一种增大菊花直径及提升花色的led光配方及其应用
阅读说明：本技术 一种增大菊花直径及提升花色的led光配方及其应用 (LED optical prescription for increasing chrysanthemum diameter and improving design and color and application thereof ) 是由 罗红辉 侯军晓 王凤兰 李泽余 伍青 邱民得 张卓宜 陈凤如 周厚高 于 2021-08-03 设计创作，主要内容包括：本发明利用LED组合光对色泽不稳定的菊花品种进行光照处理,所述光配方的有效光量子通量密度为200-250μmol·m～(-2)·s～(-1),由红光、蓝光、远红光组成,各组分的光量子通量密度百分比分别为红光46％-57％,蓝光30％-40％,远红光9％-15％,所述LED光配方有助于在高温气候下种植出花色稳定、花形更佳的菊花。通过应用本发明所述的光配方,培植出在高温气候下保持花色稳定,同时还能有效增大直径的菊花,大大增加了菊花的观赏价值。(The invention utilizes LED combined light to carry out illumination treatment on chrysanthemum varieties with unstable colors, and the effective light quantum flux density of the light formula is 200- ‑2 ·s ‑1 The chrysanthemum light formula consists of red light, blue light and far-red light, wherein the light quantum flux density percentages of the components are respectively 46% -57% of red light, 30% -40% of blue light and 9% -15% of far-red light, and the LED light formula is beneficial to planting chrysanthemum with stable flower color and better flower shape in high-temperature climate. By applying the optical formula disclosed by the invention, the chrysanthemum with stable color and color under high-temperature climate can be cultivated, the diameter of the chrysanthemum can be effectively increased, and the ornamental value of the chrysanthemum is greatly increased.)
技术领域
本发明涉及观赏园艺植物栽培技术领域，尤其涉及一种有效增大菊花头状花序直径及提升花色的LED光配方及其应用。
背景技术
菊花(Chrysanthemum morifolium)是我国传统名花和最重要的花卉经济作物之一，在观赏花卉、食品、茶饮、香材等行业被广泛使用。在全球温室效应的背景下，且随着城市化进展，城市周边出现热岛效应，这些气候条件非常不利于菊花的花色稳定。菊花花瓣呈色色素主要包括花色素苷(类黄酮)、类胡萝卜等两大类色素，大部分菊花的花色变化过程就是其花色素苷色素的变化过程，而花色素苷非常不稳定。一直以来对菊花的研究主要集中在通过传统育种技术进行新品种育种，同时研究其药/食用价值，而对于其花瓣色泽变化机理及花色稳定栽培技术等方面的研究很少。王凤兰等(2011)曾对菊花头状花序的保色技术进行研究，但也仅限于菊花干花的护色技术方面，至于菊花如何在高温气候条件下保持花色稳定的栽培技术极少见。
