專利名稱：水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養方法
技術領域：
本發明涉及植物栽培技術中的光照措施，尤指一種發光二極管在水稻根系環境中的光效應，主要用于水稻鐵營養不足癥狀的發生，并針對鐵營養不足癥狀進行發光二極管增進鐵營養的方法。
背景技術：
在前一專利申請中，其題目為一種植物根系光照裝置及其方法，申請號為03150726.3，我們講述了發光二極管LED作為光源用于根系環境中的裝置，闡述了光照裝置的結構和在番茄上應用的方法，除了番茄外，該裝置在水稻上如何使用，如何區分發光二極管LED光對植物根系的直接影響和間接影響，如何觀察LED光在植物生理過程上的作用，這些問題都未見公開報道和深入研究。
發明內容
為了克服上述不足之處，本發明的主要目的旨在提供一種將發光二極管作為植物的光源材料，用發光二極管照射在水稻根系上，且不影響日光照射的一種水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養方法。
本發明要解決的技術問題是在根系環境中設置光源需解決以下幾個技術問題(1)需要無土栽培的環境，最好是水培環境；(2)光源在水中是穩定的，自下往上能對整個根系照光而不是植物局部器官受光；(3)消除水中照光產生的熱效應和可能產生的其它物理效應；(4)能進行不同顏色(波段)光的對比試驗；(5)必要時消除因水中照光產生的有礙植物生長的生物等問題。
(6)要針對水稻鐵營養不足癥狀的發生，進行發光二極管增進鐵營養方法研究等技術問題。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是該裝置包括淋滴頭、栽培盆體和光照系統、底盆和泵水循環系統及發光二極管植物根系光照裝置等，采用并聯兩套根系光照裝置的辦法，由一套循環水路和一套發光二極管光照系統并聯兩套根系光照裝置，構成七組發光二極管LED并聯裝置的光實驗系統。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的根系光照裝置或為單體根系光照裝置或為雙體并聯根系光照裝置等。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的單體根系光照裝置依次由淋滴頭、黑色蓋層、栽培盆體和光照系統、底盆蓋、定位圈套及底盆和泵水循環系統等各部件組成，其中淋滴頭的輸出與黑色蓋層的輸入相連接，黑色蓋層的輸出與栽培盆體和光照系統的輸入相連接，栽培盆體和光照系統的輸出與另一黑色蓋層的輸入相連接，另一黑色蓋層的輸出與底盆蓋的輸入相連接，底盆蓋的的輸出與定位圈套的輸入相連接，定位圈套的輸出與底盆和泵水循環系統的輸入相連接。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的雙體并聯根系光照裝置由一單體根系光照裝置和另一根系光照裝置等部件組成，其中另一根系光照裝置依次由淋滴頭、黑色蓋層、栽培盆體、底盆蓋、定位圈套及底盆等各部件組成，其淋滴頭的輸出與黑色蓋層的輸入相連接，黑色蓋層的輸出與栽培盆體的輸入相連接，栽培盆體的輸出與另一黑色蓋層的輸入相連接，另一黑色蓋層的輸出與底盆蓋的輸入相連接，底盆蓋的的輸出與定位圈套的輸入相連接，定位圈套的輸出與底盆的輸入相連接；在底盆上鑿2只大小一樣的管孔，一只通過上水管，另一只通過回水管，兩套裝置經兩水管并聯在一起。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的光實驗系統由七組發光二極管LED并聯裝置和單獨一套水循環實驗裝置CK2及常規土培CK3等部件組成，其中單獨一套水循環實驗裝置CK2分別與LED光處理的水對照；常規土培CK3與上述八組水培對照。