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现代农业发展需要“光肥” 植物照明应用解析

2016-02-16 00:07
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  随着人们对半导体发光材料研究的不断深入,LED 制造工艺的不断进步和新材料的开发应用,LED 的发展取得了突破性进展,价格也大幅度下降,其应用于植物设施栽培的研究逐渐被各国学者关注。尤其是在超高亮度LED 开发成功后,被广泛应用于植物生理或栽培领域的研究,如光形态发生、光合作用及叶绿素合成研究等。

  1、应用于植物设施栽培的LED 特征

  光是植物生长发育的基本因素之一。光质对植物的生长、形态建成、光合作用、物质代谢以及基因表达均有调控作用。通过光质调节,控制植株形态建成和生长发育是设施栽培领域的一项重要技术。

  传统植物设施栽培中使用的光源一般是荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯和白炽灯。这些光源是依据人眼对光的适应性所选择的,其光谱有很多不必要的波长,对植物生长的促进作用少。而LED作为第四代新型照明光源, 具有节能环保、安全可靠、使用寿命长、响应时间短、体积小、重量轻、发热量少、易于分散或组合控制等许多不同于其他电光源的重要特点。

  随着光电技术革新和生产成本下降,LED 因具备以下卓越性能成为植物设施栽培领域的首选光源:(1)光谱性能好,可按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱,其波谱宽度小于±30 nm,波长正好与植物光合成和光形态建成的光谱范围吻合;(2)光能有效利用率可达80%~90%,并能对不同光质和发光强度实现单独控制;(3)作为冷光源,可以近距离地照射植物,大大提高空间的利用效率,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;(4)LED 耐冲击,不易破碎,不含汞,无污染,废弃物可回收利用,使用寿命是普通光源的数十倍,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、设施园艺和闭锁式植物工厂以及航天生态生保系统等。不过,由于目前LED 的价格较高,在植物设施栽培领域的推广应用还需要有一个过程。但随着LED 向高亮度、低价格的方向飞速发展,LED 一定会在不久的将来广泛应用于植物设施栽培领域。

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