植物在生长发育过程中往往因光照/光质的影响而改变了其表型和颜色性状，光对植物生长发育的影响主要体现在光质、光照强度和光周期3个方面。Oren-Shami等发现在红色黄栌属植物的叶片上遮盖UV挡板后，尽管生长在低温其叶片花色素苷还是会降解，叶片会转绿(Oren-Shamir and Levi-Nissim,1997)。Rowan等发现转录过表达PAP1的拟南芥植株在室温和高强度的光照条件下(22℃,440μmol/m2/s)是深红色的，但是转移到高温和低光条件下(30℃，150μmol/m2/s)，植物变绿(Rowan et al.,2009)。
LED是light-emitting diode的简称，又称发光二极管，具有使用寿命长、发热量小，易于分散和组合控制等特点，特别是LED能区分出不同的光质，不同的光质对植物生长的影响显著不同，因此20世纪80年代中期，发光二极管(LED)开始被用于植物生长的研究当中。已经有研究表明红光能促进生菜地上部生长，但单色红光不利于番茄幼苗生长(刘玉兵等，2020)。在红蓝(661nm、447nm)光的基础上补充远红光(732nm)或在红光基础上补充远红光显著增加生菜幼苗期的地上部鲜重，根系干鲜重前者有增加后者则显著降低，在补充远红光后两者的叶绿素含量(SPAD)都显著降低(Meng et al.,2019)。红、蓝光源9：1的LED可促进立金花花序伸长，提高花数量，加入的蓝光可提高花色素苷含量(Wojciechowska etal.,2019)。可知，不同光色对同一植物的影响表现都不一样，同一光色对不同植物的影响表现也不一样，因此，摸索最适合的光配比也是园艺生产技术的重要栽培措施。目前红蓝单色光与红蓝光组合处理园艺植物的比较研究较多,而关于菊花生长最适红、蓝、远红光配比的研究未见报道。
本发明中，“PAR”指光合有效辐射，表示能为植物光合作用所利用的特定波长的辐射，该特定波长通常为300nm～800nm；“PPFD”指光量子通量密度(Photosynthetic PhotonFlux Density)，表示一秒内照射到一平方米叶片的光子数，其波长范围为400nm～700nm；“PPFD紫外”指紫-紫外辐射波段，波长范围为≤400nm；“PPFD蓝”指蓝-紫辐射波段，波长范围为400nm～499nm；“PPFD绿”指黄-绿辐射波段，波长范围为500nm～600nm；“PPFD红”指红-橙辐射波段，波长范围为601nm～700nm；“PPFD远红”指红-远红辐射波段，波长范围为701nm～780nm；“PPFD红外”指红-红外辐射波段，波长范围为＞780nm；“YPFD”指有效光量子通量密度，加权相对量子效率RQE后的光量子通量密度。
发明内容
本发明前期研究基础发现大部分菊花花色在高温气候下都非常不稳定。目前菊花生产中仍多以自然光培育及荧光灯或者LED白光作为夜晚补光光源的栽培方式。本发明通过对色泽不稳定的菊花品种进行不同LED光色处理，得到使花色稳定的光配方，并能有效增大菊花直径，增加菊花的观赏价值，所得光配方将有助于在高温气候下种植出花色稳定的菊花，为以后培育耐热性好且花色稳定的菊花奠定应用基础，同时有助于研发可以投入规模化种植花色稳定菊花的栽培技术。
本发明旨在解决上述问题，而提供一种增大菊花直径及提升花色的LED光配方。
本发明还提供了一种上述LED光配方的应用方法。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种增大菊花直径及提升花色的LED光配方，该配方按光量子通量密度百分比由以下组分组成：
红光：46％-57％，
蓝光：30％-40％，
远红光：9％-15％。
优选的，该LED光配方中红光占比为48％-54％。
优选的，该LED光配方中蓝光占比为为33％-37％。
优选的，该LED光配方中远红光占比为11％-13％。
优选的，该LED光配方中红光占比为52.2％、蓝光占比为35.3％、远红光占比为12.5％。
优选的，本发明所述的增大菊花直径及提升花色的LED光配方，所述光量子通量密度总量为200-250μmol/m2/s。
本发明还提供了一种上述增大菊花直径及提升花色的LED光配方在菊花种植中的应用方法。