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的七組發光二極管LED并聯裝置分別為LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1和單獨一組裝置CK2，七組實驗由同一只燈光電源控制箱控制，后者連接定時器，8組裝置的潛水泵由另一只定時器控制的接線板控制，其中各CK1分別為各色LED光直接照射的對照，結果觀察到各種發光二極管LED光分解產生兩種光效應直接的和隨水循環的間接光效應。
一種水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養方法，該方法將LED發光二極管作為植物的光源材料，并在無土栽培或水培環境中直接光照根系，根據水培盆體結構設計光板，環氧樹脂防水，然后沉入水中盆底由下向上對整個根系照光，其種植和培養的工作步驟是步驟1.選用栽培容器、制作發光二極管光板及根光照設施的安裝；
步驟2.精選品種；水稻滬旱4號，中晚熟品種；步驟3.選種發芽；用5％的食鹽水選種，再將種子浸入水中48小時，取出后，放入濕紗布內在25℃下發芽；步驟4.播種選大小一致的種芽4粒，用濕巖棉包裹，放入小栽培缽中，再插入栽培盆缽的栽培孔中，每盆種3孔；CK3泥盆中也種3孔；種芽生長到2真葉時，每孔留3株，每盆有9株作為觀察對象；步驟5.營養液及LED光處理在播種后，各盆立即注滿營養液並開始循環流灌和照光，循環流灌時間是每天的5:30-18:30，LED照光時間是每天的6:00-18:00，與此同時地上部仍接受日光照射；步驟6.增加元素鐵，以螯合鐵形式供給元素鐵Fe的含量由開始時的1mg/L，逐漸增加到6mg/L達到葉片正常綠色，其它各元素都維持原營養液配方濃度；步驟7.實驗結束營養液從培養開始到實驗結束保持不變，只是每天補充消耗的部分，直至實驗結束不更換新鮮溶液。
本發明用一套循環水路和一套LED光照系統并聯兩套根系光照裝置，總共構成7種不同的LED光實驗系統，如LED-白/CK1(對照1)、LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1、LED-黃綠/CK1，另設沒有LED光的水系統CK2作為光處理水的對照，CK3土培作為標準對照，觀察到了LED光對水稻生長的影響及其實際意義。
特別配制的含硅(Si)9mg/L，鐵(Fe)1mg/L完全營養系統(PH5.5-6.5，EC約為0.75)作為LED-白/CK1等7種處理和CK2的營養介質，發現所有處理系統的水稻都發生葉黃化的Fe不足饑餓癥，當Fe元素增量達到6mg/L時，凡分別照LED光的處理(所有LED/CK1)的水稻葉片都轉黃為綠，恢復正常生長，唯有CK2(沒有LED光的單獨水系統)不能恢復。實驗證明LED照根對植物生長有質的影響。
并聯兩套根系光照裝置的實驗方法便利觀察LED光的直接作用和間接作用，在如LED-白/CK1等7種處理系統中，LED-白距根系近，表現的是光的直接作用和通過介質傳導的間接作用，而并聯的CK1接受的是循環水帶來的LED-白的間接作用。LED-白/CK1兩組水稻葉片由黃轉綠的不同恢復情況真實揭露了LED-白等7種燈發出的兩種光的作用。如觀察到，LED-白等燈的兩種光都是水稻生長需要的；LED-紅等燈的間接影響好于直接作用；LED-綠等燈的直接影響好于間接作用。
