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如何采用LED半导体灯泡配置出最适合植物生长的光源

       

        按比例设置的彩色灯光能让草莓、西红柿变得更甜,营养更丰富。用灯光照射冬青幼苗,就是模仿植物在室外的光合作用。光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。太阳光是由不同颜色的光线组成的,不同颜色的光对植物生长能产生不同的作用。

         LED光源又称半导体光源,这种光源波长比较窄,能控制光的颜色。用它对植物进行单独照射,就能改良植物品种。

        经试验在紫色光线下的冬青幼苗,长得最高,但叶片很小,根也浅,一副营养不良的样子。偏黄色灯光下的幼苗不仅矮小,叶片看起来也毫无生机。而在红色、蓝色混合光下生长的冬青长势最好,不仅强壮,根系也非常发达。这种LED光源的红色灯泡和蓝色灯泡是按照91的比例配置的。

        结果证明,91的红蓝光对植物生长最有利,经过这种光源照射,草莓和西红柿果实饱满,糖分和维生素C的含量明显增加,而且不会出现空心的现象。每天持续照射1216小时,生长在这样光源下的草莓、西红柿,会比普通的大棚水果更好吃。

LED植物生长灯介绍

原理:

  光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一,通过光质调节,控制植株形态建成是设施栽培领域的一项重要技术。

 特征:

   波长类型丰富、正好与植物光合成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。

LED在植物栽培中的应用

   光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一,通过光质调节,控制植株形态建成是设施栽培领域的一项重要技术。

   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(表1),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、正好与植物光合成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

   近十年来,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。

   1LED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。

   2LED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 System,CELSS)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;此外,它具有寿命长、体积小、重量轻和呈固态等特点,因此,近年来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。

 举例:

   以菊花为试材,选取生长一致且粗壮菊花茎段120枝,分成2组,每组60枝。剪取长约12cm的带叶枝段,并将基部削成楔形面,将基部用10PPM的萘已酸处理12小时,然后分别快繁于自然光的智能苗床与有植物生长灯补光的红光苗床,观察、记录茎段的生长情况。叶绿素含量测定用浸提法,于培养的第3612天,均匀取各处理同等部位叶片0.2g,剪碎,用1:1的丙酮:无水乙醇浸泡,置于40度恒温箱中提取24小时后测定波长652nmOD值,计算叶绿素含量。可溶性糖用3,5二硝基水杨酸法测定,硝酸还原酶(NR)活性用磺胺比色法测定.得到如下结果:

   1,培养30d后红光下的茎段较自然光下的生根早,最终根数多,生根率高达100%,根多而壮。叶色浓绿,茎粗壮,苗长势旺盛。整个培养过程中红光下材料的长势明显优于自然光下,显示红光有促进千头小黄菊生根的效应(表1)。

   2,在茎段生长过程中,无论是自然光下还是红光下,叶绿素含量均先降后增。但红光下叶绿素含量高于自然光下,说明红光对叶绿素的形成表现出明显的促进作用,并且随着培养天数的增加这种结果越明显(表2)。红光下植株生长势较好,可能是由于植株体内叶绿素含量较高,光合作用较旺盛,有更多的碳水化合物的合成,从而为植株的生长提供了充足的物质和能量所致。

   3,培养第9天的可溶性糖含量比第15天的低,且红光下比自然光下下降多,红光下的茎段生根也较自然光下的早。15天后,红光下的可溶性糖含量比自然光下高,这可能与红光下叶绿素含量较高(表2),光合作用较旺盛有关。

   4,红光下茎段中NR活性明显大于自然光下(表2)。可见红光可促进菊花茎段氮代谢。

         总之,红光有促进菊花茎段生根、叶绿素形成、碳水化合物积累以及吸收和利用的作用。在快繁过程中运用红光的植物生长灯补光对于促进各种植物的快速生根及提高种苗质量效果明显。

LED如何对植物补光

    植物都需要阳光的照射才能生长的更加茂盛。光对植物生长的作用是促进植物叶绿素吸收二氧化碳和水等养份,合成碳水化合物。但现代科学可以让植物在没有太阳的地方更好地生长,人们掌握了植物对太阳需要的内在原理,就是叶片的光合作用,在叶片光合作用时需要外界光子的激发才可完成整个光合过程,太阳光线就是光子激发的一过供能过程。人为的创造光源也同样可以让植物完成光合过程,现代园艺或者植物工厂内都结合了补光技术或者完全的人工光技术。科学家发现蓝光区和红光区十分接近植物光合作用的效率曲线,是植物生长的最佳光源。

植物灯知识:

1.不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的,植物光合作用需要的光线,波长在400-700nm左右。400-500nm(蓝色)的光线以及610-720nm(红色)对于光合作用贡献最大。

 2. 蓝色(470nm)和红色(630nm)LED,刚好可以提供植物所需的光线,因此,LED植物灯,比较理想的选择就是使用这两种颜色组合。在视觉效果上,红蓝组合的植物灯呈现粉红色。

3. 蓝色光能促进绿叶生长;红色光有助于开花结果和延长花期!