优选的，所述LED光配方在菊花种植中光照环境为白天温度24-26℃，光照周期为11.5h/d。
优选的，所述LED光源位于植株上方，且植株周围设置有铝箔反光布挡光。
优选的，所述菊花为经穴盘法育苗后定植于盆栽基质土中已经结束营养生长的菊花。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用不同的LED红光、蓝光、远红光组合光配方对菊花品种进行光照处理，初花期头状花序展开数是对照组的3倍；盛花期头状花序直径比对照组有8％～42％不等的增大，增大结果显著；盛花期头状花序的花色素苷含量比对照组有12％～31％不等的增加，其降解周期相对延长，不同程度加深了花色，使花色更稳定，延长了观赏期，大大增加了菊花的价值。同时，为以后培育耐热性好且花色稳定的菊花奠定应用基础，同时有助于研发可以投入规模化种植花色稳定菊花的栽培技术。
附图说明
图1为LED光源光谱图；其中A：LED白光光谱；B：LED红光、蓝光、远红光组合光源光谱(RBFR)。
图2为光照处理布置实施图。
图3为光处理后叶片叶绿素相对含量(SPAD值)、叶绿素荧光参数(F0、Fv/Fm)测定结果图。
图4为雨燕渐变橙菊花盛开期盆花对比图，左边为CK组；右边RBFR组。
图5为雨燕渐变橙菊花盛开期舌状花瓣花色素苷提取液的特征吸收光谱图。
图6为雨燕渐变橙盛开期头状花序花色素苷含量及提取液外观对比图。
图7为雨燕粉盛开期头状花序表型对比图。
图8为光照处理后，高温环境28～30℃放置14天后的对比图，左边为CK组，右边为RBFR组。
具体实施方式
本发明中，蓝光指波长范围为400nm～499nm的LED光，以“B”表示；红光指波长范围为601nm～700nm的LED光，以“R”表示；远红光指波长范围为701nm～780nm的LED光，以“FR”表示；白光指混合的LED光，以“W”表示。“CK组”指LED白光处理的对照组；“RBFR组”指LED红光、蓝光和远红光组合处理的试验组。
下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。本发明所用植物光照分析仪，型号：OHSP-350P，购自杭州虹谱色科技有限公司；所用LED光源为紫外/蓝/白/红/远红五通道灯板，型号：IGL-AL1150X255-2835-UV/B/W/R/Fr，各色LED光珠光量子能量密度均可调。
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
实施例1
1.LED光源处理方案
本实施例中设置CK组和RBFR组通过调控五通道灯板LED光珠数量来实现光质组合，本实施例中红光灯珠、蓝光灯珠、远红光灯珠的数量比例为7：3：3，因为各色光珠光转换效率不一样，并且发出的光不是纯色光，含有其他颜色的光，属于正常现象，其比例小于1％，在可控误差范围内，经植物光照分析仪测定，相关光质参数平均水平值如表1所示。
为了避免前后其他灯架的光源影响，在每个灯架的两长边采用铝箔反光布挡光如图2所示，该反光布可能一定程度增强了植株周围的光强。光源设置于植株的上方，靠近植株顶端所检测到的PPFD总量为240μmol/m2/s，LED光谱分布如图1所示。
表1光处理相关光参数平均值对照表
结果分析：本实施例中五通道灯板整体最终输出的总光量子能量密度值PPFD为240.0μmol/m2/s，通过表1数据的计算可知(为了方便说明，百分比保留小数点后1位)，RBFR组中，红光占比为52.2％、蓝光占比为35.3％、远红光占比为12.5％。
2.菊花植株栽培管理
本实施例中选用已经结束营养生长的雨燕渐变橙菊花盆栽苗为试材。把准备进入生殖生长阶段的雨燕渐变橙菊花盆栽苗置于短日照的上述LED光源处理，昼/夜时长比为11.5h/12.5h；环境温度白天为26℃，夜晚为19℃。期间定期测定和记录相关植株生长和开花性状。所有植株三天浇一次水溶肥，开花前主要浇平衡肥，使用芭田生态级复合肥(15-15-15，总养分≥45％，N-P2O5-K2O，含硝态氮，硫酸钾)稀释1000倍，后期现蕾后，轮流浇高钾肥：嘉仕莱良达(高钾型)大量元素水溶肥料(10-10-40+TE，含硝态氮)和平衡肥，肥料浓度均稀释500倍。