本發明的有益效果是提供一種用發光二極管作為植物的光源材料，并安裝在植物的根系環境中，應用在水稻根系環境中的光效應，針對水稻鐵營養不足癥狀的發生，進行發光二極管LED增進鐵營養實驗，發現水稻苗生長在含硅(Si)9mg/L，鐵(Fe)1mg/L的完全營養溶液中會發生鐵(Fe)饑餓的黃葉癥狀，隨著鐵(Fe)量增加到6mg/L，所有發光二極管LED光處理及其并聯的CK1都恢復正常生長，結果顯示發光二極管LED光照根系對水稻生長有質的影響，并取得了有益的效果。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
附圖1是本發明根系光照裝置單體示意圖；附圖2是本發明根系光照裝置雙體并聯示意圖；附圖3是本發明的各種發光二極管LED光對水稻黃化葉片恢復的影響示意圖；附圖4是本發明的實施例LED-白/CK1系統樣品示意圖；其中LED-白并聯CK1共用同一循環水系統和光照系統，CK2是單獨水系統，CK3是泥盆栽培示意圖；附圖5是本發明的實施例LED-蘭/CK1系統樣品示意圖；附圖6是本發明的實施例LED-黃/CK1系統樣品示意圖；附圖7是本發明的實施例LED-綠/CK1系統樣品示意圖；附圖8是本發明的實施例LED-紅/CK1系統樣品示意圖；附圖9是本發明的實施例LED-紫/CK1系統樣品示意圖；附圖10是本發明的實施例LED-黃綠/CK1系統樣品示意圖；附圖中標號說明1—淋滴頭；2—黑色蓋層；3—栽培盆體；4—底盆蓋；5—定位圈套；6—底盆；7—栽培盆體+光照系統；8—底盆+泵水循環系統；具體實施方式
請參閱附圖1、2所示，本發明的裝置發光二極管LED光照結構同于前專利(申請號03150726.3)說明，唯有一點改進為，加上黑色蓋層2組成LED光照裝置，如圖1所示，以嚴防自然光干擾。
該裝置包括淋滴頭、栽培盆體和光照系統、底盆和泵水循環系統及發光二極管植物根系光照裝置等，采用并聯兩套根系光照裝置的辦法，由一套循環水路和一套發光二極管光照系統并聯兩套根系光照裝置，構成七組發光二極管LED并聯裝置的光實驗系統。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的根系光照裝置或為單體根系光照裝置或為雙體并聯根系光照裝置等。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的單體根系光照裝置依次由淋滴頭1、黑色蓋層2、栽培盆體和光照系統7、底盆蓋4、定位圈套5及底盆和泵水循環系統8等各部件組成，其中淋滴頭1的輸出與黑色蓋層2的輸入相連接，黑色蓋層2的輸出與栽培盆體和光照系統7的輸入相連接，栽培盆體和光照系統7的輸出與另一黑色蓋層2的輸入相連接，另一黑色蓋層2的輸出與底盆蓋4的輸入相連接，底盆蓋4的的輸出與定位圈套5的輸入相連接，定位圈套5的輸出與底盆和泵水循環系統8的輸入相連接。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的雙體并聯根系光照裝置由一單體根系光照裝置和另一根系光照裝置等部件組成，其中另一根系光照裝置依次由淋滴頭1、黑色蓋層2、栽培盆體3、底盆蓋4、定位圈套5及底盆6等各部件組成，其淋滴頭1的輸出與黑色蓋層2的輸入相連接，黑色蓋層2的輸出與栽培盆體3的輸入相連接，栽培盆體3的輸出與另一黑色蓋層2的輸入相連接，另一黑色蓋層2的輸出與底盆蓋4的輸入相連接，底盆蓋4的的輸出與定位圈套5的輸入相連接，定位圈套5的輸出與底盆6的輸入相連接；在底盆6上鑿2只大小一樣的管孔，一只通過上水管11，另一只通過回水管12，兩套裝置經兩水管并聯在一起。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的光實驗系統由七組發光二極管LED并聯裝置和單獨一套水循環實驗裝置CK2及常規土培CK3等部件組成，其中單獨一套水循環實驗裝置CK2分別與LED光處理的水對照；常規土培CK3與上述八組水培對照。