4.LED 植物灯的红蓝LED比例一般在41--91之间为宜,通常可选4-71

5.用植物灯给植物补光时,一般距离叶片的高度为0.5米左右,每天持续照射12-16小时可完全替代阳光。

      采用LED半导体灯泡配置出最适合植物生长的光源

按比例设置的彩色灯光能让草莓、西红柿变得更甜,营养更丰富。用灯光照射冬青幼苗,就是模仿植物在室外的光合作用。光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。太阳光是由不同颜色的光线组成的,不同颜色的光对植物生长能产生不同的作用。

LED光源又称半导体光源,这种光源波长比较窄,能控制光的颜色。用它对植物进行单独照射,就能改良植物品种。

经试验在紫色光线下的冬青幼苗,长得最高,但叶片很小,根也浅,一副营养不良的样子。偏黄色灯光下的幼苗不仅矮小,叶片看起来也毫无生机。而在红色、蓝色混合光下生长的冬青长势最好,不仅强壮,根系也非常发达。这种LED光源的红色灯泡和蓝色灯泡是按照91的比例配置的。

结果证明,91的红蓝光对植物生长最有利,经过这种光源照射,草莓和西红柿果实饱满,糖分和维生素C的含量明显增加,而且不会出现空心的现象。每天持续照射1216小时,生长在这样光源下的草莓、西红柿,会比普通的大棚水果更好吃。

        LED植物生长灯还能用于冬季阴雨天气给植物补充光源。

 ★公司生产各种规格LED植物生长灯产品

◆灯头:国际通用标准E27/E26结构

◆电压:交流AC120V~240V

◆尺寸:外径:62mm 高度:95mm

LED个数:54颗红色配6颗蓝色或6颗大功率1W红色配1颗大功率1W蓝色

◆颜色:红色 蓝色 粉色

◆发光角度:60-120

◆适用范围:蔬菜大棚,农林园艺,

◆耗能:3-7W(相对普通灯泡,可省掉95%以上电费)

◆寿命:30000-50000小时

         LED植物生长灯采用进口芯片,亮度高光衰低,耗能小效率高,促进植物生长效果很明显,具有极低耗能超长寿命等特点,是其他普通补光灯不可相比的,广泛用于植物栽培场所等照明使用,可以代替太阳光给室内花卉、大棚蔬菜、园林苗圃等进行补光以助长、调节花期、维持生存等。补光效果绝对优于高压钠灯、低压钠灯、金卤灯、飞利浦植物补光灯、稀土植物补光灯等传统植物补光灯。

LED照明在农业领域的前途

        近日,科技部在深圳会展中心组织“十一五”国家863计划半导体照明重大项目科技成果汇报展,全面展示“十一五”863计划半导体照明重大项目取得的成果和科技创新成就。科技部副部长曹健林亲临展会视察。应科技部邀请,南京农业大学农学院徐志刚教授承担的863计划项目“半导体照明光源在植物组培中的应用研究”到会参展。南京农业大学展示的“LED植物组培灯”、“LED植物灯”等系列研究成果受到产业界广泛关注,多家上市公司表达了合作研发意愿。曹健林在南京农业大学展位前驻足视察,听取了南京农业大学承担的863项目科研成果介绍,给予了热情的鼓励和称赞。半导体照明重大项目首席专家、中科院半导体所所长李晋闽陪同视察。

       在国家“十一五”863高技术研究计划中,科技部创新性的开启了LED在农业领域应用的研究进程,经过竞争答辩,南京农业大学成功获得863课题立项和资助,这是“十一五”期间唯一得到国家立项的农业照明类课题。基于5年多的成果积累和组培室特征,该项目组通过优化光谱能量参数、制造工艺和外形设计,研制出的LED组培灯,具有高效、节能、长寿命和安装便捷的特征。与荧光灯相比,使用LED组培灯,能够增强苗的品质、提高优质苗率、缩短育苗周期和降低能耗成本;寿命提高10倍;节电69.7%1.5年即可回收初期投入,无需后期投入;在寿命期内,总计可节省费用176764元;组培架层高降低35%,提升操作舒适度和工作效率;空间利用率提高35%

        125,“植物工厂创新成果发布会”在中国农业科学院报告厅隆重举办,来自中财办、科技部、农业部等部门的领导、飞利浦、松下、亿光、扬子、欧琳等国内外知名企业、同行专家以及新闻界的代表共计150余人与会。在发布会上,中国农业科学院所属高科技企业——-北京中环易达设施园艺科技有限公司推出了最新研发成功的家庭版植物工厂以及家庭园艺系列产品,并分别与荷兰飞利浦照明、日本三菱化学、松下(中国)电工、台湾亿光、扬子电器、欧琳集团等数十家国际知名企业签署战略合作协议,就LED植物照明光源、工业控制、空调环境控制、营养液制剂等领域的技术创新、市场开发等达成一致,签订了战略联盟。此次发布会的召开,不仅标志着国内首例家庭版植物工厂正式诞生,而且也预示着植物工厂研发的战略联盟正式形成。

 

如何使用LED植物灯

       1.不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的,植物光合作用需要的光线,波长在400-700nm左右。400-500nm(蓝色)的光线以及610-720nm(红色)对于光合作用贡献最大。

       2. 蓝色(470nm)和红色(630nm)LED,刚好可以提供植物所需的光线,因此,LED植物灯,比较理想的选择就是使用这两种颜色组合。在视觉效果上,红蓝组合的植物灯呈现粉红色。

       3. 蓝色光能促进绿叶生长;红色光有助于开花结果和延长花期。

       4.LED植物灯的红蓝LED比例一般在41--91之间为宜,通常可选4-71

       5.用植物灯给植物补光时,一般距离叶片的高度为0.5米左右,每天持续照射12-16小时可完全替代阳光。