2015年6月农机化研究第6期
植物工厂间歇式人工光源的试验研究
时志立，胡圣尧，毛罕平，周亚波
（江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室，江苏镇江
摘
212013）
LED）和荧光灯，要：设计了用于植物工厂的间歇式人工光源，混合使用发光二极管（Light－EmittingDiode，
PAＲ）最高为550μmol·m－2·s－1。通过生菜栽培试验，光合有效辐射（Photo－syntheticallyActiveＲadiation，研究380/40、120/40）对生菜生理和生长的影响。结果表明：光波动环境可提高生菜的光个不同光波动周期（40/40、
合能力，生菜的叶绿素在光波动周期较短时含量较高，生菜的干鲜质量随着光波动周期缩短而降低，光波动环境下生菜的单位功耗产量要高于固定光源。关键词：植物工厂；生菜；光波动；产量；能耗中图分类号：S123
文献标识码：A
文章编号：1003－188X（2015）06－0141－05
DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.035
0引言
农业是资源消耗型产业，传统农业资源（养分、
50%～60%，而人工光源占据总能耗的70%～80%，因此减少人工光源的能耗对降低植物工厂运营成本有重大意义。
LED光源相对荧光灯等传统灯具价格较高，若全部采用LED作为植物工厂的人工光源将导致初期投资成本过高。虽然荧光灯的光能转换率要低于LED，但其光谱覆盖面广，可以补充LED人工光源缺少的光谱成分。采用LED与荧光灯混合人工光源的办法可以在不降低人工光源光强的基础上，降低人工光源初期投入，有利于植物工厂的推广与应用。
前人研究表明，间歇式光照可以提高植物的光合能力
［7－10］
水、土地等）的日益短缺和枯竭严重限制了农业的可持续发展潜力
［1］
。传统农业依赖于外界自然环境，产
量和品质均易受到自然环境中的温度、湿度、光照等因素的影响，不能连续稳定地提供农产品。现阶段农导致水体和土壤业实际生产中化肥和农药过量使用，
的重金属污染逐渐加重，不仅影响植物的生长发育，而且污染物在植物叶、茎、根、籽实中大量积累，食用重金属含量超标的农作物会对人体健康造成极大的危害
［2－4］
。另外，我国还面临着人多地少、自然资源，LED发热量小，可以长时间使用，但荧光灯
相对贫乏和资源利用率低等问题。要解决上述问题，就需要转变传统农业的生产模式，采用更先进的农业生产技术。
植物工厂作为一种全新的农业生产模式，具有环栽培时间短、不受气候影响、可实现持续稳定境可控、
生产、全封闭、无虫害、不用农药、安全性高、不受地域限制、节省耕地、自动化成度高、劳动强度低等特点
［5］
发热量高，如果不能及时减少人工光源散发的热量，会导致植物灼伤。本文的设计思路是采用间歇式人工光源，将LED一直点亮，周期性开关荧光灯以降低荧光灯的使用时间，从而减少其热量积聚。
1间歇式人工光源设计
荧光灯和LED分别选择上海农卉T5－28植物用
。但是，植物工厂本身还存在着设备投资大、耗
高效用全光谱荧光灯的和PHILIPS公司的GreenPowerDＲ/W120LED生产模组。T5－28和GreenPowerDＲ/W120LED生产模组分别如图1和图2所示。
T5－28和DＲ/W120的光谱能量对比图如图3所示，两种形式的光源均在440nm和650nm左右有一个能量聚集区。这两个光谱区域是植物生长所需要的重要光谱范围，表明两种人工光源均能满足植物生DＲ/W120的能量相对较为集中，长的需求。其中，这是LED光源的优势所在，但其价格过高依然限制着其在国内的大规模应用。
电多等制约因素，研究如何降低成本已成为最近研究的热点。植物工厂的能耗成本占总体运营成本的
收稿日期：2014－06－03
基金项目：江苏省高校自然科学重大项目（10KJA210010）；江苏省普
通高校研究生科研创新计划项目（CXLX13_67）；江苏省高校自然科学研究面上项目（13KJD510001）
（E－作者简介：时志立（1987－），男，河南驻马店人，硕士研究生，
mail）zhilishi@163．com。
通讯作者：毛罕平（1961－），男，浙江宁波人，教授，博士生导师。
2015年6月农机化研究第6期
时间控制开关2可以控制T5－28的开关时间周期，开关1则用来控制所有光源的开关时间周期，电表用线路中空气开关用来计量该组人工光源产生的能耗，
来防止因室内人工光源电气故障引起的安全问题
。
图1上海农卉T5－
28
图4
间歇式光照人工光源
图2PHILIPSDＲ/W
120
图5
间歇光照控制图
间歇式人工光源时间控制系统实物如图6所示。设置电表1是用来记录光源的能耗，双线空气开关2（2p－25A）起保险作用，开关3为两个时间控制开关（KG2516），可以实现两个时序的控制
。
图3T5－28和DＲ/W120人工光源光谱组成对比图
人工光源安装如图4所示。LED光源和荧光灯相间安装，由于荧光灯的平均每根的光强为LED光源所以将其安装密度定为1：2，以达到均匀分配的1/2，