所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置的七組發光二極管LED并聯裝置分別為LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1和單獨一組裝置CK2，七組實驗由同一只燈光電源控制箱控制，后者連接定時器，8組裝置的潛水泵由另一只定時器控制的接線板控制，其中各CK1分別為各色LED光直接照射的對照，結果觀察到各種發光二極管LED光分解產生兩種光效應直接的和隨水循環的間接光效應。
一種水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養方法，該方法將LED發光二極管作為植物的光源材料，并在無土栽培或水培環境中直接光照根系，根據水培盆體結構設計光板，環氧樹脂防水，然后沉入水中盆底由下向上對整個根系照光，其種植和培養的工作步驟是步驟1.選用栽培容器、制作發光二極管光板及根光照設施的安裝；步驟2.精選品種；水稻滬旱4號，中晚熟品種；步驟3.選種發芽；用5％的食鹽水選種，再將種子浸入水中48小時，取出后，放入濕紗布內在25℃下發芽；步驟4.播種選大小一致的種芽4粒，用濕巖棉包裹，放入小栽培缽中，再插入栽培盆缽(3)的栽培孔中，每盆種3孔；CK3泥盆中也種3孔；種芽生長到2真葉時，每孔留3株，每盆有9株作為觀察對象；步驟5.營養液及LED光處理在播種后，各盆立即注滿營養液並開始循環流灌和照光，循環流灌時間是每天的5:30-18:30，LED照光時間是每天的6:00-18:00，與此同時地上部仍接受日光照射；步驟6.增加元素鐵，以螯合鐵形式供給元素鐵Fe的含量由開始時的1mg/L，逐漸增加到6mg/L達到葉片正常綠色，其它各元素都維持原營養液配方濃度；步驟7.實驗結束營養液從培養開始到實驗結束保持不變，只是每天補充消耗的部分，直至實驗結束不更換新鮮溶液。
本發明的具體實施例詳述如下1)、選單子葉植物水稻作為實驗材料，做7種光源處理，有LED-白、LED-蘭、LED-綠、LED-紫、LED-紅、LED-黃和LED-黃綠；2)、采用并聯兩套根系光照裝置的辦法，發現LED光在生長水稻的溶液中分解產生兩部分光的功能，一種是光源與水稻根系在同一盆缽中，根系接受光的直接照射和通過液體介質的傳導影響；另一部分光的作用隨水循環到另一套裝置中作用于水稻根系，顯示光的間接作用；這一重要結果，為廣泛應用LED光于植物栽培指明了方向；3)、水稻生長在含元素硅(Si)9mg/L，鐵(Fe)1mg/L的完全營養液中5天，發生了葉色黃化的Fe饑餓癥，在逐步補充Fe元素于各光照實驗系統中達到6mg/L時，凡有LED光處理者，葉黃化現象逐漸轉綠至正常，而無LED光的對照CK2仍保持黃化癥狀，表明LED光在增進Fe營養上有重要的生物學意義；如圖2所示，兩套單獨的裝置(A、B)在底盆并聯，以共用裝置(A)中的一套水循環系統和光照系統，圖2的上水道11，下水道或回水道12表明，生長在裝置(A)栽培盆缽上的水稻距光源近，受到LED光的直接和間接的雙重影響，而生長在裝置(B)栽培盆缽上的水稻(CK1即對照1)只受到隨水循環的LED光的間接影響；用自來水特別配制水稻完全營養液(硝酸鈣0.23g/L，磷酸二氫鉀0.09g/L，硫酸銨0.13g/L，硫酸鎂0.65g/L，螯合鐵1mg/L，硅9mg/L，其它微量元素適量，PH5.5-6.5)。
根系的光照裝置，如圖1所示，裝置組成及LED光板的制作和安裝祥見前專利(申請號03150726.3)說明，唯一一點改進的地方是增加了黑色蓋層，按照栽培盆缽上表面的形狀剪裁略大的黑色塑料薄膜，重疊4層，並在其上制做栽培孔、淋滴頭引水管小孔、及中軸管道孔，再用于組裝(圖1)；底盆上的黑色蓋層應按照組裝后底盆裸露部分的樣式制做，材料也是重疊4層的黑色塑料薄膜。兩件黑色蓋層有效防止自然光干擾。
