ii(photosystemii,psii)核心复合体(即反应中心复合体)脱离；慢调节在几小时或几天内完成，例如捕光天线蛋白质丰度或天线大小的变化以及叶片分子组成的改变。这些调节分别在器官(叶片运动)、亚细胞(叶绿体运动)、类囊体膜(状态转换)和分子[叶绿素(chlorophyll,chl)、花色素苷和胁迫蛋白含量的变化]等不同水平运转。当然，捕光天线大小的变化包括对光强变化的短期响应和长期适应(通过基因表达和发育变化)两种不同情况。科学研究表明叶绿素a和光敏素的红色同质异构形式(pr)在660nm附近具有强吸收峰，叶绿素b在640nm具有强吸收，因此传统的植物照明灯具中，红光区域设置峰值波长在630-660nm波段内。人工光型植物工厂的出现，让农业摆脱靠天吃饭，通过调控工厂内的环境系统、光环境系统、营养系统、栽培方式实现对植物生长的调控。其中光环境调控是关系植物产量和品质、工厂运行效率的重要技术。所以现有技术对植物产量和品质的调控主要是通过控制光照强度、光照周期、光质中的红蓝光比例(r/b)及红光和远红光的比例(f/fr)、栽培方法实现。通过调整特定波长的能量比例实现品质和产量提升的技术少有报到。长久以来，光合捕光系统的传能机制都是由(1948)提出的共振传能描述,称为共振传能或荧光共振传能(scholes2003；等2011),即供体(donor)分子吸收光子能量后跃迁到激发态然后以无辐射跃迁的形式回到基态将能量传递给邻近的跃迁能比较低的受体分子，使得受体(acceptor)分子跃迁到激发态,然后依次递进,最终传递到反应中心。因此提供易吸收的能量光子或能产生协同效应的能量光子有助于提升整个能量传递的效率，进而改善品质和产量。现有技术中通过调整峰值波长提高植物产量和品质的报道尚未出现。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种促进植物生长的方法和植物灯及其应用，用于解决现有技术中促进植物生长的方法效率不高的问题。本发明第一方面提供一种促进植物生长的方法，所述方法至少包括：对生长中的植物提供人工光源，所述光源包括峰值波长为680～695nm，且光波半高宽＜35nm的红光。一般地，上述植物在室内培养。可以采用大棚种植的模式。所述生长中是指经过播种发芽后开始生长的植物。优选地，红光的光周期为2～24h/d，光强为10～1000μmol/m2·s。所述红光的峰值波长可以为680～690nm或690～695nm。所述红光的光周期可以为2～9h/d、9～12h/d、12～14h/d或14～24h/d。所述红光的光强可以为10～60μmol/m2·s、60～200μmol/m2·s、200～250μmol/m2·s或250～1000μmol/m2·s。优选地，所述光源还包括峰值波长为410～480nm的蓝光，所述红光与所述蓝光的光量子数比为(15～0.1)：1。更优选地，红光和蓝光的光周期为2～24h/d，红光和蓝光的总光强为10～1000μmol/m2·s。所述蓝光的峰值波长可以为410～430nm、430～435nm、435～440nm或440～480nm。所述蓝光的光周期可以为2～9h/d、9～12h/d、12～14h/d或14～24h/d。所述红光和蓝光的总光强可以为10～60μmol/m2·s、60～200μmol/m2·s、200～250μmol/m2·s或250～1000μmol/m2·s。所述红光与所述蓝光的光量子数比为可以为(15～4)：1、(4～3)：1或(3～0.1)：1。更优选地，所述光源还包括峰值波长为730～740nm，且光波半高宽＜35nm的远红光，所述远红光光量子数占整个光源光量子数的比例小于50％。实验发现，在此范围之内都能获得本申请中的技术效果。进一步更优选地，红光、蓝光和远红光的光周期为2～24h/d，红光、蓝光和远红光的总光强为10～1000μmol/m2·s。所述远红光的峰值波长可以为730～735nm或735～740nm。所述远红光的光周期可以为2～9h/d、9～12h/d、12～14h/d或14～24h/d。所述红光、蓝光和远红光的总光强可以为10～60μmol/m2·s、60～200μmol/m2·s、200～250μmol/m2·s或250～1000μmol/m2·s。