LED和荧光灯光源的目的。LED的光能转换率高，以LEDDＲ/W120为作为基础光源可以节省更多电能；以荧光灯T5－28作为补充光源，可以用来增加光强，还可用来研究光波动对植物的影响。
荧光灯T5－28采用时间控制开关作为定时开HF表示关，间歇光照控制系统如图5所示。图5中，T5－28荧光灯；LED表示DＲ/W120LED。时间控制
图6
间歇式光照人工光源
2
2．1
试验材料与方法
试验材料
生菜品种是意大利全年耐抽苔生菜（LactucaSati-
vaL．，南京沃蔬种业有限公司）。
2015年6月2．2
试验设计
农机化研究第6期
将生菜种子用湿纱布包裹后放置24h，然后播种于72孔穴盘中。育苗基质的配比泥炭：蛭石为3：1，播种后置于温室内日常浇水管理，长至四叶一心时移植至水培栽培床。营养液配方采用华南农业大学叶菜B配方（1990），配方如表1所示。微量元素采用通用配方，如表2所示。
表1Ca（NO3）·4H2O472
2
华南农业大学叶菜B配方（1990）mg/LMgSO4·4H2O246mg/L
（NH4）6Mo7O24
·4H2O0．02
图7光波动周期图
2．3测定方法
生菜幼苗于2014年3月18日定植，进行光波动处
成分
KNO3HH4NO3KH2PO4K2SO4
浓度202表2
80100174
4月10日收获后测量干处理7天后开始采集数据，理，
重。栽培实验环境如图8所示
。
通用微量元素配方MnSO4
ZnSO4
CuSO4·5H2O0．08
成份
EDTA－2NaFe40
H3BO4
·4H2O·7H2O2．13
0．22
浓度2．86
昼夜温度分别控制在22℃和18℃，相对湿度为50%；每天光照时间为7：00－23：00，持续光照16h；采用间歇式人工光源，在低光强周期时只打开LED灯PAＲ为300μmol/（m2·s）；高光强周期时，同时打管，
PAＲ达到550μmol/（m2·s）。开所有荧光灯和LED，
高低光周期试验设计如表3所示。对比试验打开所光强PAＲ达到450μmol/有的LED和1/2的荧光灯，（m2·s）。
表3
因素40/4080/40120/40
光周期试验设计低光周期4080120
高光周期404040
min
1．生菜2．栽培槽3．间歇式人工光源
图8
生菜栽培试验环境
1）株高和鲜质量。株高为栽培板距离生菜茎中心线最高点的距离；每隔一天随机抽取3株进行测量。鲜质量采用称重法，每个处理选取一块栽培板，将栽培板连同生菜控水3min后测量总质量，总质量减去栽培板及定植槽的质量为生菜的鲜质量。
2）光合速率。光合速率采用美国产Li－6400便携式光合作用仪测量净光合速率（ph）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）等。测量时间为每天上午9：00－11：00。
3）叶绿素。叶绿素采用SPAD－502叶绿素仪进每次测量选取最新生成完全展开叶片，每个行测定，处理重复6次。
4）地上和地下部分干重及茎粗。采收后将生菜分别测量株高、茎粗、地上和地下部分从根茎处剪开，
鲜质量。干质量采用烘干法，将地上及地下部分鲜样然后以80℃将分装后在烘箱中以105℃杀青15min，
鲜样烘干至恒定质量，称重测量干重，最后根据数据计算含水率及根冠比。2．4
数据处理方法
数据处理采用SPSS的单因素方差分析。假定方差齐性采用Duncan极差法。
各处理的光波动周期如图7所示
。
2015年6月农机化研究第6期
3
3．1
结果与分析
光波动周期对生菜光合能力的影响
表4是在光波动周期内人工光源为低光强时所
但仍低于处理80/40；CK对照的叶绿素含量为29．18要高于处理120/40，但与处理40/40差异不显著（P＜0．05）；处理40/40虽然每天的光积分要大于80/40，但其光波动周期过短，导致植物不能很好地适应变化，从而其叶绿素含量低于处理80/40。
该数据表明，处理80/40下生菜的叶绿素含量最高，在光波动情况下合适的低光周期可提高植物的叶绿素含量
。
得数据，每个处理选3片最新长成的完全展开叶片，每个处理重复6次。结果表明：在低光情况下，生菜的光合速率随着低光周期的增大而减小。CK对照的净光合速率最高，这是因为其光强一直恒定，且大于其它各处理的低光强。处理40/40的净光合速率高于其它光波动处理。
表5是在光波动周期内高光强所测得的光合作其结果与表4相似，同样可以得出处理用相关参数，
40/40的光合速率为最高。由于光波动处于高光周期时，其光强要高于CK对照，所以各光波动处理的光合速率均要高于CK对照。
表4
不同处理低光下生菜光合参数
气孔导度
蒸腾速率/mol·m－2·s－12．04±0．108a1．95±0．136a2．14±0．153ab2．55±0．103b
处理
净光合速率
/μmol·m－2·s－1/mol·m－2·s－17．44±0．188a6．81±0．25b6．04±0．118c8．15±0．266d表5
0．1±0．006a0．1±0．009ab0．11±0．009ab0．13±0．006b
40/4080/40120/40CK
图9不同光波动周期叶绿素含量的影响
3．3光波动周期对生菜产量的影响及其经济性图10是不同处理下生菜地上和地下干质量的对