裝置的并聯圖，如圖2所示，在底盆上鑿2只大小一樣的管孔，一只通過上水管，另一只通過回水管，兩套裝置經兩水管并聯一起(圖2)，本工作中共有7組并聯裝置，分別是LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1和單獨一組裝置CK2(對照2)；7組實驗由同一只燈光電源控制箱控制(專利申請號03150726.3)，后者連接定時器，8組裝置的潛水泵由另一只定時器控制的接線板控制(專利申請號03150726.3)。
實驗共有9組在7組實驗的并聯裝置如LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1和LED-黃/CK1中
各CK1分別為各色LED光直接照射的對照；CK2(對照2)為單獨一套水循環實驗，分別與LED光處理的水對照；CK3(對照3)為常規土培，與上面8組水培對照。
種植和培養(04年5月29日-9月10日在非自控日光玻璃房內實施)品種，水稻滬旱4號，中晚熟品種。精選后，再用5％的食鹽水選種，再將種浸入水中48小時，取出后，放入濕紗布內在25℃下發芽。
播種，選大小一致的種芽4粒，用濕巖棉包裹，放入小栽培缽中，再插入栽培盆缽的栽培孔中，每盆種3孔。CK3泥盆中也種3孔。種芽生長到2真葉時，每孔留3株，每盆有9株作為觀察對象。營養液及LED光處理，在播種后，各盆立即注滿營養液並開始循環流灌和照光。循環流灌時間是每天的5:30-18:30，LED照光時間是每天的6:00-18:00，與此同時地上部仍接受日光照射。
營養液從培養開始到實驗結束保持不變，只是每天補充消耗的部分，而元素鐵(Fe)的含量由開始時的1mg/L，逐漸增加到6mg/L達到葉片正常綠色，其它各元素都維持原營養液配方濃度。直至實驗結束不更換新鮮溶液。
請參閱附圖3所示，實驗結果和分析情況(1)實驗過程中觀察到各處理系統中植株葉色有不同的表現，如圖3所示各組LED(白、紅、綠、黃、黃綠、紫和蘭共7種)光處理及其CK1的黃化葉片當溶液中的Fe積累達到6mg/L時都能轉為綠葉，並達到土培CK3植株葉片的正常綠色。但是根系環境中沒有LED光的CK2，雖其它條件相同，並有強烈的日照地上部也不能恢復正常，該處理至生長結束一直保持淡黃的葉色，結果證明根部LED光在克服水稻因Fe不足引起的生理障礙上有突出生理作用。CK3(泥土栽培)不補充Fe自始至終正常生長。
通常水培水稻只要Fe1.5mg/L即可正常生長，我們用3mg/L的Fe溶液培養水稻苗時，沒有缺Fe癥出現。也許本實驗溶液中的高Si(9mg/L)含量和LED光處理共同提高了水稻對Fe的需要量。
實驗過程正是夏季，非自控玻璃溫室內日照強，氣溫高40℃以上，盆中營養液溫度也常在40℃上下，各組處理在玻璃溫室內處在相同環境(光溫分布資料省略)下，環境條件不會造成實驗結果差別。
請參閱附圖4、5、6、7所示；(2)對水稻生長47天結果的分析水稻轉綠后各LED光持續處理至47天，水稻生長發生不同情況一種是如LED-白/CK1，如圖4所示；LED-蘭/CK1，如圖5所示；LED-黃/CK1，如圖6所示；和LED-綠/CK1，如圖7所示的表現，除植株下部老葉由于黃化時間長衰老嚴重不能恢復外，上部新生葉都表現像CK3(泥盆栽培)一樣正常，唯沒有LED光的CK2植株葉片仍為黃色，生長也緩慢。