优选地，所述植物的栽培方式为土壤、营养液或基质。当采用营养液栽培时，可以将幼苗分栽到水培模组上，保持2/3的根系浸泡在营养液中，根据不同的植物采用不同的营养液，例如，生菜营养液采用霍格兰营养液。营养液的ec为1.6～1.8，ph为5.5～7.5，营养液温度为18～22℃，溶氧量为5～6mg/l。优选地，所述方法具体包括：播种和生长管理。所述播种采用现有技术。所述生长管理是指对发芽后的植物进行必要的管理，例如施肥、浇水、设置光源以及环境条件。优选地，所述植物可以蔬菜或中药材。优选地，所述植物选自生菜、小白菜、上海青、红罗莎生菜、三色堇和金线莲苗中的至少一种。生菜，var.ramosahort.，叶用莴苣的俗称，又称鹅仔菜、唛仔菜、莴仔菜，属菊科莴苣属。红罗莎生菜：var.ramosahort.菊科，莴苣属。小白菜brassicacampestrisl.ssp.chinensismakino(var.communistsenetlee)，芸薹属，十字花科。上海青，brassicachinensisl.，芸苔属，十字花科。金线莲：兰科开唇兰属植物anectochilusroxburhii(wall.)lindl.，以全草入药。三色堇：violatricolorl.，是堇菜科堇菜属的二年或多年生草本植物。优选地，所述方法还包括生长环境条件：环境温度为白天21～24℃，夜间18～20℃，湿度60～80％。优选地，所述方法还包括播种和催芽。例如生菜的播种和催芽的方法为：选着籽粒饱满的生菜种子，放到50～55℃温水中浸泡15～20min，后放到25～30℃清水中浸种7～8h。将浸种完的种子播到育苗海绵块里，每穴1粒种子，下面有托盘加纯水，纯水水位高度以海绵下表明齐平，播完后，并用喷壶对种子进行喷施水雾保持表面湿度，后放到22～25℃催芽箱中进行催芽，湿度保持70～80％。每隔12h对种子喷施一次水。本发明的第二方面提供一种促进植物生长的方法，所述方法至少包括：对生长中的植物提供人工光源，所述光源包括峰值波长为410～440nm，且光波半高宽＜35nm的蓝光。一般地，上述植物在室内培养。可以采用大棚种植的模式。所述生长中是指经过播种发芽后开始生长的植物。优选地，蓝光的光周期为2～24h/d，光强为10～1000μmol/m2·s。所述蓝光的峰值波长可以为410～430nm、430～435nm或435～440nm。所述蓝光的光周期可以为2～9h/d、9～12h/d、12～14h/d或14～24h/d。所述蓝光的光强可以为10～60μmol/m2·s、60～200μmol/m2·s、200～250μmol/m2·s或250～1000μmol/m2·s。优选地，所述光源还包括峰值波长为630～700nm的红光，所述红光与所述蓝光的光量子数比为(15～0.1)：1。更优选地，红光和蓝光的光周期为2～24h/d，红光和蓝光的总光强为10～1000μmol/m2·s。所述红光的峰值波长可以为630～660nm、660～680nm、680～695nm或695～700nm。所述红光的光周期可以为2～9h/d、9～12h/d、12～14h/d或14～24h/d。所述红光和蓝光的总光强可以为10～60μmol/m2·s、60～200μmol/m2·s、200～250μmol/m2·s或250～1000μmol/m2·s。所述红光与所述蓝光的光量子数比为可以为(15～4)：1、(4～3)：1或(3～0.1)：1。优选地，所述植物的栽培方式为土壤、营养液或基质。当采用营养液栽培时，可以将幼苗分栽到水培模组上，保持2/3的根系浸泡在营养液中，根据不同的植物采用不同的营养液，例如，生菜营养液采用霍格兰营养液。营养液的ec为1.6～1.8，ph为5.5～7.5，营养液温度为18～22℃，溶氧量为5～6mg/l。优选地，所述方法具体包括：播种和生长管理。所述播种采用现有技术。所述生长管理是指对发芽后的植物进行必要的管理，例如施肥、浇水、设置光源以及环境条件。优选地，所述植物可以蔬菜或中药材。优选地，所述植物选自生菜、小白菜、上海青、红罗莎生菜、三色堇和金线莲苗中的至少一种。生菜，var.ramosahort.