不同处理高光下生菜光合和气体交换参数净光合速率
气孔导度
蒸腾速率/mol·m－2·s－12．48±0．143a3±0．108b2．28±0．099b2．4±0．103b
比图。数据表明：40/40处理下植物的地上干质量最大，高于其它处理；80/40处理下地上干质量最低，与120/40处理无显著差异；CK对照地上干质量要高于处理80/40，地下干质量与处理40/40和CK对照差异不显著，表明光波动周期会影响生菜的干物质积累
。
处理
/μmol·m－2·s－1/mol·m－2·s－111．53±0．356a10．99±0．302a10．09±0．281b8．57±0．266c
0．14±0．011a0．17±0．008b0．11±0．005c0．12±0．006c
40/4080/40120/40CK
结果表明，不同光波动周期会影响低光下植物的光合速率，光合速率随低光周期的增长而下降。3．2
叶绿素含量的变化
植物叶片组织中的叶绿体是进行光合作用的细胞器，其包含的叶绿素可以吸收光能，为植物光合作用提供能量。叶绿素的含量是反映植物生长状况的一个重要指标。光波动周期性给予生菜高低光强，会影响其叶绿素的含量。每个处理重复18次，数据用SPSS20．0进行单因素方差分析，结果如图9所示。
数据表明：处理80/40的叶绿素含量为30．77要高于其它各处理差异不显著（P＜0．05）；处理40/40的叶绿素含量29．75虽然高于处理120/40的28．73，
图10
不同光波动周期对生菜干质量的影响
图11是不同光波动周期对生菜地上和地下鲜质量的影响。数据表明：40/40处理下的地上鲜质量均高于其它各处理，处理120/40的地上鲜质量和地上鲜质量最低；CK对照的地上鲜质量和处理40/40和处理80/40差异不显著。数据表明，生菜的地上鲜质量会随着光波动周期的延长而减少。这说明，过长的光动周期不利于生菜的生长。
2015年6月农机化研究第6期
4结论
80/40，在3种不同的光波动周期（分别为40/40，
120/40）环境下进行生菜栽培试验，结果表明：在光波动环境下随着波动周期的缩短，生菜的鲜重呈上升趋势。当处理低光周期延长时，会降低生菜干物质的积累。在植物处于光波动低光强时，生菜的光合速率随
图11
不同光波动周期下对生菜鲜质量的影响
低光周期的延长而降低。处理80/40下生菜的叶绿素含量最高，这表明合适的光波动周期可以促进叶绿素的生成。综合生菜的功耗和产量表明，与普通光照环境相比，合适的光波动周期可提高生菜单位功耗的具有一定的生产指导意义。产出，参考文献：
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［3］毛明翠，黄标，李元，等．我国北方典型日光温室蔬菜生
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图12为不同光波动周期对生菜株高和茎粗的影响。光波动处理下的生菜茎粗要小于CK对照，但差异并不显著（P＜0．05）；120/40处理生菜的株高高于80/40处理的生菜株高最低。该数据表其它各处理，
光波动周期的不同对茎粗影响较小
。明，
图12不同光波动周期下对生菜株高和茎粗的影响835－841．
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根据测得的生菜鲜质量和功耗，由公式可算出每kW·h电量所能生产的生菜鲜质量I，单位为g/（kW·h），即
m
I=
Q
Q为总功耗（kW·h）；m为收获的生菜的其中，
总鲜重。计算后结果如表6所示。光波动周期中，低120/40处光周期越长，生菜的单位功耗产出就越大，理下的I值为最高。试验表明，实际生产中可采用低光周期较长的光波动环境，以增加单位功耗产出。
表6
处理40/4080/40120/40CK
单位功耗产出
I/g·（kW·h）
50．10058．77062．70049．059
－1
（下转第150页）
2015年6月
向成功杏子的准确观测。参考文献：
农机化研究第6期
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［4］梁勤安，刘向东，张杰，等．杏果自动定向工作部件设计与
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KMTDynamicStrainMeasurementSystemApplicationinFruitOrientation
DingXiangyan，WangChunyao，LuoJianqing，HuangChunyang
（SchoolofMechanicalEngineering，XinJiangUniversity，Urumqi830047，China）
