LED植物燈

原理

        境是植物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的重要物理環(huán)境因素之一，通過(guò)光質(zhì)調(diào)節(jié)，控制植株形態(tài)建成是設(shè)施栽培領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù);植物生長(zhǎng)燈更加具有環(huán)保節(jié)能的作用，LED植物燈給植物提供光合作用，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，減短植物開(kāi)花結(jié)果用的時(shí)間，提高生產(chǎn)！在現(xiàn)代化建設(shè)中，它是農(nóng)作物不可或缺的產(chǎn)品。
 

特征

        類型豐富、正好與植物光合成和光形態(tài)建成的光譜范圍吻合；頻譜波寬度半寬窄，可按照需要組合獲得純正單色光與復(fù)合光譜，；可以集中特定波長(zhǎng)的光均衡地照射作物；不僅可以調(diào)節(jié)作物開(kāi)花與結(jié)實(shí)，而且還能控制株高和植物的營(yíng)養(yǎng)成分；系統(tǒng)發(fā)熱少，占用空間小，可用于多層栽培立體組合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低熱負(fù)荷和生產(chǎn)空間小型化。

        LED植物燈特征：波長(zhǎng)類型豐富、正好與植物光合成和光形態(tài)建成的光譜范圍吻合；頻譜波寬度半寬窄，可按照需要組合獲得純正單色光與復(fù)合光譜；可以集中特定波長(zhǎng)的光均衡地照射作物；不僅可以調(diào)節(jié)作物開(kāi)花與結(jié)實(shí)，而且還能控制株高和植物的營(yíng)養(yǎng)成分；系統(tǒng)發(fā)熱少，占用空間小，可用于多層栽培立體組合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低熱負(fù)荷和生產(chǎn)空間小型化。

應(yīng)用

        作為第四代新型照明光源，LED具有許多不同于其他電光源的特點(diǎn)，這也使其成為節(jié)能環(huán)保光源的首選。應(yīng)用于植物培養(yǎng)領(lǐng)域的LED還表現(xiàn)以下特征：波長(zhǎng)類型豐富、正好與植物光合成和光形態(tài)建成的光譜范圍吻合；頻譜波寬度半寬窄，可按照需要組合獲得純正單色光與復(fù)合光譜，；可以集中特定波長(zhǎng)的光均衡地照射作物；不僅可以調(diào)節(jié)作物開(kāi)花與結(jié)實(shí)，而且還能控制株高和植物的營(yíng)養(yǎng)成分；系統(tǒng)發(fā)熱少，占用空間小，可用于多層栽培立體組合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了低熱負(fù)荷和生產(chǎn)空間小型化；此外，其特強(qiáng)的耐用性也降低了運(yùn)行成本。由于這些顯著的特征，LED十分適合應(yīng)用于可控設(shè)施環(huán)境中的植物栽培，如植物組織培養(yǎng)、設(shè)施園藝與工廠化育苗和航天生態(tài)生保系統(tǒng)等。
 

用途

        有機(jī)種植是一種在生產(chǎn)中不使用化學(xué)合成的肥料、農(nóng)藥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，也不采用基因工程和離子輻射技術(shù)，而是遵循自然規(guī)律，采取農(nóng)作、物理和生物的方法來(lái)培肥土壤、防治病蟲害，以獲得安全的生物及其產(chǎn)物的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。
 

        其實(shí)有機(jī)種植也不是完全不用肥料的，但能用的就是有機(jī)肥料：經(jīng)高溫發(fā)酵無(wú)害化處理后的農(nóng)家肥，礦物質(zhì)肥，生物菌肥等?；谶@種施肥的局限性，植物的生長(zhǎng)周期必定受到影響，對(duì)現(xiàn)時(shí)市場(chǎng)大量需求顯得供不應(yīng)求了，所以，縮短生產(chǎn)周期是其中的一個(gè)辦法。
 

        LED植物燈，有助縮短植物的生長(zhǎng)周期，因?yàn)檫@種燈的光源主要是由紅藍(lán)光源組成的，采用植物最敏感的光波段，紅光波長(zhǎng)使用620-630nm和640-660nm, 藍(lán)光波長(zhǎng)使用450-460nm和460-470nm。這些光源都是讓植物產(chǎn)生最佳的光合作用，植物得到最佳的生長(zhǎng)狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用都表明，除了給植物在缺光時(shí)間里得到補(bǔ)光外，還讓植物在生長(zhǎng)過(guò)程中促進(jìn)多發(fā)側(cè)枝和芽的分化，加快根莖葉生長(zhǎng)，加快植物碳水化合物的合成和維生素的合成，縮短了生長(zhǎng)周期。
 

