促进番茄花果期生长的方法及其在植物工厂中的应用技术

本发明专利技术涉及一种促进冬季或者缺光环境下番茄花果期生长的光源分布方法及光源参数，所述促进番茄花果期生长的方法在植物工厂中的应用包括为生长中的番茄成株提供人工光源以促进番茄成株的生长。本发明专利技术的有益效果：本发明专利技术促进番茄花果期生长的方法在植物工厂中的应用是通过在番茄花果期生长过程中补充适宜其生产阶段的对应光谱，为植物提供最适宜的补光方案，发明专利技术覆盖了番茄移栽后开花到成熟整个生殖生长时期，保证番茄对光能的吸收率和利用率，促进电能转化为番茄的生物化学能，保证冬季或者缺光环境下番茄座果率、促进番茄果实提前成熟、提高番茄果实品质。

The method of promoting the growth of Tomato in flowering and fruiting period and its application in plant factory

【技术实现步骤摘要】
促进番茄花果期生长的方法及其在植物工厂中的应用
本专利技术属于植物栽培
，涉及一种促进番茄花果期生长的方法及其在植物工厂中的应用，具体为促进冬季或者缺光环境下番茄花果期生长的光源分布方法及光源参数。
技术介绍
光照与作物的生长有密切的关系。最大限度的捕捉光能，充分发挥植物光合作用的潜力，将直接关系到农业生产的效益。近年来为了满足市场需求，普遍采用温室大棚生产反季节花卉、瓜果、蔬菜等，由于冬春两季日照时间短，作物生长缓慢，产量低，因此急需进行补光。植物光源是依照植物生长的自然规律，根据植物利用太阳光进行光合作用的原理，使用人工光源弥补太阳光短缺，为提供植物生长发育所需光源的一种设备。国内植物光源市场近年来快速发展，大部分LED制造企业的植物光源没有对植物利用效率最高的光谱做深入研究，一般是采用全可见光连续光谱宽频LED设备做为植物光源，这样大部分植物利用率较低的光谱就浪费掉了，电能转化为植物化学能效率降低，造成了能源的浪费。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种促进番茄花果期生长的方法及其在植物工厂中的应用，意指为在冬季或缺光环境下番茄栽培提供科学合理的光源补充方案，保证番茄正常生长的同时，提升电能利用率，促使番茄设施内栽培产量稳定、品质提升。本专利技术的目的是提供一种促进番茄花果期生长的方法。本专利技术的再一目的是提供上述促进番茄花果期生长的方法在植物工厂中的应用。根据本专利技术的具体实施方式的促进番茄花果期生长的方法，所述促进番茄花果期生长的方法包括对生长中的番茄提供人工光源以促进番茄的生长，具体为：在以人工光源为主光源的植物工厂中，番茄花果期提供的人工光源按光谱积分百分比为60-90％的红光和10-40％的蓝光；在以太阳光为主光源的植物工厂中，番茄花果期提供的人工光源按光谱积分百分比为70-90％的红光和10-30％的蓝光；所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B。根据本专利技术的具体实施方式的促进番茄花果期生长的方法，在以人工光源为主光源的植物工厂中，番茄花果期提供的人工光源按光谱积分百分比包括60-80％的所述红光、10-30％的所述蓝光、不高于10％的黄光、不高于5％的紫光和不高于3％的紫外光；所述黄光的峰值波长为550-590nm，所述紫光的峰值波长为410-430nm，所述紫外光的峰值波长为280-320nm；在以太阳光为主光源的植物工厂中，番茄花果期提供的人工光源按光谱积分百分比包括70-90％的所述红光和10-30％的所述蓝光；所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B。根据本专利技术的具体实施方式的促进番茄花果期生长的方法，其中，在以人工光源为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为220-800μmol/(m2·s)，在以太阳光为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为120-220μmol/(m2·s)。根据本专利技术的具体实施方式的促进番茄花果期生长的方法，进一步的，在以人工光源为主光源的植物工厂中，在花果期的所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为220-600μmol/(m2·s)，在以太阳光为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为150-220μmol/(m2·s)。根据本专利技术的具体实施方式的促进番茄花果期生长的方法，更进一步的，在以人工光源为主光源的植物工厂中，在花果期的所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为220-600μmol/(m2·s)，所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T1，所述T1的计算公式如(Ⅰ)所示：式(Ⅰ)中，2.78×10-7为单位换算系数；D为番茄所需光照能量，单位为J/cm2，范围在800-1400J/cm2；S1为种植面积，单位为cm2；P1为单光源功率，单位kw；X1为光源总数，单位为个；T1为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时；在以太阳光为主光源的植物工厂中，在花果期的所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为150-220μmol/(m2·s)，所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T2，所述T2的计算公式如(Ⅱ)所示：式(Ⅱ)中，1.67为单位换算系数；D为番茄所需光照能量，单位为J/cm2，范围在800-1400J/cm2；P3为太阳光平均强度，单位为μmol/(m2·s)；T3为每日太阳光照时间，单位为小时；P2为植物顶端接收到的人工光源光照强度，单位为μmol/(m2·s)；T2为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时。本专利技术中以人工光源为主的植物工厂为：植物生长过程中获得的光能量全部由人工光源提供，并不涉及太阳直射光及散射光。本专利技术中以太阳光为主光源的植物工厂为：植物生长过程中获得的光能量由太阳直射光、散射光及人工光源提供。根据本专利技术的具体实施方式的促进番茄花果期生长的方法在以太阳光为主光源的植物工厂(所述植物工厂为独栋温室，南北开间不超过10m)和人工光源为主光源的植物工厂(所述植物工厂为独栋温室，南北开间不超过10m)中的应用，当种植的番茄为长茎番茄时，所述独栋温室中的南北方向设有2排所述人工光源，所述人工光源为人工点光源，南北方向相邻两个所述人工点光源的距离为l1，东西方向相邻两个所述人工点光源的距离为l1’，所述l1，l1’的计算公式如(Ⅲ)(Ⅳ)所示：式(Ⅲ)中，L为南北方向垄长，单位m；l1为南北方向相邻两个所述人工点光源的距离，单位m；l1'∈[L',2×L'](Ⅳ)式(Ⅳ)中，L’为相邻两垄之间的距离，单位m；l1’为东西方向相邻两个所述人工点光源的距离，单位m。根据本专利技术的具体实施方式的促进番茄花果期生长的方法在以太阳光为主光源的植物工厂(所述植物工厂为独栋温室，南北开间不超过10m)和人工点光源为主光源的植物工厂(所述植物工厂为独栋温室，南北开间不超过10m)中的应用，进一步的，当种植的番茄为长茎番茄时，所述人工点光源距地面的高度为H1，所述H1的计算公式如(Ⅴ)所示：式(Ⅴ)中，α为出光角度，单位为°；L为垄长，单位m；H1为光源高度，单位为m。根据本专利技术的具体实施方式的促进番茄花果期生长的方法在以太阳光为主光源的植物工厂(所述植物工厂为连栋温室，南北开间超过10m)和人工光源为主光源的植物工厂(所述植物工厂为连栋温室，南北开间超过10m)中的应用，当种植的番茄为长茎番茄时，所述植物工厂的种植面积内南北方向安装一列人工光源的数量为X2，所述人工光源为人工点光源，所述X2的计算公式如(Ⅵ)所示：式(Ⅵ)中，L为南北方向垄长，单位m；SMAX为单个光源有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进番茄花果期生长的方法，其特征在于，所述促进番茄花果期生长的方法包括对生长中的番茄成株提供人工光源以促进番茄成株的生长，具体为：/n在以人工光源为主光源的植物工厂中，番茄花果期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括60-80％的所述红光、10-30％的所述蓝光、不高于10％的黄光、不高于5％的紫光和不高于3％的紫外光；所述黄光的峰值波长为550-590nm，所述紫光的峰值波长为410-430nm，所述紫外光的峰值波长为280-320nm；/n在以太阳光为主光源的植物工厂中，番茄花果期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括70-90％的所述红光和10-30％的所述蓝光；/n所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B。/n