相同系統中的LED和CK1的水稻也有不同表現，LED盆上的植株根系距LED燈最近，植株接受光的直接照射和通過水傳遞的雙重影響，而CK1盆上的植株受到的是循環水帶來的光影響，但LED和CK1兩組水稻同時轉黃為綠，說明LED-白、LED-蘭、LED-黃和LED-綠發出的光包含兩種為水稻生長所需要的光成份，這兩種光對植物生長都是有益的。
請參閱附圖8、9、10所示，另一種情況是，LED-紅/CK1、LED-紫/CK1和LED-黃綠/CK1三系統表現的情形(圖8、圖9和圖10)，距LED燈最近的植株后來生長沒有遠端植株(CK1)好，表現植株矮小，葉片發黃，甚至不如CK2一直未恢復正常的植株生長好。這一情況與其早期恢復的情況(圖1)比較，說明距光源近，植株長受到高劑量LED光照射的傷害作用。
(3)對水稻生長后期結果的分析在長100天的栽培過程中，每天補充營養液，從不更換新鮮液，根部每天LED光照12小時，和地上部日照同步，夏季日照很強，溫室氣溫和水溫有時高達40℃以上，再加上卷葉蟲和稻螟蟲的傷害等不利條件迫使實驗在9月10日結束。在這種不利環境條件下，LED光作為一種對照因子仍然顯出明顯影響，在7種LED光的處理中，只有LED-紫/CK1和LED-紅/CK1兩處理沒有抽穗外，其它處理都能生長到抽穗開花階段，故仍有估評LED光的實際意義的價值(表1)。
表1 根系照LED光對水稻生長后期的影響
表1中，CK2(水培，無LED光)本是各LED光照的正常比較對照，但由于其從實驗開始到結束一直處于Fe營養不足的生理障礙中，單株干重很低，又不能抽穗，所以已沒有可比性。土栽培與水培的根系環境差別很大也不是通常的比較方法。如果以水培的結果與土培栽培結果比較，更能觀察到LED光照根的實際意義。LED-白/CK1中LED-白的總蘗數提高64％，總穗數高64％，單株干重(以種苗數計)6.3克接近CK3的6.4克。該處理中的CK1的總蘗數提高52％，總穗數高64％，單株干重為5.6克，不及LED-白的6.3克和CK3的6.4克，說明LED-白的間接光效應不如LED-白的直接加間接光效果好，但LED-白發出的光都是有效光。如果考慮LED-白/CK1在生長的早期有25天的Fe營養不足的生理障礙影響(圖3)，可以認為LED-白是一種光效率很高的根系光照光源。
LED-蘭/CK1和LED-紅/CK1兩處理有一共同點，LED-蘭和LED-紅的直接(含間接)光照效應都不如CK3，但其間接效應都好于CK3，如CK1(蘭)的總蘗數提高92％，單株干重接近CK3，總穗數等于CK3的。CK1(紅)的總蘗數提高了1倍，單株干重高了25％，抽穗顯著延遲。同樣考慮兩者在生長早期被延遲的影響(圖3)，CK1(蘭)和CK1(紅)生長都明顯好于CK3。CK1(蘭)和CK1(紅)的間接光效應，為在生產上的應用指明了方向。該處理的LED-蘭和LED-紅距植株近的有害影響更加嚴重。
一般認為綠光不被植物利用，在我們的實驗中觀察到LED-綠/CK1處理同樣表現出轉化水稻黃葉為綠葉的功能(圖3)，在水稻生長后期，LED-綠處理的水稻總蘗數提高36％，總穗數提高64％，單株干重為5.7克，考慮到本處理在生長早期的黃化影響(圖3)，可以認為LED-綠的光效應同樣是明顯的。但其CK1的表現不如LED-綠。
經改變和并聯的一種植物的根系照光裝置及方法(申請號03150726.3)用于實驗發光二極管(LED-白、LED-蘭、LED-綠、LED-紫、LED-紅、LED-黃和LED-黃綠)對水稻根系照光。
發現水稻苗生長在含硅(Si)9mg/L，鐵(Fe)1mg/L的完全營養溶液中會發生Fe饑餓的黃葉癥狀，隨著Fe量增加到6mg/L(生長25天)，所有LED光處理及其并聯的CK1(對照1)都恢復正常生長，但沒有LED光的CK2(對照2，生長于相同營養液的單獨水培系統中)雖在強日光下生長了100天也不能恢復正常生長，結果顯示LED光照根系對水稻生長有質的影響。
