LED植物生長(cháng)燈
1、LED在植物栽培中的應用
光環(huán)境是植物生長(cháng)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)調節，控制植株形態(tài)建成是設施栽培領(lǐng)域的一項重要技術(shù)。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)（表1），這也使其成為節能環(huán)保光源的首選。應用于植物培養領(lǐng)域的LED還表現以下特征：波長(cháng)類(lèi)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合光譜，；可以集中特定波長(cháng)的光均衡地照射作物；不僅可以調節作物開(kāi)花與結實(shí)，而且還能控制株高和植物的營(yíng)養成分；系統發(fā)熱少，占用空間小，可用于多層栽培立體組合系統，實(shí)現了低熱負荷和生產(chǎn)空間小型化；此外，其特強的耐用性也降低了運行成本。由于這些顯著(zhù)的特征，LED十分適合應用于可控設施環(huán)境中的植物栽培，如植物組織培養、設施園藝與工廠(chǎng)化育苗和航天生態(tài)生保系統等。
2. LED應用于植物設施栽培的研究近十年來(lái)，我國設施園藝面積發(fā)展迅速，植物生長(cháng)的光環(huán)境控制照明技術(shù)已經(jīng)引起重視。設施園藝照明技術(shù)主要應用于兩個(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充照明；二、作為植物光周期、光形態(tài)建成的誘導照明。
2.1 LED作為植物光合作用補充照明的研究 傳統人工光源產(chǎn)生太多熱量，如采用LED補充照明和水培系統，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變?yōu)橛行Ч夂陷椛?，最終轉化為植物物質(zhì)。研究表明：采用LED照明，生菜的生長(cháng)速率、光合速率都提高20%以上，將LED用于植物工廠(chǎng)是可行的。
研究發(fā)現，與熒光燈相比，混合波長(cháng)的LED光源能夠顯著(zhù)促進(jìn)菠菜、蘿卜和生菜的生長(cháng)發(fā)育，提高形態(tài)指標；能夠使甜菜生物積累量最大，毛根中甜菜素積累最顯著(zhù)，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(cháng)在符合波長(cháng)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(zhù)的變化，并且隨著(zhù)光密度提高，植株的光合速率提高。復合波長(cháng)的LED可引起萬(wàn)壽菊和鼠尾草兩種植物的氣孔數目增多。
2.2 LED作為植物光周期、光形態(tài)建成的誘導照明特定波長(cháng)的LED可影響植物的開(kāi)花時(shí)間、品質(zhì)和花期持續時(shí)間。某些波長(cháng)的LED能夠提高植物的花芽數和開(kāi)花數；某些波長(cháng)的LED能夠降低成花反應，調控了花梗長(cháng)度和花期，有利于切花生產(chǎn)和上市。由此可見(jiàn)通過(guò)LED調控可以調控植物的開(kāi)花和隨后的生長(cháng)。
2.3 LED應用于航天生態(tài)生保系統的研究 建立受控生態(tài)生保系統(Controlled Ecological Life Support System,CELSS)是解決長(cháng)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?；诳臻g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(cháng)、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燈等其它光源相比較，LED更能有效地將光能轉化成光合有效輻射；此外,它具有壽命長(cháng)、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照明系統能提供光譜能量分布均勻的照明，其電能轉換為植物所需光的效率超過(guò)金鹵燈的520倍。
3 LED應用于植物設施栽培的前景分析 LED以其固有的優(yōu)越性正吸引著(zhù)世界的目光。特別在全球能源短缺的憂(yōu)慮再度升高的背景下，由于LED光源具有發(fā)光效率高、使用壽命長(cháng)、安全可靠，環(huán)保節能等特性，使LED在照明市場(chǎng)的前景更備受全球矚目。 在傳統農業(yè)生產(chǎn)中一般使用普通電光源補充光照和應用不同覆蓋材料等農業(yè)技術(shù)措施，如采用單色熒光燈或彩色塑料薄膜，改變光環(huán)境以調控設施栽培環(huán)境中植物的生長(cháng)發(fā)育。但這些措施存在著(zhù)不同程度的問(wèn)題，如缺乏對具體光譜成分的分析導致光質(zhì)處理不純，光強不一致、接近甚至或低于植物的光補償點(diǎn)，照射光源能效低等。LED在植物設施栽培環(huán)境中的大量應用研究結果表明，LED能夠解決這些難題，特別適合應用于人工光控制型植物設施栽培環(huán)境。
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