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稀土农用光源补光对黄瓜幼苗生长的影响.pdf

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稀土农用光源补光对黄瓜幼苗生长的影响.pdf

p光 是 植 物 生 长 的 核 心 要 素 之 一 , 它 直 接 影 响 植 物 的 产 量 和 品 质 。 植物主要 利 用的是波 长 2 00 8 00 nm 的 光 , 其 中 可 见 光 光 谱 分 布 在 380 760 nm 之 间 。 植物只有 可 见光才能在光合作用中被 其 利 用 并 转 化 为 化 学 能 , 不 同 波 长 的 光 通 过 与 其 相 关 受 体 作 用 引 发 生 理 生 化 变 化 , 并 对 其 生 长 发 育 、 形 态 建 成 、 生 理 代 谢 及 品 质 等 都 起 到 调 节 作 用 [ 1 ] 。 光 作 为 环 境 信 号 , 主 要 通 过 光 强 ( 光 量 子 通 量 ) 、 光 质 ( 光 谱 ) 和 光 周 期 ( 光 照 时 间 ) 三 个 方 面 , 对 植 物 生 长 发 育 的 各 个 阶 段 起 作 用 。 不 同 植 物 对 光 的 需 求 并 不 相 同 , 如 何 针 对 不 同 植 物 的 不 同 生 长 阶 段 需 求 来 获 得 精 准 、 高 效 的 照 明 光 源 将 成 为 现 代 农 业的发展趋势 。 我 国 温 室 生 产 中 , 冬 春 季 光 照 处 于 一 年 中 最 弱 的 阶 段 , 加 之 防 寒 保 温 覆 盖 物 透 光 率 低 、 雨 雪 雾 霾 天 气 的 影 响 , 严 重 限 制 冬 季 温 室 蔬菜生产 。 此外 , 植物 苗 期光照不足致使幼苗生长不健壮 , 导 致 果 期落花落 果 、 抗病能力弱, 最 终影 响 产量和品 质 。 人 工补光是 当 前 设施农业 生 产中的关 键 技术之一 。 农 用 L ED 补 光灯较其 他 光 源 , 因 具 有 节 能 、 光 谱 可 调 性 、 良 好 的 点 光 源 性 、 冷 光 性 等 优 点 , 使 其 在 农业上应 用 广泛 。 国内 外 有许多关 于 LE D 人工补光对温室蔬 菜 、 植物 组 培等的应 用 研究 [ 2 - 4 ] 。 近 年 来 , 稀 土 元 素 作 为 一 类 有 益 元 素 在 农 业 领 域 上 广 泛 应 用 , 特 别是在作物增产增质应用方面取得了 丰 硕成果 [ 5 、 6 ] 。 此外 , 采 用 稀 土 永 磁 、 高 压 静 电 场 及 稀 土 光 源 光 子 辐 射 等 技 术 , 提 高 种 子 抗 逆 性和抗病 虫 害的能力 , 从而达到 增 产的目的 [ 7 ] 。 稀土发光 材 料 制成的 L ED 农 用光源是 采 用 交 流 L E D 光 源 发 光 膜 组 装 形 式 , 根 据 植 物 需 求 设 计 光 谱 , 应 用 于 农 作 物 育 苗 , 高 附 加 值 农 作 物 以 及 各种蔬菜的种植等 。 与普通 LE D 补光灯比 , 结构简单 、 能耗 低 、 寿 命长 , 应用前景广阔 [ 8 ] 。 目 前 关 于 温 室 自 然 环 境 下 进 行 稀 土 LE D 补 光 对 蔬 菜 生 长 发 育 的 影响的研 究 相对较少 。 本 研究主要针对温室黄瓜苗期进行不 同 光 质 、 光 周 期 和 光 强 的 最 佳 复 合 光 配 比 补 光 试 验 , 利 用 中 科 院 长 春 应 化 所 最 新 研 制 的 稀 土 农 用 光 作 为 光 源 , 在 不 同 波 长 ( 红 光 、 蓝 光 、 红 蓝 复 合 光 ) 和 不 同 补 光 时 间 ( 2 6 小 时 ) 的 稀 土 农 用 L E D 补 光 灯 下 , 并 以 普 通 LE D 补 光 灯 和 不 补 光 为 对 照 , 研 究 不 同 补 光 条 件 下 对 黄 瓜 苗 期 生 长 相 关 指 标 的 影 响 , 最 终 实 现 科 学 、 合 理 、 高 效 的 利用光资 源 , 达到提高作物产量和品质的目的 。 