一种针对采前葡萄果实的光照装置及应用

本发明涉及果实光照，具体涉及一种针对采前葡萄果实的光照装置及其应用。背景技术：1、植物在生长和发育过程中受到多种外在环境因子的影响，在众多环境因子中，光是最重要的环境因子之一，它不仅可以为植物各阶段的生长提供能量，还可以调节植物的生长发育。2、研究表明，光照与果树花芽分化、花器的发育、生理落果、果实产量、色泽、品质等都有密切关系。一般认为，光照主要通过影响叶片光合作用与同化物转运影响果实品质形成，但近年来也有研究表明，果实自身的光合作用能贡献果实同化物总量的20％，强化果实自身叶绿体丰度及功能和操纵其向有色体转化是提高果实品质的有效途径，而实现这一路径的前提是对果实叶绿体发育的特异性调控有较为全面的认识(园艺学报，2022，49(12):2669-2682.)。3、开展相关研究的瓶颈在于缺少对果实进行独立光照处理的装置。目前对果实进行独立光照处理的装置主要针对采后果实，例如专利文献cn 218889056u公开的用于采后果实的光照培养箱，利用该装置获得的研究结果无法反映果实生长发育过程中受光调控的影响。4、另一方面，目前对采前果实进行光照处理的研究通常使用单色光或混色光对植株与果实同时进行光照。但实际上，植株进行营养生长与果实品质形成所需的光照特征不同，如植株光合作用主要利用红光，果实色泽形成主要对蓝紫光敏感。对植株与果实进行无差别的光处理，所得结果无法排除光照对营养组织的影响，不利于光调控影响果实品质相关研究的深入开展。5、因此，开发一种对采前果实进行独立光照的系统是本领域技术人员需要解决的问题，利用该系统有助于明确独立于营养生长的果实品质形成所需的最适光照条件，可为相关研究的深入开展提供硬件支持，也可为实际生产提供指导意见。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种针对采前葡萄果实进行独立光照的系统，仅对果实进行光照处理，排除光照对营养组织的影响，探究光调控与果实品质形成之间的联系，为相关研究的深入开展提供硬件支持，也可为实际生产提供指导意见。2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：3、本发明提供了一种针对采前葡萄果实的光照装置，包括暗室以及设于暗室内壁上的光源和环境传感器，所述暗室包括套设在葡萄串外围的框架和套设于框架上的遮光罩，所述框架的底部设有排风扇，顶部设有供葡萄串伸入的通孔和用于与葡萄栽培棚架固定连接的固定件。4、本发明通过在葡萄果实周围设置暗室排除自然光的影响，又在暗室中设置不同光质、光强、光周期的光源为葡萄果实提供不同的光环境，可观察不同人工光环境对果实品质形成的影响，同时，在通风口处设置自动开关的换气扇，实现暗室内外的空气流通，也可将光源产生的热量及时排到暗室外，稳定暗室内的温度，同时，在暗室内设置环境传感器如光照与温湿度传感器，自动记录暗室内的光照与温湿度情况，为后续分析果实品质形成过程的环境要求提供依据。5、优选的，所述框架由钢丝网围拢而成，呈圆柱体形状。使用钢丝网能保证空气的流通，保障葡萄果实的正常发育。6、优选的，所述遮光罩由透光率低于5％的黑布制作而成，形状与所述框架适配将其包围形成暗室。遮光罩覆盖在框架外，可阻止环境光进入处理装置内，也阻止内部补光外溢影响植物的营养生长。利用黑布制备遮光罩，可在遮光的同时保证空气的流通，保障葡萄果实的正常发育。7、优选的，所述遮光罩底部对应排风扇位置设有通风孔。8、优选的，所述遮光罩顶部对应框架通孔处设有向上突起的圆筒状开口段，开口端设有收紧拉绳；当收紧拉绳收紧时，开口段收拢，遮光罩内部形成暗室。该设置方式在不伤害果梗及果实的基础上满足暗室条件，实现对单一果实的光照处理。