【技术特征摘要】
1.一种促进番茄花果期生长的方法，其特征在于，所述促进番茄花果期生长的方法包括对生长中的番茄成株提供人工光源以促进番茄成株的生长，具体为：
在以人工光源为主光源的植物工厂中，番茄花果期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括60-80％的所述红光、10-30％的所述蓝光、不高于10％的黄光、不高于5％的紫光和不高于3％的紫外光；所述黄光的峰值波长为550-590nm，所述紫光的峰值波长为410-430nm，所述紫外光的峰值波长为280-320nm；
在以太阳光为主光源的植物工厂中，番茄花果期提供的人工光源按光质光谱积分百分比包括70-90％的所述红光和10-30％的所述蓝光；
所述红光均为峰值波长为615-650nm的红光R，所述蓝光均为峰值波长为430-470nm的蓝光B。


2.根据权利要求1所述的促进番茄花果期生长的方法，其特征在于，在以人工光源为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为220-800μmol/(m2·s)，在以太阳光为主光源的植物工厂中，所述植物顶端接收到的人工光源总光照强度均为120-220μmol/(m2·s)；所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T1，所述T1的计算公式如(Ⅰ)所示：



式(Ⅰ)中，2.78×10-7为单位换算系数；
D为番茄所需光照能量，单位为J/cm2，范围在800-1400J/cm2；
S1为种植面积，单位为cm2；
P1为单光源功率，单位kw；
X1为光源总数，单位为个；
T1为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时；
在以太阳光为主光源的植物工厂中，所述人工光源在24小时内的累积光照时间为T2，所述T2的计算公式如(Ⅱ)所示：



式(Ⅱ)中，1.67为单位换算系数；
D为番茄所需光照能量，单位为J/cm2，范围在800-1400J/cm2；
P3为太阳光平均强度，单位为μmol/(m2·s)；
T3为每日太阳光照时间，单位为小时；
P2为植物顶端接收到的人工光源光照强度，单位为μmol/(m2·s)；
T2为人工光源在24小时内的累积光照时间，单位为小时。


3.根据权利要求1或2所述的促进番茄花果期生长的方法在南北开间长度不超过10m的植物工厂中的应用，所述植物工厂为独栋温室，其特征在于，当种植的番茄为长茎番茄时，所述独栋温室中的南北方向设有2排所述人工光源，所述人工光源为人工点光源，南北方向相邻两个所述人工点光源的距离为l1，东西方向相邻两个所述人工点光源的距离为l1’，所述l1，l1’的计算公式如(Ⅲ)(Ⅳ)所示：



式(Ⅲ)中，L为南北方向垄长，单位m；
l1为南北方向相邻两个所述人工点光源的距离，单位m；
l1'∈[L',2×L'](Ⅳ)
式(Ⅳ)中，L’为相邻两垄之间的距离，单位m；
l1’为东西方向相邻两个所述人工点光源的距离，单位m。


4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，当种植的番茄为长茎番茄时，所述人工点光源距地面的高度为H1，所述H1的计算公式如(Ⅴ)所示：



式(Ⅴ)中，α为出光角度，单位为°；
L为垄长，单位m；
H1为光源高度，单位为m。


5.根据权利要求1或2所述的促进番茄花果期生长的方法在植物工厂中的应用，所述植物工厂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彤，李成宇，秦新苗，池建义，张洪杰，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，中国科学院包头稀土研发中心，包头中科瑞丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22