Abstract：Thedirectedcruxoftheproblemforfruitconveyingprocessistofindtheprincipalfactorsthataffectorienta-tionsuccesspercentage，andcontrasteachfactorbysciencecombination，findthebestcombinationtoimprovetheorien-tationsuccessrateoffruitintheactualproductionprocess．UsingthemethodofcombiningorthogonaltestandKMTdy-namicstrainmeasurementsystemtodeterminetherelevantfactorsoforientation．ThevalueofKMTdynamicstraintestretainingpieceisconsistentwithcalculatedanalysisofthedata．Anddeterminingthemainfactorsthatinfluencetheori-entationofthefruitconveyorareasfollows：thewidthoftheentrancechannel、thesizeofthespeedoftheclampingtheapricotsshortdiametersize．Byorthogonaltest，gainingagroupofoptimumcombinationofexperimentalfactors：band、
theDis25mm，theVis13．2m·min－1，andtheIisfrom34mmto35mm，Inthecaseofthisexperiment，theapri-cotsofdirectionalsuccessrateisgreatlyimproved．Byhigh－speedcameraobservationstatistics，wefoundthat：fruitdi-rectionalstabilitymainlyconcentratedonthefourthregionintheorientationchannel．Consideringtheimpactofthegrip-pingpieceontheconveyorbeltvibration，statisticsoutofapricotdirectionalstabilityoftheregionfocusedonthefourthareaofconveyingchannel，andthereforetosubsequentapricotsegmentationofcutterlocationselectionprovidesthetheo-rysupport．
Keywords：fruitsorientation；dynamicstraintest；high－speedcamera；orthogonaltest；calibrationtest（上接第145页）
AbstractID：1003－188X（2015）06－0141－EA
····
DesignandＲesearchofFluctuationArtificialLight
ShiZhili，HuShengyao，MaoHanping，ZhouYabo
（KeyLaboratoryofModernAgriculturalEquipmentandTechnology，MinistryofEducationandJiangsuProvince，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China）
Abstract：Thispaperstudiedanddesignedafluctuatingartificiallightforplantfactorywhichmixed－usedlight－emit-tingdiodes（Light－EmittingDiode，LED）andfluorescentlamps，it’sPAＲ（Photo－syntheticallyActiveＲadiation）wasupto550μmol·m－2·s－1．Lettucecultivationexperimentwasbedoneinordertoresearchtheeffectofdifferentlightcycles（40/40，80/40，120/40）onlettuce．Theresultsshowedthatthefluctuationslightcanincreasedphotosyn-theticcapacityoflettuce；chlorophyllcontentwashigherinlettuceofshorterperiodinfluctuationslightenvironment；let-tucefreshanddryweightwaslowerwhenlightcycleswasshorter；underfluctuationslightlettuceproductionperunitpowerwashigherthanordinarylight，thismeansfluctuationlightcanreducetheenergyconsumptionoftheplantfactorytosomeextent．