，叶用莴苣的俗称，又称鹅仔菜、唛仔菜、莴仔菜，属菊科莴苣属。红罗莎生菜：var.ramosahort.菊科，莴苣属。小白菜brassicacampestrisl.ssp.chinensismakino(var.communistsenetlee)，芸薹属，十字花科。上海青，brassicachinensisl.，芸苔属，十字花科。金线莲：兰科开唇兰属植物anectochilusroxburhii(wall.)lindl.，以全草入药。三色堇：violatricolorl.，是堇菜科堇菜属的二年或多年生草本植物。优选地，所述方法还包括生长环境条件：环境温度为白天21～24℃，夜间18～20℃，湿度60～80％。优选地，所述方法还包括播种和催芽。例如生菜的播种和催芽的方法为：选着籽粒饱满的生菜种子，放到50～55℃温水中浸泡15～20min，后放到25～30℃清水中浸种7～8h。将浸种完的种子播到育苗海绵块里，每穴1粒种子，下面有托盘加纯水，纯水水位高度以海绵下表明齐平，播完后，并用喷壶对种子进行喷施水雾保持表面湿度，后放到22～25℃催芽箱中进行催芽，湿度保持70～80％。每隔12h对种子喷施一次水。本发明第三方面提供一种植物灯，所述植物灯可以提供上述光源，所述光源能够发出上述光谱特性的光。所述植物灯采用现有技术中led灯，改变发光二极管，可获得。本发明第四方面提供上述植物灯的用途，用于促进植物生长。如上所述，本发明的基于多波段光谱提高叶菜类蔬菜产量的方法，具有以下有益效果：通过本发明中的技术方案显著提高植物的产量，尤其是同时采用红光、蓝光和远红光，产生协同作用，更好的促进植物的生长。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。表1材料及厂家材料厂家备注(货号)生菜种子上海惠和种业有限公司31201600076小白菜种子厦门中厦蔬菜种籽有限公司53232800201600074红罗莎生菜种子哈尔滨佳禾农业开发有限公司6209201700119302金线莲苗福建省中科生物股份有限公司三色堇种子日本泷井公司实施例1～20及对照例1～2生菜的栽培(1)播种及催芽：选着籽粒饱满的生菜种子，放到50℃温水中浸泡20min，后放到30℃清水中浸种8h。将浸种完的种子播到育苗海绵块里，每穴1粒种子，下面有托盘加纯水，纯水水位高度以海绵下表面齐平，播完后，并用喷壶对种子进行喷施水雾保持表面湿度，后放到25℃催芽箱中进行催芽，湿度保持80％。每隔12h对种子喷施一次水。(2)生长管理：当生菜幼苗长至4～5叶一心时，将生菜幼苗分栽到水培模组上，保持2/3的根系浸泡在营养液中，营养液的ec为1.8，ph为7.5，营养液温度为22℃，溶氧量为6mg/l。环境温度条件为白天23℃，夜间18℃。设置光源参数(包括光的峰值波长、光量子数量比、光周期以及光强)，种植20d。按照上述栽培方法对生菜培养，改变其中的步骤(2)光源参数作为各个实施例和对比例，对各个实施例和对比例中获得的单株鲜重称重，获得平均重量。实验结果如表2所示：表2实验表明：与传统技术方案红光660nm或蓝光450nm对比，本发明方案植物产量最高提产分别30.5％和15.6％，具有明显促进作用，同时使用红光和蓝光，或者同时使用红光、蓝光和远红光时具有更好的促进作用。实施例21～40及对照例3～4小白菜栽培(1)播种及催芽：选着籽粒饱满的小白菜种子，将种子播到育苗海绵块里，每穴1粒种子，下面有托盘加纯水，纯水水位高度以海绵下表明齐平，播完后，并用喷壶对种子进行喷施水雾保持表面湿度，后放到25℃催芽箱中进行催芽，湿度保持80％。每隔12h对种子喷施一次水。(2)生长管理：当小白菜幼苗长至4～5叶1心时，将小白菜幼苗分栽到水培模组上，保持2/3的根系浸泡在营养液中，营养液的ec为1.6，ph为6.5，营养液温度为20℃，溶氧量为5.5mg/l。环境温度条件为白天22℃，夜间20℃。设置光源参数(包括光的峰值波长、光量子数量比、光周期以及光强)，种植15d。