1 材料和方法 1.1 试 验时间和 地 点 实 验 于 201 7 年 10 1 1 月 , 在 内 蒙 古 包 头 市 农 牧 业 科 学 研 究 院 智 能温室中 进 行 。 1.2 试 验材料 试 验 用 黄 瓜 品 种 为 京 绿 10 号 , 常 规 方 法 播 于 50 孔 穴 盘 中 , 育苗基质为草炭 ∶ 蛭 石按照 3 ∶ 1 混 合 。 补 光于 10 月 5 日出苗开 始 。 试验时温室平均温度 19 ℃ , 相 对湿度为 70 8 0 。 1.3 试 验方案设 计 本 试 验 通 过 对 试 验 用 大 棚 尺 寸 和 结 构 、 补 光 灯 照 射 强 度 、 补 光 灯 的 安 装 条 件 等 进 行 研 究 分 析 后 , 将 补 光 灯 安 装 在 距 离 地 面 高 度 为 1 . 8 m 的 位 置 , 灯 间 距 为 3 4 m 时 地 面 各 处 的 照 度 较 为 均匀 , 且 能 够满足植 物 补 光 需 求 。 在 补 光 灯 下 2 0 cm 处 , 灯 照 度 为 20 00 0 L x , 可照射角 度 为 160 , 波长 范 围 400 800 nm 。 稀 土 农用 光 源 补 光 对 黄 瓜 幼苗 生 长 的 影 响 杨 瑞 1 池 建义 2 尚 春明 1 高 振江 1 吕 福 虎 1 李慧 霞 1 ( 1 . 包 头市 农 牧业科学 研 究院 内蒙古 包 头 014 01 3 2 . 中 国科 学 院 包头 稀 土研发中 心 内 蒙古 包头 014000 ) E ff ects of rare e arth agri cul tu re li gh t on th e s e edl in g gr ow th of cuc u mbe r Y A N G R u i 1 , C HI Jian yi 2 , SH A N G C h un min g 1 , G A O Zh en jian g 1 , LV Fuhu 1 , LI Huixi a 1 ( 1. Ins t itut e of Ag ri c ul t ura l S ci ences of Baotou , Baot ou 0140 13 , C hina ) ( 2 . R a r e Earth Re s ear c h an d De ve lopm en t Center of Chin es e A c ad em y of S ci ences , B a ot ou 0 1400 0 , C hina ) Abs tr ac t Us i ng ra re ea rt h ag riculture light , i nv en t ed by Chi ne s e A ca d em y of S ci ences re c en tly , t he ef f ec t of diff er en t light qua l ity re d , blue an d re d an d bl ue l ig ht co m po s i t e ) an d dif fe re nt pho t op er i od s ( 2 , 4 an d 6 h ) under t he co nd ition of i m pa ct on th e see dling gr owth o f cu cu m ber . T he re s ults of t he exper im en t s ho w ed t ha t th e dry m atter a cc um ulation of cu cu m ber s e ed lings was pro m oted under re d l i gh t i l lu m i na t ion , co m pa re d wit h t he co ntrol a nd t he co m m on L ED. Sho rt t im e e xp os ure to bl u e l ig ht i l lu m i na t io n w a s co nd uc ive f or m or pho ge nesi s i nc l ude ra i s i ng the pl a nt he i gh t an d l ea f num be r , bu t wit h t he ex t en s