利用射线追踪模拟分析远红光对生菜生长发育和光合作用的影响

文献类型： 中文期刊

第一作者： 李嘉伟

作者： 李嘉伟;周小平;李源源;吴雪;吴翠南;徐识溥;曹凯

作者机构：

关键词： 植物工厂;光合作用;3D植物模型;光截获;远红光

期刊名称： 农业工程学报

ISSN： 1002-6819

年卷期： 2025 年 41 卷 015 期

页码： 236-243

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 为了探究远红光在整株水平对植物的光合及产量的影响，该研究以‘玻璃生菜’为试材，采用红光：远红光配比分别为6.4（CK）、1.6（T1）和0.8（T2）的3种光质组合处理，通过测量生菜植株的形态和干物质累积，分析生菜的光合特性，构建生菜的三维模型，比较生菜的光截获差异，并模拟生菜的干质量，以验证模型的可靠性。结果表明，与CK相比，T1、T2处理下生菜的干质量、鲜质量、株高和叶面积均显著增加（P<0.05）。与CK相比，T1、T2处理下植物的电子传递速率(Jmax)分别显著降低11.6%和21.7%，最大羧化速率(Vcmax)分别显著降低33.7%和47.6%（P<0.05），表明远红光降低了生菜单位叶面积的光合能力。通过构建生菜的3D模型，基于射线追踪模拟，发现T1、T2处理相较于CK光截获分别显著提高了42.7%和68.2%，整株光合速率也分别提高32.5%和56.1%（P<0.05）。利用整株光合速率模拟生菜干质量，在线性回归分析中R2为0.913。综合分析不同指标对整株光截获和光合速率的影响，发现远红光引起的株高和叶面积增加显著提高光截获（P<0.05），光合参数降低减少整株光合速率，贡献度为14.5%（T2），而生菜形态变化提高光合速率，贡献度高达45.9%（T2）。综上所述，远红光引起的形态变化可以提高生菜整株水平的光截获和光合速率，从而提升生菜的产量。

分类号： S636.2

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