按照上述栽培方法对小白菜培养，改变其中的步骤(2)光源参数作为各个实施例和对比例，对各个实施例和对比例中获得的单株鲜重称重，获得平均重量，实验结果如表3所示：表3实验表明：实验表明：与传统技术方案红光660nm或蓝光450nm对比，本发明方案植物产量最高提产分别25.3％和22.9％，具有明显促进作用，同时使用红光和蓝光，或者同时使用红光、蓝光和远红光时具有更好的促进作用。实施例41～60及对照例5～6红罗莎生菜栽培(1)播种及催芽：选着籽粒饱满的红罗莎生菜种子，将种子播到育苗海绵块里，每穴1粒种子，下面有托盘加纯水，纯水水位高度以海绵下表明齐平，播完后，并用喷壶对种子进行喷施水雾保持表面湿度，后放到24℃催芽箱中进行催芽，湿度保持75％。每隔12h对种子喷施一次水。(2)生长管理：当红罗莎生菜幼苗长至4～5叶1心时，将红罗莎生菜幼苗分栽到水培模组上，保持2/3的根系浸泡在营养液中，营养液的ec为1.6，ph为6，营养液温度为20℃，溶氧量为5mg/l。环境温度条件为白天23℃，夜间18℃。设置光源参数(包括光的种类、波段、光量子数量比、光周期以及光强)，种植22d。按照上述栽培方法对红罗莎生菜培养，改变其中的步骤(2)光源参数作为各个实施例和对比例，对各个实施例和对比例中获得的单株鲜重称重，获得平均重量，实验结果如表4所示：表4实验表明：与传统技术方案红光660nm或蓝光450nm对比，本发明方案植物产量最高提产分别25.3％和24.2％，具有明显促进作用，同时使用红光和蓝光，或者同时使用红光、蓝光和远红光时具有更好的促进作用。实施例61～79及对照例7～8金线莲苗的栽培(1)把金线莲苗从组织培养瓶中取出，用清水将基质冲洗干净，冲洗过程中要保证茎秆和根完整，冲洗干净后放入浓度为0.1％的高锰酸钾溶液中浸泡5min，进行消毒灭菌，灭菌后的苗放置在无菌盆内备用；(2)待金线莲叶表面高锰酸钾蒸发后，分栽到泥炭土：蛭石：河莎＝1:1:1配制的混合基质中(基质高压灭菌过)，用特定营养液代替无菌水进行拌和，土壤湿度80％；(3)将基质分装在25cm*25cm*25cm的种植盆内。金线莲苗以2cm为一定株间间隙分栽完成后，进行整个栽培盆的密封保湿处理；(4)移入人工光环境下进行栽培，该光环境中光质为x,光周期14h/d，光强60±5μmol/m2·s，温度：昼夜温度23/18℃，种植120d。按照上述栽培方法对金线莲苗培养，改变其中的步骤(4)光源参数作为各个实施例和对比例。对各个实施例和对比例中获得的单株鲜重、干重称重，获得平均重量以及黄酮重量百分比。实验结果如表5所示：表5实验结果表明：与传统技术方案红光660nm，本发明方案鲜重、干重、黄酮含量最高提升15.1％、12.6％、20.2％；与蓝光450nm对比，本发明方案鲜重、干重、黄酮含量最高提升16.7％、25.5％、23.7％，具有明显促进作用，同时使用红光和蓝光，或者同时使用红光、蓝光和远红光时具有更好的促进作用。实施例80～86及对照例9三色堇栽培(1)播种及催芽：选择籽粒饱满的三色堇种子，清水浸泡4h后，将种子播到已浸湿的育苗海绵块里，每穴1粒，下面有托盘加纯水，纯水水位高度与海绵下表面齐平，播完后放到24℃催芽箱中进行催芽，湿度保持70％，每隔24h对种子喷施一次水雾。(2)生长管理：当三色堇幼苗长至4～5叶1心时，将三色堇幼苗分栽到水培模组上，保持2/3的根系浸泡在营养液中，营养液的ec为1.6，ph为6.0，营养液温度为20℃，溶氧量为5mg/l。环境温度条件为白天23℃，夜间18℃。设置光源参数(包括光的种类、波段、光量子数量比、光周期以及光强)，种植20d后开始每周采集一次数据。(3)对实施例和对比例中的三色堇可采集的数据包括：开花量、株高、冠幅。实验结果如表6所示：表6实验结果表明：与传统技术方案红光660nm，本发明方案开花量最高提高18％，具有明显促进作用；以上的实施例是为了说明本发明公开的实施方案，并不能理解为对本发明的限制。此外，本文所列出的各种修改以及发明中方法、组合物的变化，在不脱离本发明的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本发明的多种具体优选实施例对本发明进行了具体的描述，但应当理解，本发明不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取发明都应包括在本发明的范围内。当前第1页12