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適用于植物補(bǔ)光的光源有:高壓鈉燈,金鹵燈,陶瓷金鹵燈,微波硫燈,等離子燈,熒光燈,無(wú)極燈和三基色稀土補(bǔ)光燈、LED植物燈等。最常用的是植物補(bǔ)光用鈉燈、金鹵燈和LED植物燈。其他的比較小眾,或價(jià)格非常昂貴。

高壓鈉燈可分為普通鈉燈,高光效鈉燈,植物補(bǔ)光用鈉燈,常用的有250w,400w,600w,1000w。目前的趨勢(shì)是功率越大越好,因?yàn)楹芎?jiǎn)單,1套1000w系統(tǒng)比兩套400w系統(tǒng)便宜且覆蓋面大效果好。

普通鈉燈價(jià)格低廉,光通量低,高光效鈉燈顧名思義,光通量更高,但是這些都不是真正的植物補(bǔ)光用鈉燈,只是用來(lái)作路燈的而已。

植物補(bǔ)光用鈉燈必然是光譜正確、高流明輸出;而高光效鈉燈雖有高流明輸出,但光譜里紅光和藍(lán)光的含量大大低于植物鈉燈,沒(méi)什么用的綠光卻高出植物鈉燈7-9倍,只能是效果底下浪費(fèi)能源。所以才有客戶問(wèn)為什么生長(zhǎng)效果不明顯,你,用錯(cuò)燈了。

要判斷高光效鈉燈和植物鈉燈只能通過(guò)光譜分析,目前沒(méi)有用肉眼判斷的方法。這也就是目前不少工廠能夠肆無(wú)忌憚的忽悠廣大種植戶,給消費(fèi)者帶來(lái)?yè)p失的原因。

金鹵燈含有豐富的藍(lán)光,而即便是光譜補(bǔ)強(qiáng)過(guò)的植物鈉燈,其所含藍(lán)光也大大少于金鹵燈。鈉燈和金鹵燈一起用的話會(huì)達(dá)到一個(gè)非常完美的效果,不過(guò)考慮到成本,溫室里還是以用鈉燈為主。購(gòu)買金鹵燈要小心不良商家,用金鹵燈的外殼內(nèi)部其實(shí)是水銀燈,價(jià)格非常低廉。

三基色稀土補(bǔ)光燈生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品最早有臺(tái)灣傳入大陸。它的工作原理和日光燈一樣,燈管通電后發(fā)射電子和燈管內(nèi)的汞蒸汽形成內(nèi)部電路回路。燈管內(nèi)的汞原子在與惰性氣體碰撞后放電,激發(fā)出253.7nm的紫外線,紫外線被含有某些稀土元素的三基色熒光粉吸收轉(zhuǎn)化成可見光。三基色稀土補(bǔ)光燈的光質(zhì)組合相對(duì)固定,不可以隨意調(diào)整,燈光中的光合有效輻射能占比較低,因此,無(wú)法滿足不同植物或植物不同時(shí)期對(duì)不同光質(zhì)組合(光合營(yíng)養(yǎng))的需要,更無(wú)法滿足苛刻的植物光合作用領(lǐng)域的科研實(shí)驗(yàn)要求,所以,適用范圍相對(duì)小,綜合補(bǔ)光效果一般。另外,這種燈的制造材質(zhì)和工藝決定了其易碎,對(duì)使用環(huán)境存在危害,劇毒汞蒸氣泄漏會(huì)隨空氣飄落而滲透到植物體、人體中,危害健康,特別是對(duì)孕婦、嬰幼兒、老年人的傷害極大。所以,這種補(bǔ)光燈不適合在家庭、辦公室等空間小而人員多的環(huán)境中使用。目前,三基色稀土補(bǔ)光燈的市場(chǎng)太亂,品質(zhì)良莠不齊,效果過(guò)硬的產(chǎn)品極少,再加上采購(gòu)和后期使用維護(hù)成本高昂(功率相對(duì)高,壽命相對(duì)短),使用受限,效果不佳等因素,所以,目前應(yīng)用范圍很小。

LED植物燈是最近5年左右隨led白光照明而興起的高科技新產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)許多科研院所的有關(guān)"不同LED光質(zhì)對(duì)植物影響"的實(shí)驗(yàn)也是最近幾年才開始或完成。LED植物燈光質(zhì)是由芯片決定的,而目前的植物燈所用的國(guó)產(chǎn)芯片的品質(zhì)尚不過(guò)關(guān),所以只能選擇進(jìn)口芯片封裝的LED燈珠還生產(chǎn)led植物燈,因此導(dǎo)致燈具生產(chǎn)成本高昂。但因其光質(zhì)準(zhǔn)確且可人為組合調(diào)整、單位功耗的光合輻射高、植物補(bǔ)光效果好、運(yùn)營(yíng)成本低(超級(jí)省電)等諸多優(yōu)勢(shì),所以深受全世界的農(nóng)業(yè)科研院所、智能化植物工廠等的青睞。但,從2012年后,一些私人手工作坊加入了燈具的制造陣營(yíng)。這些人不懂農(nóng)業(yè)技術(shù),更沒(méi)有產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)條件,不考慮安規(guī)問(wèn)題,只是采購(gòu)元件隨意拼裝,成品價(jià)格超級(jí)便宜。這種劣質(zhì)無(wú)效的所謂的"LED植物燈"正在擾亂著原本艱難的市場(chǎng)環(huán)境,這個(gè)問(wèn)題也是目前白光led市場(chǎng)所面臨的現(xiàn)狀。所以,選擇LED植物燈時(shí),也要擦亮眼睛,最好選擇2012年以前建廠,產(chǎn)品有質(zhì)保,有品牌,價(jià)格合理的產(chǎn)品,不可貪圖便宜而遭受巨大經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。