3.测定相关指标
部分性状测量参考《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南—菊花》(中华人民共和国农业行业标准NY/T 2228-2012)。
所用测量方法大多为：群体测量、个体测量、群体目测以及个体目测。群体测量以及个体测量所用工具包括但不限于标尺、卷尺及游标卡尺。部分特殊指标已标注方法。选取不同光质处理下最能代表整体处理植株生长状况的6个单株植株进行相关指标测定。
本专利试验相关测定指标：
(1)植株整体长势相关性状指标
株高：植株地上部分至植物生长顶端的垂直距离；冠幅：俯视植株，植株最宽两点之间的直线距离；节间长度：选取植株中上部的茎节进行长度测量；主干粗度：选取植株中上部主干位置进行主茎的直径测量。以上测定结果如表2：
表2植株整体长势相关性状指标统计表
以上结果说明CK组与RBFR组植株的整体长势没有明显差别，且自从进入花期之后，植株长势变化不大。
(2)叶片相关性状指标
叶长：叶片除叶柄的部分，底部至最高点的垂直距离；叶宽：叶片左侧最外沿至右侧最外沿的最短距离；叶柄长：除叶片叶肉部分的垂直距离；叶片数。以上测定结果如表3：
表3叶片相关性状指标统计表
以上结果说明CK组与RBFR组植株的叶片表型及叶片数基本没有明显差别，但RBFR组的盛花期植株叶片比CK组的叶片更长更宽。
(3)叶片叶绿素相对含量
用SPAD-502Plus叶绿素仪(Konica Minolta，日本)测定叶片叶绿素相对含量即SPAD值。结果显示CK组与RBFR组植株的叶片SPAD值没有明显差别，但RBFR组的叶绿素相对含量稍高，如图3所示。
(4)叶片叶绿素荧光参数
通过OS-30p+叶绿素荧光仪(OPTI-SCIENCES，美国)来测定叶片叶绿素荧光参数，对单株植株顶部往下数第三片叶子进行测定，先把叶片置于完全黑暗环境中进行10min暗适应，之后检测F0(初始荧光)、Fv/Fm(代表PSII原初光能转化效率)的值。结果显示，现蕾期时RBFR组菊花植株叶片的F0值比CK组高，存在显著性差异；初花期时，CK组植株叶片的F0值显著高于RBFR组；盛花期时，RBFR组植株叶片的F0值比CK组大，但不存在显著性差异，如图3所示。
最大光化学效率Fv/Fm能作为衡量光抑制程度的重要参数。若植物受到了光抑制，则Fv/Fm下降。从现蕾期到盛花期，CK组和RBFR组植株叶片的Fv/Fm无明显差异，如图3所示。总的来说，最后盛花期两种光质处理的Fv/Fm都比现蕾期的有所下降。
(5)头状花序相关性状指标
花蕾数；未透色最大花蕾直径；透色最大花蕾直径；展开花序数；最大头状花序直径：选取单株植株顶部最大直径的花朵进行直径测量；舌状花瓣长宽：选取头状花序最外围最能代表花朵整体生长情况的一片花瓣进行长度和宽度测量。以上测定结果如表4：
表4头状花序相关性状指标统计表
结果分析：从以上数据可知初花期头状花序展开数是对照的3倍；盛花期菊花植株叶片增长24.8％、增宽14.4％、叶柄增长13.6％，即叶片更大了；初花期最大头状花序直径比对照的增大14.9％；而盛花期最大头状花序直径比对照增大8％。
(6)拍照记录，测定头状花序花色素苷含量
对盛花期雨燕渐变橙菊花植株和其头状花序进行外观拍照记录，比较CK组与RBFR组处理的菊花头状花序的花色差异。结果显示，与LED白光CK组相比，经过LED红、蓝、远红光组合光RBFR组处理的菊花头状花序明显变大，舌状花瓣颜色明显更红，如图4所示。此外，为了进一步验证RBFR组处理的红色色素含量是否也比对照组的更多，接着参照Giusti和Wrolstad(2001)的方法，采用pH示差法测定雨燕渐变橙菊花花瓣中花色素苷含量，具体测定步骤如下：
①提取液和缓冲液的配制
提取液：1％盐酸甲醇；缓冲液：0.4M醋酸钠缓冲液(pH＝4.5)和0.025M氯化钾缓冲液(pH＝1.0)。
②花瓣花色素苷的提取
取0.15g舌状花瓣加液氮研磨至粉末状，加入1％盐酸甲醇1.5mL，混匀，冰上静置1h。之后12000rpm离心20min，取上清液约1.2mL于干净的1.5mL离心管中待用。试验组的色素提取液颜色明显比对照组的更深如图6B所示。