Keywords：plantfactory；lettuce；lightfluctuations；production；energy
2015年6月农机化研究第6期
植物工厂间歇式人工光源的试验研究
时志立，胡圣尧，毛罕平，周亚波
（江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室，江苏镇江
摘
212013）
LED）和荧光灯，要：设计了用于植物工厂的间歇式人工光源，混合使用发光二极管（Light－EmittingDiode，
PAＲ）最高为550μmol·m－2·s－1。通过生菜栽培试验，光合有效辐射（Photo－syntheticallyActiveＲadiation，研究380/40、120/40）对生菜生理和生长的影响。结果表明：光波动环境可提高生菜的光个不同光波动周期（40/40、
合能力，生菜的叶绿素在光波动周期较短时含量较高，生菜的干鲜质量随着光波动周期缩短而降低，光波动环境下生菜的单位功耗产量要高于固定光源。关键词：植物工厂；生菜；光波动；产量；能耗中图分类号：S123
文献标识码：A
文章编号：1003－188X（2015）06－0141－05
DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.035
0引言
农业是资源消耗型产业，传统农业资源（养分、
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LED光源相对荧光灯等传统灯具价格较高，若全部采用LED作为植物工厂的人工光源将导致初期投资成本过高。虽然荧光灯的光能转换率要低于LED，但其光谱覆盖面广，可以补充LED人工光源缺少的光谱成分。采用LED与荧光灯混合人工光源的办法可以在不降低人工光源光强的基础上，降低人工光源初期投入，有利于植物工厂的推广与应用。
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水、土地等）的日益短缺和枯竭严重限制了农业的可持续发展潜力
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。另外，我国还面临着人多地少、自然资源，LED发热量小，可以长时间使用，但荧光灯
相对贫乏和资源利用率低等问题。要解决上述问题，就需要转变传统农业的生产模式，采用更先进的农业生产技术。
植物工厂作为一种全新的农业生产模式，具有环栽培时间短、不受气候影响、可实现持续稳定境可控、
生产、全封闭、无虫害、不用农药、安全性高、不受地域限制、节省耕地、自动化成度高、劳动强度低等特点
［5］
发热量高，如果不能及时减少人工光源散发的热量，会导致植物灼伤。本文的设计思路是采用间歇式人工光源，将LED一直点亮，周期性开关荧光灯以降低荧光灯的使用时间，从而减少其热量积聚。
1间歇式人工光源设计
荧光灯和LED分别选择上海农卉T5－28植物用
。但是，植物工厂本身还存在着设备投资大、耗
高效用全光谱荧光灯的和PHILIPS公司的GreenPowerDＲ/W120LED生产模组。T5－28和GreenPowerDＲ/W120LED生产模组分别如图1和图2所示。
T5－28和DＲ/W120的光谱能量对比图如图3所示，两种形式的光源均在440nm和650nm左右有一个能量聚集区。这两个光谱区域是植物生长所需要的重要光谱范围，表明两种人工光源均能满足植物生DＲ/W120的能量相对较为集中，长的需求。其中，这是LED光源的优势所在，但其价格过高依然限制着其在国内的大规模应用。
电多等制约因素，研究如何降低成本已成为最近研究的热点。植物工厂的能耗成本占总体运营成本的
收稿日期：2014－06－03
基金项目：江苏省高校自然科学重大项目（10KJA210010）；江苏省普
通高校研究生科研创新计划项目（CXLX13_67）；江苏省高校自然科学研究面上项目（13KJD510001）
（E－作者简介：时志立（1987－），男，河南驻马店人，硕士研究生，
mail）zhilishi@163．com。
通讯作者：毛罕平（1961－），男，浙江宁波人，教授，博士生导师。
2015年6月农机化研究第6期
时间控制开关2可以控制T5－28的开关时间周期，开关1则用来控制所有光源的开关时间周期，电表用线路中空气开关用来计量该组人工光源产生的能耗，
来防止因室内人工光源电气故障引起的安全问题
。
图1上海农卉T5－
28
图4
间歇式光照人工光源
图2PHILIPSDＲ/W
120
图5
间歇光照控制图
间歇式人工光源时间控制系统实物如图6所示。设置电表1是用来记录光源的能耗，双线空气开关2（2p－25A）起保险作用，开关3为两个时间控制开关（KG2516），可以实现两个时序的控制
。
图3T5－28和DＲ/W120人工光源光谱组成对比图
人工光源安装如图4所示。LED光源和荧光灯相间安装，由于荧光灯的平均每根的光强为LED光源所以将其安装密度定为1：2，以达到均匀分配的1/2，