并聯的植物的根系照光裝置及方法顯示，LED光在水稻營養液系統中會分解產生兩種光影響，一種是距光源近，表現的是光直接和通過營養介質傳遞的雙重影響；另一種是隨溶液循環傳遞的而影響根系的純間接作用。兩種光的作用在不同LED上表現不同，如LED-白等燈的兩種光都是水稻生長需要的；LED-紅等燈的間接影響好于直接作用；LED-綠等燈的直接影響好于間接作用。
實驗顯示實際意義，LED-白/CK1的總蘗數、總穗數分別比CK3(土培)提高64％/52％，64％/64％，單株干重(含分蘗數)都接近CK3處理。LED-蘭/CK1和LED-紅/CK1中的CK1，即CK1(蘭)和CK1(紅)間接接受光影響者，CK1(蘭)的總蘗數提高92％，總穗數和單株干重(含蘗數)都與CK3(土培)持平，CK1(紅)的總蘗數提高1倍，單株干重(含蘗數)提高25％。一般認為綠光不被植物利用，但在LED-綠/CK1的處理中LED-綠直至100天還保較好生長，其總蘗數提高36％，總穗數高18％，單株干重接近CK3。水稻水培的實驗結果中不少項目接近或超過土培的結果說明LED光照根有明顯實際意義。
LED照根表現實際意義，LED-白/CK1處理系統比土栽培的水稻的總蘗數分別提高64％和52％，總穗數分別提高64％，全株干重分別是6.3和5.6克接近于土培。LED-紅/CK1和LED-蘭/CK1兩處理中的CK1(紅)和CK1(蘭)的總蘗數分別提高1倍和92％，單株干重提高25％和持平。在LED-綠/CK1中LED-綠顯示好的結果，水稻總蘗數提高36％，總穗數提高64％，單株干重為5.7克。因為各LED開始處理的25天中有過黃化階段，而土培沒有，所以LED光的總體處理效果很明顯。
權利要求
1.一種水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置，該裝置包括淋滴頭、栽培盆體和光照系統、底盆和泵水循環系統及發光二極管植物根系光照裝置，其特征在于由一套循環水路和一套發光二極管光照系統并聯兩套根系光照裝置，構成七組發光二極管LED并聯裝置的光實驗系統。
2.根據權利要求1所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置，其特征在于所述的根系光照裝置或為單體根系光照裝置或為雙體并聯根系光照裝置。
3.根據權利要求2所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置，其特征在于所述的單體根系光照裝置依次由淋滴頭(1)、黑色蓋層(2)、栽培盆體和光照系統(7)、底盆蓋(4)、定位圈套(5)及底盆和泵水循環系統(8)各部件組成，其中淋滴頭(1)的輸出與黑色蓋層(2)的輸入相連接，黑色蓋層(2)的輸出與栽培盆體和光照系統(7)的輸入相連接，栽培盆體和光照系統(7)的輸出與另一黑色蓋層(2)的輸入相連接，另一黑色蓋層(2)的輸出與底盆蓋(4)的輸入相連接，底盆蓋(4)的的輸出與定位圈套(5)的輸入相連接，定位圈套(5)的輸出與底盆和泵水循環系統(8)的輸入相連接。
4.根據權利要求2所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置，其特征在于所述的雙體并聯根系光照裝置由一單體根系光照裝置和另一根系光照裝置組成，其中另一根系光照裝置依次由淋滴頭(1)、黑色蓋層(2)、栽培盆體(3)、底盆蓋(4)、定位圈套(5)及底盆(6)各部件組成，其淋滴頭(1)的輸出與黑色蓋層(2)的輸入相連接，黑色蓋層(2)的輸出與栽培盆體(3)的輸入相連接，栽培盆體(3)的輸出與另一黑色蓋層(2)的輸入相連接，另一黑色蓋層(2)的輸出與底盆蓋(4)的輸入相連接，底盆蓋(4)的的輸出與定位圈套(5)的輸入相連接，定位圈套(5)的輸出與底盆(6)的輸入相連接；在底盆(6)上鑿2只大小一樣的管孔，一只通過上水管(11)，另一只通過回水管(12)，兩套裝置經兩水管并聯在一起。