        在全球有機(jī)食物需求快速增加的情況下，大力發(fā)展有機(jī)種植是越來(lái)越多生產(chǎn)者的機(jī)遇。
 

研究

        近十年來(lái)，中國(guó)設(shè)施園藝面積發(fā)展迅速，植物生長(zhǎng)的光環(huán)境控制照明技術(shù)已經(jīng)引起重視。設(shè)施園藝照明技術(shù)主要應(yīng)用于兩個(gè)方面：
 

        一、在日照量少或日照時(shí)間短的時(shí)候作為植物光合作用的補(bǔ)充照明；
 

        二、作為植物光周期、光形態(tài)建成的誘導(dǎo)照明。
 

        1、LED作為植物光合作用補(bǔ)充照明的研究傳統(tǒng)人工光源產(chǎn)生太多熱量，如采用LED補(bǔ)充照明和水培系統(tǒng)，空氣能夠被循環(huán)使用，過(guò)多的熱量和水份可以被移除，電能能夠被高效地轉(zhuǎn)變?yōu)橛行Ч夂陷椛?，最終轉(zhuǎn)化為植物物質(zhì)。研究表明：采用LED照明，生菜的生長(zhǎng)速率、光合速率都提高20%以上，將LED用于植物工廠是可行的。
 

        研究發(fā)現(xiàn)，與熒光燈相比，混合波長(zhǎng)的LED光源能夠顯著促進(jìn)菠菜、蘿卜和生菜的生長(zhǎng)發(fā)育，提高形態(tài)指標(biāo)；能夠使甜菜生物積累量最大，毛根中甜菜素積累最顯著，并在毛根中產(chǎn)生最高的糖分和淀粉積累。
 

        與金屬鹵化燈相比，生長(zhǎng)在符合波長(zhǎng)LED下的胡椒、紫蘇植株，其莖、葉的解剖學(xué)形態(tài)發(fā)生顯著的變化，并且隨著光密度提高，植株的光合速率提高。復(fù)合波長(zhǎng)的LED可引起萬(wàn)壽菊和鼠尾草兩種植物的氣孔數(shù)目增多。
 

        2、LED作為植物光周期、光形態(tài)建成的誘導(dǎo)照明
 

        特定波長(zhǎng)的LED可影響植物的開(kāi)花時(shí)間、品質(zhì)和花期持續(xù)時(shí)間。某些波長(zhǎng)的LED能夠提高植物的花芽數(shù)和開(kāi)花數(shù)；某些波長(zhǎng)的LED能夠降低成花反應(yīng)，調(diào)控了花梗長(zhǎng)度和花期，有利于切花生產(chǎn)和上市。由此可見(jiàn)通過(guò)LED調(diào)控可以調(diào)控植物的開(kāi)花和隨后的生長(zhǎng)。
 

        3、 LED應(yīng)用于航天生態(tài)生保系統(tǒng)的研究
 

        建立受控生態(tài)生保系統(tǒng)(Controlled Ecological Life Support System,CELSS)是解決長(zhǎng)期載人航天生命保障問(wèn)題的根本途徑，高等植物的栽培是CELSS的重要元件，其關(guān)鍵之一光照。
 

        基于空間環(huán)境的特殊要求，空間高等植物栽培中使用的光源必須具有發(fā)光效率高、輸出的光波適合于植物光合作用和形態(tài)建成、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、高安全可靠性記錄和無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)。與冷白熒光燈、高壓鈉燈和金屬鹵素?zé)舻绕渌庠聪啾容^，LED更能有效地將光能轉(zhuǎn)化成光合有效輻射；此外,它具有壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕和呈固態(tài)等特點(diǎn)，因此，近年來(lái)在地面和空間植物栽培中倍受重視。研究表明LED照明系統(tǒng)能提供光譜能量分布均勻的照明，其電能轉(zhuǎn)換為植物所需光的效率超過(guò)金鹵燈的520倍。