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黄瓜是重要的设施蔬菜作物,在市场供应中占有重要地位,黄瓜的种植多采用育苗移栽。育苗是蔬菜生产中重要的环节,幼苗的健壮程度直接关系到作物的生长发育、产量和品质等特性,培育壮苗是蔬菜生产环节中的关键技术之一。调节作物幼苗生长、抑制幼苗徒长、培育壮苗,对提高幼苗质量、提高设施蔬菜产量和品质,改善城乡居民的生活水平有着重要的作用。调节幼苗形态的技术手段中光形态调节法节能环保、经济有效且简单易行,能够避免对作物幼苗的伤害。对光照调控技术进行研究、制定植物幼苗形态调节光环境调控策略以及研制设计相应的光照调控系统对促进可控环境下育苗技术的发展具有重要意义。明确补光光照对植物幼苗生长发育和幼苗形态的影响是利用光环境调控技术调节幼苗生长发育、研制设计光照调控设备的关键所在。目前关于光照对植物生长发育影响的研究主要集中在光照对光合作用的影响、光周期对植物开花和花芽分化的影响以及光质对植物形态建成的影响等方面。要促进可控环境下育苗技术的发展,充分利用光环境调控技术调节幼苗生长发育,必须进一步加强补光对植物形态影响的研究,明确夜间补光对植物幼苗生长发育和形态的影响,制定夜间补光调控幼苗形态策略,设计可根据植物生长状态进行光强、光质和光照时长调节的光照调控设备。本文以黄瓜幼苗为研究对象,以调控幼苗形态为目的,利用人工光源对黄瓜幼苗进行夜间延时补光,选取适宜的夜间延时补光时长和光质,分析不同生长阶段黄瓜幼苗对夜间延时补光的响应,制定适于黄瓜幼苗形态调节的光照调控策略,设计适用于幼苗形态调控的光照调控设备。主要研究内容及结论如下：(1)确定夜间延时补光调节黄瓜幼苗形态的最适光质和补光时长,使用L1(70%R,30%B). L2 (80%R,20%B)、L3 (90%R,10%B) L4 (100%R)4种发光二极管(LED)光源对黄瓜幼苗进行2h(19：00-21：00)、4h(19：00-23：00)和6h(19：00-1：00)时长的夜间延时补光,以无延时补光为对照,研究了夜间延时补光对黄瓜幼苗形态的调节,并利用综合评价法分析了夜间延时补光对幼苗形态的影响。结果表明：夜间延时补光时长和补光光质对黄瓜幼苗苗高、茎粗和下胚轴长度的交互影响极显著,对幼苗壮苗指数的交互影响显著；夜间延时补光时长对黄瓜幼苗苗高、下胚轴长度和全株干质量的影响极显著,对幼苗壮苗指数的影响显著；夜间延时补光光质对幼苗茎粗、下胚轴长度和根冠比的影响显著,对幼苗叶面积、叶绿素含量、全株干质量、苗高、下胚轴长度以及壮苗指数影响极显著。夜间延时补光4h黄瓜幼苗综合质量最佳,L2光质夜间延时补光黄瓜幼苗综合质量最佳,而L4光质夜间延时补光可显著促进黄瓜幼苗叶面积的增大。(2)研究分析不同生长阶段黄瓜幼苗形态对夜间延时补光的响应,利用L2(80%R,20%B)、L4(100%R)和L5(100%B)3种LED光源对黄瓜幼苗进行4h的夜间延时补光,以无夜间延时补光为对照,研究子叶期、一叶期、二叶期和成苗期幼苗对夜间延时补光的响应。结果表明： 子叶期L2和L4光质夜间延时补光可促进子叶面积增大,L5光质抑制幼苗徒长；一叶期3d叶龄时L4和L5光质夜间延时补光可抑制幼苗下胚轴伸长、促进幼苗茎粗增加,8d叶龄时L4光质夜间延时补光可促进幼苗子叶面积和叶面积的增加、抑制下胚轴伸长；二叶期18d叶龄和23d叶龄L4光质夜间延时补光幼苗综合质量最佳；成苗期35d叶龄L2光质夜间延时补光幼苗综合质量最优。子叶期、一叶期L4光质补光幼苗综合素质最佳,二叶期L4光质补光幼苗综合素质最佳,成苗期L2光质补光幼苗综合素质最优。(3)制定调节黄瓜幼苗形态的夜间延时补光策略,选取黄瓜幼苗为试材,以下胚轴长、子叶面积、茎粗、叶面积、节长、干物质量、叶绿素含量以及壮苗指数为指标,研究使用L2(80%R,20%B)和L4(100%R)两种LED光源夜间延时补光4h对不同生长阶段黄瓜幼苗形态的影响,利用Logistic曲线对叶面积增长速率进行拟合,依据幼苗对夜间延时补光的响应制定夜间延时补光策略,并根据夜间延时补光策略制定补光程序对幼苗进行补光试验。制定策略如下：子叶期和一叶期使用L4光质夜间延时补光促进幼苗生长,二叶期使用L2光质延时补光促进幼苗生长,增加幼苗生长量,提高幼苗壮苗指数。依据补光策略程序对幼苗进行的补光试验结果表明,子叶期和一叶期幼苗质量以L4光质补光组最佳,成苗期幼苗质量以子叶期和一叶期使用L4光质补光,二叶期使用L2光质补光组最佳,与补光策略预期结果一致。黄瓜幼苗形态调节夜间延时补光策略的制定为幼苗形态调节光照调控系统的设计提供了理论依据。(4)设计研制了用于幼苗形态调节的光照调控系统,根据光照光质、光强以及光照时间对幼苗生长发育的影响,提出结合幼苗不同生长阶段、特定光质补光与定时长定量决策的精确补光方法,制定了依据作物生长阶段、生长状态和培育目标进行补光的光照调控算法。设计了基于机器视觉的幼苗形态检测系统,以单片机为控制器,开发了光质可调、可定时定量调控的LED光照调控系统,系统可依据对幼苗形态的检测结果,判断幼苗生长阶段和生长状态,根据设定的补光策略,确定补光光质光量和时长,通过PWM调整LED输出光质光强,达到光照调控的目的。测试试验结果表明,该系统可满足作物不同生长阶段对不同光质光量的需求,并可根据不同培育目标不同生长状态,依据补光策略对植物幼苗进行补光,调节幼苗形态。