5.根據權利要求1所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置，其特征在于所述的光實驗系統由七組發光二極管LED并聯裝置和單獨一套水循環實驗裝置CK2及常規土培CK3組成，其中單獨一套水循環實驗裝置CK2分別與LED光處理的水對照；常規土培CK3與上述八組水培對照。
6.根據權利要求1所述的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養裝置，其特征在于所述的七組發光二極管LED并聯裝置分別為LED-蘭/CK1、LED-綠/CK1、LED-紫/CK1、LED-黃綠/CK1、LED-白/CK1、LED-紅/CK1、LED-黃/CK1，并由同一只燈光電源控制箱控制，其中觀察到各種發光二極管LED光分解產生兩種光效應。各CK1分別為各色LED光直接照射的對照，觀察到各種發光二極管LED光分解產生兩種光效應直接的和隨水循環的間接光效應。
7.一種水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養方法，其特征在于將LED發光二極管作為植物的光源材料，并在無土栽培或水培環境中直接光照根系，根據水培盆體結構設計光板，環氧樹脂防水，然后沉入水中盆底由下向上對整個根系照光，其種植和培養的工作步驟是步驟1.選用栽培容器、制作發光二極管光板及根光照設施的安裝；步驟2.精選品種；水稻滬旱4號，中晚熟品種；步驟3.選種發芽；用5％的食鹽水選種，再將種子浸入水中48小時，取出后，放入濕紗布內在25℃下發芽；步驟4.播種選大小一致的種芽4粒，用濕巖棉包裹，放入小栽培缽中，再插入栽培盆缽(3)的栽培孔中，每盆種3孔；CK3泥盆中也種3孔；種芽生長到2真葉時，每孔留3株，每盆有9株作為觀察對象；步驟5.營養液及LED光處理在播種后，各盆立即注滿營養液並開始循環流灌和照光，循環流灌時間是每天的5:30-18:30，LED照光時間是每天的6:00-18:00，與此同時地上部仍接受日光照射；步驟6.增加元素鐵，以螯合鐵形式供給元素鐵Fe的含量由開始時的1mg/L，逐漸增加到6mg/L達到葉片正常綠色，其它各元素都維持原營養液配方濃度；步驟7.實驗結束營養液從培養開始到實驗結束保持不變，只是每天補充消耗的部分，直至實驗結束不更換新鮮溶液。
全文摘要
一種涉及植物栽培技術中的光照措施，尤指一種發光二極管在水稻根系環境中的光效應的水稻鐵營養不足癥狀的發生及發光二極管增進鐵營養方法，主要解決水稻鐵營養不足癥狀的發生情況。該裝置由淋滴頭、底盆和泵水循環系統及發光二極管植物根系光照裝置等組成，由一套循環水路和一套發光二極管光照系統并聯兩套根系光照裝置構成。該種植和培養的方法是將LED發光二極管作為植物的光源材料，根據水培盆體結構設計光板，環氧樹脂防水，然后沉入水中盆底由下向上對整個根系照光。本發明的優點針對水稻鐵營養不足癥狀的發生，進行發光二極管LED增進鐵營養實驗，結果顯示發光二極管LED光照根系對水稻生長有質的影響，并取得了有益的效果。
文檔編號A01G7/00GK1656874SQ20051002410
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月28日 優先權日2005年2月28日
發明者李止正, 陳金星 申請人:中國科學院上海生命科學研究院