LED和荧光灯光源的目的。LED的光能转换率高，以LEDDＲ/W120为作为基础光源可以节省更多电能；以荧光灯T5－28作为补充光源，可以用来增加光强，还可用来研究光波动对植物的影响。
荧光灯T5－28采用时间控制开关作为定时开HF表示关，间歇光照控制系统如图5所示。图5中，T5－28荧光灯；LED表示DＲ/W120LED。时间控制
图6
间歇式光照人工光源
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2．1
试验材料与方法
试验材料
生菜品种是意大利全年耐抽苔生菜（LactucaSati-
vaL．，南京沃蔬种业有限公司）。
2015年6月2．2
试验设计
农机化研究第6期
将生菜种子用湿纱布包裹后放置24h，然后播种于72孔穴盘中。育苗基质的配比泥炭：蛭石为3：1，播种后置于温室内日常浇水管理，长至四叶一心时移植至水培栽培床。营养液配方采用华南农业大学叶菜B配方（1990），配方如表1所示。微量元素采用通用配方，如表2所示。
表1Ca（NO3）·4H2O472
2
华南农业大学叶菜B配方（1990）mg/LMgSO4·4H2O246mg/L
（NH4）6Mo7O24
·4H2O0．02
图7光波动周期图
2．3测定方法
生菜幼苗于2014年3月18日定植，进行光波动处
成分
KNO3HH4NO3KH2PO4K2SO4
浓度202表2
80100174
4月10日收获后测量干处理7天后开始采集数据，理，
重。栽培实验环境如图8所示
。
通用微量元素配方MnSO4
ZnSO4
CuSO4·5H2O0．08
成份
EDTA－2NaFe40
H3BO4
·4H2O·7H2O2．13
0．22
浓度2．86
昼夜温度分别控制在22℃和18℃，相对湿度为50%；每天光照时间为7：00－23：00，持续光照16h；采用间歇式人工光源，在低光强周期时只打开LED灯PAＲ为300μmol/（m2·s）；高光强周期时，同时打管，
PAＲ达到550μmol/（m2·s）。开所有荧光灯和LED，
高低光周期试验设计如表3所示。对比试验打开所光强PAＲ达到450μmol/有的LED和1/2的荧光灯，（m2·s）。
表3
因素40/4080/40120/40
光周期试验设计低光周期4080120
高光周期404040
min
1．生菜2．栽培槽3．间歇式人工光源
图8
生菜栽培试验环境
1）株高和鲜质量。株高为栽培板距离生菜茎中心线最高点的距离；每隔一天随机抽取3株进行测量。鲜质量采用称重法，每个处理选取一块栽培板，将栽培板连同生菜控水3min后测量总质量，总质量减去栽培板及定植槽的质量为生菜的鲜质量。
2）光合速率。光合速率采用美国产Li－6400便携式光合作用仪测量净光合速率（ph）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）等。测量时间为每天上午9：00－11：00。
3）叶绿素。叶绿素采用SPAD－502叶绿素仪进每次测量选取最新生成完全展开叶片，每个行测定，处理重复6次。
4）地上和地下部分干重及茎粗。采收后将生菜分别测量株高、茎粗、地上和地下部分从根茎处剪开，
鲜质量。干质量采用烘干法，将地上及地下部分鲜样然后以80℃将分装后在烘箱中以105℃杀青15min，
鲜样烘干至恒定质量，称重测量干重，最后根据数据计算含水率及根冠比。2．4
数据处理方法
数据处理采用SPSS的单因素方差分析。假定方差齐性采用Duncan极差法。
各处理的光波动周期如图7所示
。
2015年6月农机化研究第6期
3
3．1
结果与分析
光波动周期对生菜光合能力的影响
表4是在光波动周期内人工光源为低光强时所
但仍低于处理80/40；CK对照的叶绿素含量为29．18要高于处理120/40，但与处理40/40差异不显著（P＜0．05）；处理40/40虽然每天的光积分要大于80/40，但其光波动周期过短，导致植物不能很好地适应变化，从而其叶绿素含量低于处理80/40。
该数据表明，处理80/40下生菜的叶绿素含量最高，在光波动情况下合适的低光周期可提高植物的叶绿素含量
。
得数据，每个处理选3片最新长成的完全展开叶片，每个处理重复6次。结果表明：在低光情况下，生菜的光合速率随着低光周期的增大而减小。CK对照的净光合速率最高，这是因为其光强一直恒定，且大于其它各处理的低光强。处理40/40的净光合速率高于其它光波动处理。
表5是在光波动周期内高光强所测得的光合作其结果与表4相似，同样可以得出处理用相关参数，
40/40的光合速率为最高。由于光波动处于高光周期时，其光强要高于CK对照，所以各光波动处理的光合速率均要高于CK对照。
表4
不同处理低光下生菜光合参数
气孔导度
蒸腾速率/mol·m－2·s－12．04±0．108a1．95±0．136a2．14±0．153ab2．55±0．103b
处理
净光合速率
/μmol·m－2·s－1/mol·m－2·s－17．44±0．188a6．81±0．25b6．04±0．118c8．15±0．266d表5
0．1±0．006a0．1±0．009ab0．11±0．009ab0．13±0．006b