9、优选的，所述固定件包括若干根设置在顶部边缘且沿圆周方向均匀布置的固定绳索，固定绳索自由端穿过遮光罩。固定绳索长度可调节，可以根据果实周围情况调整装置悬挂高度等，保证果实处于暗室的中部。10、优选的，所述框架的内侧壁上设有自上而下呈螺旋状布置的led灯带。本发明在暗室内壁设置线状光源，在内壁呈螺旋排布，有利于果实不同部位获得同样的光照环境，提高果实品质的均一度。11、光源可根据需求选择不同光质、光强、光周期。本发明中可利用控制系统控制光源工作光周期，满足各种试验需求。优选的，设置光周期的光/暗比为16h/8h、12h/12h、8h/12h、常亮和常暗五种条件。12、本发明提供的光照装置还包括控制系统，所述控制系统包括：13、环境检测模块，用于接收环境传感器采集的信号，并发送给处理器模块；14、光控制模块，用于接收并执行处理器模块发送的指令，控制光源工作；15、通风控制模块，用于接收并执行处理器模块发送的指令，控制排风扇工作；16、处理器模块，用于接收环境检测模块传输的数据并处理，向光控制模块和通风控制模块发送工作指令；17、显示模块，与处理器模块电信号连接，显示装置运行状态；18、电源模块，为各部件和模块供电。19、所述环境传感器包括光强传感器和温湿度传感器，光强传感器通过接口与光强检测模块相连；温湿度传感器通过接口与温湿度检测模块相连。上述传感器实时监测暗室内的光照强度与温湿度情况，温湿度和光强的数据存储在存储模块中，存储模块与计算机通讯连接，可将数据导出，为后续科学分析提供环境数据。20、本发明中，可通过计算机语言在处理器模块中写入按照时间为基准的预设程序，设备启动后，系统时钟启动开始计时，控制系统按照预设程序工作。21、优选的，光控制模块通过接口与光源灯带连接，采用继电器控制光源工作时长。22、优选的，通风控制模块通过接口与排风扇连接，采用pwm方式控制排风扇风量。排风扇由处理器模块定时器产生pwm脉宽调制信号控制，可在白天和晚上工作的时候可以根据日照的不同调节不同散热风量，同时风扇在不同的pwm占空比下发出的噪声不同，方便后期调试。23、优选的，显示模采用oled屏，可以显示当前的时间、温度、湿度、光强、控制状态等参数。24、优选的，电源模块与220v转12v的开关电源连接，为装置各部件供电。25、本发明还提供了一种利用所述的装置对采前葡萄果实进行光照的方法，包括以下步骤：26、(1)基于计算机语言对装置控制系统中的控制程序进行设置，程序内容包括在指定日期时间下的光源工作时长控制、设备定时的通风处理、数据的保存、检测结果显示和外部接口控制；27、(2)于葡萄果实发育期，将葡萄串从所述装置顶部的通孔处伸入框架内部，利用固定件将装置悬挂固定在葡萄栽培棚架钢丝上，然后将遮光罩封口形成暗室；28、(3)接通电源启动装置，控制系统启动系统时钟开始计时，各部件按照预设程序启动工作。29、优选的，所述装置采用循环模式工作，光源处理的光周期为光/暗比16h/8h、12h/12h、8h/12h、常亮和常暗五种可选模式；排风扇每隔30秒启停一次；数据存储时间间隔3小时。30、本发明具备的有益效果：31、(1)本发明使用暗室对单一果实进行光照处理，可遮蔽外界环境光对果实品质形成的影响，同时避免暗室内光照外溢对植株其他部分生长发育产生影响，有利于明确区分光照作用于果实本身对品质形成的影响。32、(2)本发明将光源与电源独立设置，可根据光照处理的需要自由更换光源的光质、光强，满足对果实不同光照处理的需求。33、(3)本发明在暗室底部设置排风扇，并设置自动定时开启，可有效排出热量，保证暗室内外的温度湿度等环境条件一致，有利于果实的生长发育与品质形成。34、(4)本发明在暗室内部设置环境传感器，可实时记录暗室内部的光照、温湿度等环境参数，为明确光照处理的具体参数提供依据，有利于后续进行数据分析。