i on of light t im e , i s no t conduc i ve to m or pho g en es i s a nd s ee dling i nde x i nc re as ed . C on s i de ring blue light 2 h a nd co m po s i te re d an d blue under diff er en t tr ea t m en t s wer e be ne f i t f or s ee dling c ul t ivat i on of cu cu m be r. Ke yw or ds R ar e ea rth l ig hti ng ; C u cu m be r ; gr owth 摘 要 利用中科院最新研发的稀土农用 光源 作 为光 源 , 研究 不 同光 质 ( 红 光 、 蓝 光 和 红 蓝 复 合 光 ) 和 不 同 光 周 期 ( 2 、 4 和 6 h ) 条 件 下 对 黄瓜幼苗生长发育的影响 。 本试 验 结果 表 明 , 与对 照和 普 通 LE D 相比 , 增加 红光在一定程度上对黄瓜幼苗的 干 物质积累有促进作 用 。 短 时 间 照 射 蓝 光 有 利 于 黄 瓜 幼 苗 的 形 态 建 成 , 包 括 株 高 和 单 株 叶 片 数 的 增 加 , 但 随 着 补 光 时 间 的 延 长 , 不 利 于 黄 瓜 幼 苗 形 态 建 成 和 壮苗指数的提高 。 综合 考 虑 , 蓝光补光 2 h 和红蓝光复合各处 理 下有 利 于黄 瓜 培育 壮 苗 。 关键词 稀土光源补光 ; 黄瓜 ; 生长 作者简介 杨瑞 ( 1 986 - ) , 男 , 农 艺师 , 学 士 , 主要从事设施蔬菜的研 究 工作 。 通讯 作者 李慧霞 ( 19 84- ) , 女 , 助理研究员 , 博士 , 主 要 从 事 设 施 无 土 栽培的研究工作 。 ■ 研 究报 告 ■ 10.166 2 7/ j 22- 1 215 / s. 2 018 .03.026 4 5 只 有 合 作 , 才 会 成 功 。 吉 林 蔬 菜 杂 志 , 圆 您 致 富 之 梦 吉 林 蔬 菜 展 示 新 形 象 创 新 发 展 专 家 论 坛 试验用补 光 灯为 稀土红光 ( R ) 、 蓝 光 ( B ) 、 红 蓝 组 合 ( RB ) 3 种 补 光 方 式 , 分 别 设 置 2 , 4 , 6 h 3 个 处 理 ( 每 日 补 光 时 间 为 5 ∶ 30 和 16 ∶ 30 开始 , 持续补光 40 天 ) , 每处理 9 个 重复 , 两个区组 。 以 普 通 L E D 补光 灯 ( L E D ) 和 不 补 光 ( CK ) 为 对 照 , 补 光 处 理 和 对 照 随 机 放 置 。 试验用补 光 灯规格及 参 数见表 1 。 1.4 测 定指标 试验于 10 月 25 日开始 , 每 隔 5 d 测定 生 长相关指 标 。 采 用 随 机 取 样 , 每 处 理 抽 取 10 株 。 测 量 株 高 、 茎 粗 、 叶 片 数 , 并 称 取 植 株 地 上 部 和 地 下 部 的 鲜 、 干 重 。 计 算 壮 苗 指 数 ( 茎 粗 / 株 高 根 干 质 量 / 地上 部 干质量 ) 全株 干 质量 。 1.5 数 据处理 试验数据 采 用 Exc e l 200 7 和 SP SS 20.0 软件进行 统 计分 析 。 2 结果与分析 2.1 稀 土 农 用 光 源 对 黄 瓜幼 苗 生长的影 响 不 同 稀 土 L E D 光 质 和 光 周 期 对 黄 瓜 幼 苗 生 长 指 标 的 影 响 见 表 2 。 稀 土 补 光 和 普 通 LE D 补 光 处 理 下 黄 瓜 幼 苗 株 高 、 单 株 叶 片 数 、 鲜 重 均 大 于 对 照 , 补 光 时 间 对 株 高 和 单 株 叶 片 数 的 影 响 表 现 为差异 显 著 , 蓝 光 处 理 ( B2 ) 株 高 和 单 株 叶 片 数 达 到 最 大 。 各 处 理 对 黄 瓜 幼 苗 茎 粗 和 干 重 的 变 化 不 显 著 , 不 同 波 长 处 理 下 黄 瓜 幼 苗 鲜 重 差 异 显 著 , 红 光 处 理 6 h ( R 6 ) 鲜 重 最 大 , 壮 苗 指 数 最 大 , 各 处 理下 壮苗指数 变 化不明显 。 