40/4080/40120/40CK
图9不同光波动周期叶绿素含量的影响
3．3光波动周期对生菜产量的影响及其经济性图10是不同处理下生菜地上和地下干质量的对
不同处理高光下生菜光合和气体交换参数净光合速率
气孔导度
蒸腾速率/mol·m－2·s－12．48±0．143a3±0．108b2．28±0．099b2．4±0．103b
比图。数据表明：40/40处理下植物的地上干质量最大，高于其它处理；80/40处理下地上干质量最低，与120/40处理无显著差异；CK对照地上干质量要高于处理80/40，地下干质量与处理40/40和CK对照差异不显著，表明光波动周期会影响生菜的干物质积累
。
处理
/μmol·m－2·s－1/mol·m－2·s－111．53±0．356a10．99±0．302a10．09±0．281b8．57±0．266c
0．14±0．011a0．17±0．008b0．11±0．005c0．12±0．006c
40/4080/40120/40CK
结果表明，不同光波动周期会影响低光下植物的光合速率，光合速率随低光周期的增长而下降。3．2
叶绿素含量的变化
植物叶片组织中的叶绿体是进行光合作用的细胞器，其包含的叶绿素可以吸收光能，为植物光合作用提供能量。叶绿素的含量是反映植物生长状况的一个重要指标。光波动周期性给予生菜高低光强，会影响其叶绿素的含量。每个处理重复18次，数据用SPSS20．0进行单因素方差分析，结果如图9所示。
数据表明：处理80/40的叶绿素含量为30．77要高于其它各处理差异不显著（P＜0．05）；处理40/40的叶绿素含量29．75虽然高于处理120/40的28．73，
图10
不同光波动周期对生菜干质量的影响
图11是不同光波动周期对生菜地上和地下鲜质量的影响。数据表明：40/40处理下的地上鲜质量均高于其它各处理，处理120/40的地上鲜质量和地上鲜质量最低；CK对照的地上鲜质量和处理40/40和处理80/40差异不显著。数据表明，生菜的地上鲜质量会随着光波动周期的延长而减少。这说明，过长的光动周期不利于生菜的生长。
2015年6月农机化研究第6期
4结论
80/40，在3种不同的光波动周期（分别为40/40，
120/40）环境下进行生菜栽培试验，结果表明：在光波动环境下随着波动周期的缩短，生菜的鲜重呈上升趋势。当处理低光周期延长时，会降低生菜干物质的积累。在植物处于光波动低光强时，生菜的光合速率随
图11
不同光波动周期下对生菜鲜质量的影响
低光周期的延长而降低。处理80/40下生菜的叶绿素含量最高，这表明合适的光波动周期可以促进叶绿素的生成。综合生菜的功耗和产量表明，与普通光照环境相比，合适的光波动周期可提高生菜单位功耗的具有一定的生产指导意义。产出，参考文献：
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图12为不同光波动周期对生菜株高和茎粗的影响。光波动处理下的生菜茎粗要小于CK对照，但差异并不显著（P＜0．05）；120/40处理生菜的株高高于80/40处理的生菜株高最低。该数据表其它各处理，
光波动周期的不同对茎粗影响较小
。明，
图12不同光波动周期下对生菜株高和茎粗的影响835－841．
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根据测得的生菜鲜质量和功耗，由公式可算出每kW·h电量所能生产的生菜鲜质量I，单位为g/（kW·h），即
m
I=
Q
Q为总功耗（kW·h）；m为收获的生菜的其中，
总鲜重。计算后结果如表6所示。光波动周期中，低120/40处光周期越长，生菜的单位功耗产出就越大，理下的I值为最高。试验表明，实际生产中可采用低光周期较长的光波动环境，以增加单位功耗产出。
表6
处理40/4080/40120/40CK
单位功耗产出
I/g·（kW·h）
50．10058．77062．70049．059
－1
（下转第150页）
2015年6月
向成功杏子的准确观测。参考文献：
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KMTDynamicStrainMeasurementSystemApplicationinFruitOrientation
DingXiangyan，WangChunyao，LuoJianqing，HuangChunyang
（SchoolofMechanicalEngineering，XinJiangUniversity，Urumqi830047，China）