③最大吸收波长的检测
取上述花色素苷色素提取液0.05mL，分别用醋酸钠buffer(pH＝4.5)、氯化钾buffer(pH＝1.0)稀释5倍，静置30min。用蒸馏水为空白对照，全光谱范围内扫描上述稀释液，通过可见光范围内的最大吸收峰进而确定‘雨燕渐变橙’舌状花瓣色素提取液的最大吸收波长为520nm，如附图4所示。
④花色苷含量测定
在上述所得最大吸收波长520nm和波长700nm测量吸光度，以ddH2O为空白对照，参照Giusti和Wrolstad(2001)，采用以下两步公式计算花色素苷含量：
A＝(A520-A700)pH1.0-(A520-A700)pH4.5；
花色苷含量(mg/g)＝(A×MW×DF×1000×V)/(ε×1×m)
上述公式中A为吸光度；DF为样品溶液稀释的倍数(5倍)；V为提取液体积(本实施例为0.0012L)；m为样品质量(本实施例为0.15g)；1cm为吸收池厚度；MW为矢车菊素-3-葡萄糖苷分子量(取449.2g/mol)；ε为矢车菊素-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数(取26900L/(mol·cm))。
结果显示，RBFR组的菊花头状花序花色素苷含量为0.3823mg/g FW，比CK组的增多了23.1％，如图6所示，与外观变化规律相符合，如图4所示。
7.LED光处理后置于高温环境种植
处理后的盆栽菊花有移到高温环境下放置2个星期，环境温度为28～30℃，如图8所示，RBFR组花色加深的盆栽菊花可以放置更久并且花色仍然保持较艳丽，明显比同时期的CK组更深色，有效延长了观赏期。
实施例2
本实施例以雨燕粉菊花为试验材料，所述菊花为经穴盘法育苗后，准备进入生殖生长阶段的菊花盆栽苗，将上述菊花盆栽苗置于短日照的LED光源处理，设置CK组与不同配比的RBFR组，光量子通量密度总量为200μmol/m2/s，昼/夜时长比为11.5h/12.5h；环境温度白天为25℃，夜晚为18℃，其它的菊花植株栽培管理条件和相关指标的测定如实施例1。通过不同配比的LED光(RBFR)配方对菊花处理后，测定盛花期最大头状花序直径，具体的试验数据如表4所示。
表4盛花期最大头状花序直径统计表
试验材料
LED光源
花序直径
增大比例
雨燕粉
CK：LED白光
2.67cm
/
雨燕粉
R57％，B30％，FR13％
3.50cm
31.09％
雨燕粉
R54％，B33％，FR13％
3.58cm
34.08％
雨燕粉
R54％，B35％，FR11％
3.79cm
41.95％
雨燕粉
R48％，B37％，FR15％
3.70cm
38.58％
雨燕粉
R54％，B37％，FR9％
3.67cm
37.45％
雨燕粉
R46％，B40％，FR14％
3.33cm
24.72％
结果分析：
由表4数据可知，经过各组LED光配方的处理，盛花期最大头状花序直径对比CK组有24.72％～41.95％不等的增大，增大结果显著。
实施例3
本实施例以雨燕粉菊花和雨燕渐变橙菊花为试验材料，把准备进入生殖生长阶段的菊花盆栽苗置于短日照的LED光源处理，设置CK组与不同配比的RBFR组，光量子通量密度总量为250μmol/m2/s，昼/夜时长比为11.5h/12.5h；环境温度白天为24℃，夜晚为17℃，其它的菊花植株栽培管理条件和相关指标的测定如实施例1。通过不同配比的LED光(RBFR)配方对菊花处理后，测定盛花期的花色素苷含量，具体的试验数据如表5所示：
表5盛花期的花色素苷含量统计表
结果分析：
由表5数据可知，经过各组LED光配方的处理，盛花期的雨燕粉菊花的花色素苷含量对比CK组有12.1％～30.8％不等的增加，增加结果显著；盛花期的雨燕渐变橙菊花的花色素苷含量对比CK组有11.8％～22.7％不等的增加，增加结果显著。
以上所述只是本发明较优的实施方式，对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
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