稀土农用 光 补光光 质和补光时间对 单 株叶 片数有显 著 的交互影 响 。 2.2 稀 土农用光 源 对黄瓜幼 苗 生长变化 的 影响 黄 瓜 幼 苗 在 不 同 补 光 条 件 下 株 高 、 单 株 叶 片 数 、 茎 粗 、 鲜 重 、 干 重 和壮苗指 数 变化见图 1 ( a - f ) 。 蓝光处理 ( B2 ) 的 株高始 终大于 其 他 处 理 ; 红 蓝 ( BR ) 复 合 光 各 处 理 前 期 单 株 叶 片 数 大 于 其 他 处 理 , 处 理 后 期 B 2 和 R 2 达 到 最 大 ; 试 验 前 期 红 光 和 红 蓝 复 合 光 处 理下 茎 粗 明显 大 于对照 , 后 期各 处 理变化不 明 显 。 补 光前期 , 处 理 R 2 鲜 重 高 于 其 他 处 理 , 处 理 后 期 B6 和 BR6 鲜 重 和 干 重 达 到 最 大 ; 补 光处理过程中各处理的壮苗指数变化 不 大 。 3 结论与讨论 不 同 光 质 和 光 周 期 稀 土 补 光 对 黄 瓜 苗 期 的 影 响 随 处 理 日 期 的 延 长而不同 。 表现为 蓝 光 2 h 促进 株 高和叶 片 数 增 加 , 红 光 6 h 促 进 干 物 质 积 累 。 蓝 光 通 过 蓝 光 光 感 受 器 参 加 许 多 光 形 态 建 成 , 促 进 生 长 和 发 育 , 红 光 通 过 增 加 净 同 化 率 , 提 高 光 合 效 率 , 增 加 生 物量 [ 9 - 1 1 ] 。 植物 生 长在单一 的 光照条件 下 表现为生 长 不 旺 盛 , 在 黄 瓜 、 辣 椒 和 番 茄 幼 苗 苗 期 补 充 照 射 红 光 或 红 蓝 组 合 光 , 植 株 的 茎 粗 、 干 鲜质量及壮苗指 数明显增 加 [ 1 2 ] 。 不 同植 物 种类甚至 同 一 种 植 物 的 不 同 品 种 对 光 质 的 响 应 表 现 不 同 , 这 是 由 于 不 同 的 植 物 在 适 应 长 期 的 生 态 环 境 中 形 成 了 各 自 不 同 的 生 理 特 性 , 同 时 植 物 对 光 环 境 改 变 的 响 应 有 明 显 的 再 适 应 自 我 调 节 机 制 , 以 防 止 生 长 过 程 受阻 , 表现出生物对光质反应的 复 杂性 [ 1 3 ] 。 由 于 作 物 生 长 受 外 界 因 素 ( 作 物 、 温 度 、 光 照 等 ) 的 影 响 较 大 , 所 以 针 对 黄 瓜 苗 期 在 不 同 生 长 季 节 及 果 期 的 产 量 和 品 质 的 试 验 需 要 深 入 研 究 , 以 期 为 进 一 步 稀 土 补 光 下 温 室 黄 瓜 生 产 技 术 提 供 理 论 依据 。 参 考文 献 [ 1] 陈 家 玉 , 周 紫 薇 , 郭 崇 峰 .LE D 植 物 生 长 灯 用 荧 光 粉 的 设 计 与 研 究 [ C ] . 中 国 稀土 学会 , 2017 , 学术 年 会摘 要 集 , 201 7. [ 2] B ro wn C S , Sc hue rg er AC , an d Sager J C . Gro w t an d pho t om or pho ge n es is of p ep pe r p la nts unde r re d l ig ht - em itt in g diode s w i th s upp le m en t al blue o r f ar - re d l ig hti ng [ J ] . J ou rna l of t he Am e r i ca n Socie t y f or H or t icultura l S ci ence , 1995 , 120 8 08- 81 3. [ 3] Y or i o NC , Go ins G D , Ka gie H R , Ra ym on d MW and Sa ge r J C . I m pro v in g s pinac h , ra d is h , an d l ettuce gr ow t h unde r re d light - em itting di o de s ( LED