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LED植物生長燈 1、LED在植物栽培中的應用 光環(huán)境是植物生長發(fā)育不可缺少的重要物理環(huán)境因素之一，通過光質(zhì)調(diào)節(jié)，控制植株形態(tài)建成是設施栽培領域的一項重要技術。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（表1），這也使其成為節(jié)能環(huán)保光源的首選。應用于植物培養(yǎng)領域的LED還表現(xiàn)以下特征：波長類型豐富、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合光譜，；可以集中特定波長的光均衡地照射作物；不僅可以調(diào)節(jié)作物開花與結(jié)實，而且還能控制株高和植物的營養(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)，實現(xiàn)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(yǎng)、設施園藝與工廠化育苗和航天生態(tài)生保系統(tǒng)等。 2. LED應用于植物設施栽培的研究近十年來，我國設施園藝面積發(fā)展迅速，植物生長的光環(huán)境控制照明技術已經(jīng)引起重視。設施園藝照明技術主要應用于兩個方面：一、在日照量少或日照時間短的時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(tǒng)人工光源產(chǎn)生太多熱量，如采用LED補充照明和水培系統(tǒng)，空氣能夠被循環(huán)使用，過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，混合波長的LED光源能夠顯著促進菠菜、蘿卜和生菜的生長發(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，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，生長在符合波長LED下的胡椒、紫蘇植株，其莖、葉的解剖學形態(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。復合波長的LED可引起萬壽菊和鼠尾草兩種植物的氣孔數(shù)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的LED可影響植物的開花時間、品質(zhì)和花期持續(xù)時間。某些波長的LED能夠提高植物的花芽數(shù)和開花數(shù)；某些波長的LED能夠降低成花反應，調(diào)控了花梗長度和花期，有利于切花生產(chǎn)和上市。由此可見通過LED調(diào)控可以調(diào)控植物的開花和隨后的生長。 2.3 LED應用于航天生態(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)是解決長期載人航天生命保障問題的根本途徑，高等植物的栽培是CELSS的重要元件，其關鍵之一光照?；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、高安全可靠性記錄和無環(huán)境污染等特點。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(zhuǎn)化成光合有效輻射；此外,它具有壽命長、體積小、重量輕和呈固態(tài)等特點，因此，近年來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)越性正吸引著世界的目光。特別在全球能源短缺的憂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、安全可靠，環(huán)保節(jié)能等特性，使LED在照明市場的前景更備受全球矚目。 在傳統(tǒng)農(nóng)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(nóng)業(yè)技術措施，如采用單色熒光燈或彩色塑料薄膜，改變光環(huán)境以調(diào)控設施栽培環(huán)境中植物的生長發(fā)育。但這些措施存在著不同程度的問題，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，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(jié)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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