Abstract：Thedirectedcruxoftheproblemforfruitconveyingprocessistofindtheprincipalfactorsthataffectorienta-tionsuccesspercentage，andcontrasteachfactorbysciencecombination，findthebestcombinationtoimprovetheorien-tationsuccessrateoffruitintheactualproductionprocess．UsingthemethodofcombiningorthogonaltestandKMTdy-namicstrainmeasurementsystemtodeterminetherelevantfactorsoforientation．ThevalueofKMTdynamicstraintestretainingpieceisconsistentwithcalculatedanalysisofthedata．Anddeterminingthemainfactorsthatinfluencetheori-entationofthefruitconveyorareasfollows：thewidthoftheentrancechannel、thesizeofthespeedoftheclampingtheapricotsshortdiametersize．Byorthogonaltest，gainingagroupofoptimumcombinationofexperimentalfactors：band、
theDis25mm，theVis13．2m·min－1，andtheIisfrom34mmto35mm，Inthecaseofthisexperiment，theapri-cotsofdirectionalsuccessrateisgreatlyimproved．Byhigh－speedcameraobservationstatistics，wefoundthat：fruitdi-rectionalstabilitymainlyconcentratedonthefourthregionintheorientationchannel．Consideringtheimpactofthegrip-pingpieceontheconveyorbeltvibration，statisticsoutofapricotdirectionalstabilityoftheregionfocusedonthefourthareaofconveyingchannel，andthereforetosubsequentapricotsegmentationofcutterlocationselectionprovidesthetheo-rysupport．
Keywords：fruitsorientation；dynamicstraintest；high－speedcamera；orthogonaltest；calibrationtest（上接第145页）
AbstractID：1003－188X（2015）06－0141－EA
····
DesignandＲesearchofFluctuationArtificialLight
ShiZhili，HuShengyao，MaoHanping，ZhouYabo
（KeyLaboratoryofModernAgriculturalEquipmentandTechnology，MinistryofEducationandJiangsuProvince，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China）
Abstract：Thispaperstudiedanddesignedafluctuatingartificiallightforplantfactorywhichmixed－usedlight－emit-tingdiodes（Light－EmittingDiode，LED）andfluorescentlamps，it’sPAＲ（Photo－syntheticallyActiveＲadiation）wasupto550μmol·m－2·s－1．Lettucecultivationexperimentwasbedoneinordertoresearchtheeffectofdifferentlightcycles（40/40，80/40，120/40）onlettuce．Theresultsshowedthatthefluctuationslightcanincreasedphotosyn-theticcapacityoflettuce；chlorophyllcontentwashigherinlettuceofshorterperiodinfluctuationslightenvironment；let-tucefreshanddryweightwaslowerwhenlightcycleswasshorter；underfluctuationslightlettuceproductionperunitpowerwashigherthanordinarylight，thismeansfluctuationlightcanreducetheenergyconsumptionoftheplantfactorytosomeextent．
Keywords：plantfactory；lettuce；lightfluctuations；production；energy