s ) 表 1 稀 土农 用 光源 试 验设 计 及参 数 Tabl e1 E xper im ental des ign andparam et e r s o f r are earth agr icult ure l ight 规格 Fo rm a t 30 W 180 0k 单模组整 件 30 W 350 0k 单模组整 件 60W 双模 组 整件 40 W 400 0k 单模组整件 - 处理 T re a tm e n t 蓝 光 ( B ) 红光 ( R ) 红 蓝光 ( RB ) 普通 L E D 对 照 ( C K ) 时 间 T im e ( h ) 2, 4,6 2, 4,6 2, 4,6 2 - 光强 L ig h t i n t ens ity ( L x ) 1067 766 1950 2500 - 图 1 不同 补光处理对黄瓜幼苗生长变化的 影响 Fi g1 Effect of diff erent light ill um i nation on t he change of gr owt h of Cucum ber Seedlings 壮苗指 数 0. 20 0. 14 0. 19 0. 11 0. 14 0. 14 0. 17 0. 16 0. 14 0. 14 0. 12 处理 R6 R4 R2 B6 B4 B2 RB 6 RB 4 RB 2 L E D C K 波长 补光时 间 波长 时 间 株 高 ( c m ) 30. 7a b 30. 4a b 32. 7a b 29. 7a b 32. 2a b 3 4.7a 31. 8a b 32. 2a b 30. 1a b 29. 8a b 27. 1b * 茎粗 ( m m ) 4. 31a 3. 86a 4. 16a 3. 98a 3. 97a 3. 90a 4. 26a 4. 12a 4. 05a 3. 79a 3. 89a 单株叶 片 数 ( n um be rs ) 2. 8a bc 2. 8a bc 3 .2a b 2. 7a bc 2 .6bc 3. 4a 2. 9a bc 3. 1a bc 2 .6bc 2 .6bc 2. 4c * * 鲜重 ( g / plant ) 7.80a 5. 99bc 7. 28ab 5.32c 6. 90abc 6. 98abc 7. 30ab 6. 73abc 6. 53abc 6. 06abc 5.46c * 干重 ( g / plant ) 0.58a 0.47a 0.57a 0.37a 0.49a 0.53a 0.56a 0.52a 0.50a 0.44a 0.41a 注 数据后 标 不同小 写 字母表 示 在 0.05 水平下 差 异显著 ( n 10 ) 。 * 表示对 黄 瓜 幼 苗 各 项生长 指 标进行 双因 素方差 分 析差异 显 著 ( P lt; 0. 05 ) 。 表 2 不同补光处理对黄瓜幼苗 生 长的 影 响 Ta b l e2 Effe ct of dif fer ent lig ht illum inati on on the gr owth of C ucum ber See dli ngs 4 6 欢 迎 刊 发 广 告 , 欢 迎 种 业 界 商 家 朋 友 赞 助 、 协 办 。 蔬 菜 科 技 服 务 新 农 村 致 富 百 姓 专 家 论 坛 近 年 来 , 农 作 物 秸 秆 成 为 农 村 面 源 污 染 的 新 源 头 , 每 年 夏 收 和 秋 冬 之际 , 总有 大 量的小麦 、 玉米 等 秸秆在田 间 焚烧 , 产 生 了 大 量 浓 重 的 烟 雾 , 不 仅 成 为 农 村 环 境 保 护 的 瓶 颈 问 题 , 甚 至 成为殃 及 城 市环境的罪魁祸首 。 据 有 关 部 门 统 计 , 全 国 每 年 可 产 生 10 亿 多 吨 的 农 作 物 秸 秆 , 秸 秆可 收 集 量 约 为 9 亿 吨 , 利 用 量 约 为 7.2 亿 吨 , 综 合 利 用 率 约 80 ; 随 着 秸 秆 综 合 利 用 途 径 的 不 断 拓 宽 、 科 技 水 平 的 不 断 提 高 , 综 合效益明 显 提升 。 下面 就如何提 高 农作物秸 秆 的综 合 开 发利用 , 提 高其 利 用率归纳 如 下 。 1 基本原则 1.1 农 业优先 、 多 元利 用 。 