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LED在植物栽培中的应用
来源:管理员时间:2018-9-8 10:25:56打印本文
 LED在植物栽培中的应用
 
作为第四代新型照明光源,LED具有许多不同于其他电光源的特点,这也使其成为节能环保光源的首选。
应用于植物培养领域的LED还表现以下特征:波长类型丰富、正好与植物光合作用和光形态建成的光谱范围吻合;频谱波宽度半宽窄,可按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱;可以集中特定波长的光均衡地照射作物;不仅可以调节作物开花与结实,而且还能控制株高和植物的营养成分;系统发热少,占用空间小,可用于多层栽培立体组合系统,实现了低热负荷和生产空间小型化;此外,其特强的耐用性也降低了运行成本。由于这些显著的特征,LED十分适合应用于可控设施环境中的植物栽培,如植物组织培养、设施园艺与工厂化育苗和航天生态生保系统等。
 
LED应用于植物设施栽培的研究
 
截止2013年,我国设施园艺面积发展迅速,植物生长的光环境控制照明技术已经引起重视。设施园艺照明技术主要应用于两个方面:一、在日照量少或日照
时间短的时候作为植物光合作用的补充照明;二、作为植物光周期、光形态建成的诱导照明。
 
1、LED作为植物光合作用补充照明的研究 传统人工光源产生太多热量,如采用LED补充照明和水培系统,空气能够被循环使用,过多的热量和水份可以被移除,电能能够被高效地转变为有效光合辐射,最终转化为植物物质。研究表明:采用LED照明,生菜的生长速率、光合速率都提高20%以上,将LED用于植物工厂是可行的。研究发现,与荧光灯相比,混合波长的LED光源能够显著促进菠菜、萝卜和生菜的生长发育,提高形态指标;能够使甜菜生物积累量最大,毛根中甜菜素积累最显著,并在毛根中产生最高的糖分和淀粉积累。 与金属卤化灯相比,生长在符合波长LED下的胡椒、紫苏植株,其茎、叶的解剖学形态发生显著的变化,并且随着光密度提高,植株的光合速率提高。复合波长的LED可引起万寿菊和鼠尾草两种植物的气孔数目增多。
 
2、LED作为植物光周期、光形态建成的诱导照明 特定波长的LED可影响植物的开花时间、品质和花期持续时间。某些波长的LED能够提高植物的花芽数和开花数;某些波长的LED能够降低成花反应,调控了花梗长度和花期,有利于切花生产和上市。由此可见通过LED调控可以调控植物的开花和随后的生长。
 
3、 LED应用于航天生态生保系统的研究
建立受控生态生保系统(Controlled Ecological Life Support SystemCELSS)是解决长期载人航天生命保障问题的根本途径,高等植物的栽培是CELSS的重要元件,其关键之一光照。
 
基于空间环境的特殊要求,空间高等植物栽培中使用的光源必须具有发光效率高、输出的光波适合于植物光合作用和光形态建成、体积小、重量轻
、寿命长、高安全可靠性记录和无环境污染等特点。与冷白荧光灯、高压钠灯和金属卤素灯等其它光源相比较,LED更能有效地将光能转化成光合有效辐射,植物补光效果更好;此外它具有寿命长、体积小、重量轻和呈固态等特点,因此,LED在地面和空间植物栽培中倍受重视。研究表明LED照明系统能提供光谱能量分布均匀的照明,其电能转换为植物所需光的效率超过金卤灯的520倍。