坚持秸秆 综 合利用与 农 业生产相 结 合 , 在 满足农业 和 畜牧 业 需 求 的 基 础 上 , 抓 好 新 技 术 、 新 装 备 、 新 工 艺 的 示 范 推 广 , 合 理 引 导 秸 秆 能 源 化 、 原 料 化 等 其 它 综 合 利 用 方 式 , 推 动 秸 秆 向 多元循 环 方 向发展 。 1.2 统 筹规划 , 合 理布 局 。 根据各地 秸 秆品种和 资 源量 、 生产生活 方 式 、 产 业布局等 , 统 筹 编 制 秸 秆 综 合 利 用 实 施 方 案 , 因 地 制 宜 , 合 理 安 排 “ 五 料 化 ” 利 用 的 优先时序 , 避免资源 竞 争或资源 不 足 。 1.3 市 场导向 、 政 策扶持 充分发挥 市 场在资源 配 置中的决 定 性 作 用 , 建 立以市场 为 导 向 、 企 业 为 主 体 、 农 民 积 极 参 与 的 长 效 机 制 。 加 大 政 策 扶 持 力 度 , 深 入 研 究 完 善 秸 秆 收 储 运 体 系 、 秸 秆 利 用 终 端 补 贴 等 配 套政策 。 1.4 科 技推动 、 试 点先 行 。 加 强科技攻 关 , 着力解 决 秸 秆 综 合 利 用 中 的 共 性 难 题 , 提 高 秸 秆 综合 利 用技术 、 装 备和 工 艺 水 平 。 选 择 重 点 区 域 , 积 极 打 造 秸 秆 综 合 利 用 示 范 县 , 建 设 一 批 示 范 工 程 , 扶 持 一 批 重 点 企 业 , 加 快 推 进 秸 秆 高值 化 、 产业化发展 。 2 秸秆 综 合利 用 途径 2. 1 秸秆肥料化利用 。 继 续推广普 及 保护性 耕 作 技 术 , 以 实 施 玉 米 主 要 农 作 物 秸 秆 直 接 还田为重点 , 制 订秸 秆 机 械 化 还 田 作 业 标 准 , 科 学 合 理 地 推 行 秸 秆 还 田 技 术 ; 结 合 秸 秆 腐 熟 还 田 、 堆 沤 还 田 、 生 物 反 应 堆 以 及 秸 秆 有 机 肥生 产 等 , 提 高秸秆肥 料 化利用率 。 农 作 物 秸秆 通 过农 业 机 械 粉 碎 后 直 接 还 田 、 堆 沤 腐 熟 还 田 , 增 加 土 壤 有 机质 , 培肥地 力 , 通 过 秸 秆 覆 盖 还 田 可 减 少 土 壤 水 份 流 失 并 增 加 土 壤 有 机 质 , 据 测 算 , 玉 米 秸 秆 还 田 , 相 当 于 每 亩 每 年 增 施 有 机 含 量 为 5 的农 家 肥 6 吨 , 有 机 质 含 量 可 提 高 0.02 0.03 。 连 续 三 年 以 上 实 施 秸 秆还 田 土壤肥 力 和 产 量 会 有 明 显 提 高 , 取 得 了 显 著 经 济 效 益 、 社 会 效 益 和 生 态 效 益 , 达 到 了 保 水 、 保 肥 、 保 土 、 保 护 环 境 的 目 的 , 有 力促 进 了农业高 产 、 高 效 、 优 质 、 低 耗和 可 持 续 发 展 。 2. 2 秸秆饲料化利用 。 秸 秆是牛羊 粗 饲料主 要 来 源 , 推 进 秸 秆 饲 料 化 与 调 整 畜 禽 养 殖 结 构 结 合 起 来 , 积 极 培 植 秸 秆 养 畜 产 业 , 鼓 励 秸 秆 青 贮 、 膨 化 、 氨 化 、 微贮 、 颗粒 饲 料等快速 发 展 。 利用青贮 窖 对 农 作物 秸 秆进行 青 黄 贮 , 氨化 转 变为饲料 , 发展 畜 牧 业 。 其 中 , 奶 牛 饲 喂 以 大 型 乳 业 集 团 为 依 托推 广 全株青贮 玉 米为主 ; 肉 牛 、 肉 羊 基 地 以 推 广 秸 秆 黄 贮 为 主 。 通 过 技 术 服 务 、 行 政 推 动 等 措 施 , 积 极 扶 持 青 贮 作 物 种 植 、 青 ( 黄 ) 贮 壕 建设 和 对购买秸 秆 加工机 械 户 ( 场 ) 给 予 种 子 和 基 础 设 施 建 设 等 补 如何 提 高 农 作 物 秸秆 综 合 利 用 水平 温耀 辉 ( 彰 武县农村能源办公室 ) w i t h bl u e light s upplem en t atio n [J ] . 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