不同的植物對(duì)光譜有不同的需求,比如針對(duì)生菜是紅/藍(lán)4:1,草莓5:1,通用型8:1,有些需要增加紅外線和紫外線,但是某些工廠一知半解,把所有光譜做在一起美其名曰全光譜適合任何植物,結(jié)果因?yàn)槔锩婧�有紫外線把人家蘭花照死了,還好不是幾十萬(wàn)的那種。白光里含有所有光譜,于是又有人整了個(gè)白光LED,說(shuō)起來(lái)是全光譜,飛利浦也干了這個(gè)傻事。而我做了個(gè)實(shí)驗(yàn),相同的植物,一邊用兩個(gè)200w的白光,一邊用一個(gè)90w的UFO(紅藍(lán)1:1)和90w方形(紅藍(lán)8:1),一星期后白光下的植物明顯比用紅藍(lán)燈的長(zhǎng)得慢,不要迷信白光了,最多在紅藍(lán)燈里加幾顆白光LED用來(lái)改善用,而不是當(dāng)成主燈用。LED本身的輸出流明不高,有些客戶說(shuō)飛利浦的沒(méi)用,因?yàn)轱w利浦這些T管燈最大也就20w,還加了個(gè)磨砂燈罩,又損失了部分流明。掛到高處射到植物上還能剩下多少微摩爾?有效果才怪。50瓦以下的LED植物燈適合靠近植物使用,比較適合于植物組培(分層種植),家庭養(yǎng)花種菜,小空間無(wú)土栽培等領(lǐng)域,而50瓦以上的LED植物燈適合溫室大棚使用,燈距作物主冠區(qū)控制在2.5米內(nèi)為佳。

經(jīng)過(guò)應(yīng)用測(cè)試,植物燈非常適合植物的生長(zhǎng)、開花、結(jié)果。一般室內(nèi)植物花卉,因缺少自然光照會(huì)隨著時(shí)間而長(zhǎng)勢(shì)越來(lái)越差,而通過(guò)使用植物所需光譜的植物燈照射,不僅可以促進(jìn)其生長(zhǎng),而且還可以延長(zhǎng)花期,提高花的品質(zhì)。而把這種高效光源系統(tǒng)應(yīng)用到大棚、溫室等設(shè)施等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,一方面可以解決日照不足導(dǎo)致番茄、黃瓜等大棚蔬菜口感下降的弊端,另一方面還可以使冬季大棚茄果類蔬菜提前到春節(jié)前后上市,從而達(dá)到反季節(jié)培植的目的。

1、作為人造補(bǔ)充光照,從早上5點(diǎn)到晚上23點(diǎn)的任何時(shí)間都可以增強(qiáng)光照,并可以延長(zhǎng)有效照明時(shí)間。

2、無(wú)論在晴天、陰天、雨天,都可以合理有效延長(zhǎng)和科學(xué)控制植物所需要的光照,只要您掌握了這種補(bǔ)光產(chǎn)品和產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)。

3、在溫室或植物實(shí)驗(yàn)室,可替代自然光,保證健康植物生長(zhǎng),促進(jìn)植物更好生長(zhǎng)。

光環(huán)境是植物生長(zhǎng)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(diào)節(jié),控制植株形態(tài)建成是設(shè)施栽培領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)。

做為強(qiáng)電產(chǎn)品,應(yīng)選購(gòu)質(zhì)量好的,有安全保證的產(chǎn)品,安裝使用時(shí)應(yīng)注意安全用電。

LED在植物栽培中的應(yīng)用

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),這也使其成為節(jié)能環(huán)保光源的首選。

應(yīng)用于植物培養(yǎng)領(lǐng)域的LED還表現(xiàn)以下特征:波長(zhǎng)類型豐富、正好與植物光合作用和光形態(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(fù)合光譜;可以集中特定波長(zhǎng)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(shí),而且還能控制株高和植物的營(yíng)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(shí)現(xiàn)了低熱負(fù)荷和生產(chǎn)空間小型化;此外,其特強(qiáng)的耐用性也降低了運(yùn)行成本。由于這些顯著的特征,LED十分適合應(yīng)用于可控設(shè)施環(huán)境中的植物栽培,如植物組織培養(yǎng)、設(shè)施園藝與工廠化育苗和航天生態(tài)生保系統(tǒng)等。

LED應(yīng)用于植物設(shè)施栽培的研究

截止2013年,我國(guó)設(shè)施園藝面積發(fā)展迅速,植物生長(zhǎng)的光環(huán)境控制照明技術(shù)已經(jīng)引起重視。設(shè)施園藝照明技術(shù)主要應(yīng)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(bǔ)充照明;二、作為植物光周期、光形態(tài)建成的誘導(dǎo)照明。

1、LED作為植物光合作用補(bǔ)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(bǔ)充照明和水培系統(tǒng),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(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(zhǎng)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(zhǎng)的LED光源能夠顯著促進(jìn)菠菜、蘿卜和生菜的生長(zhǎng)發(fā)育,提高形態(tài)指標(biāo);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(zhǎng)在符合波長(zhǎng)LED下的胡椒、紫蘇植株,其莖、葉的解剖學(xué)形態(tài)發(fā)生顯著的變化,并且隨著光密度提高,植株的光合速率提高。復(fù)合波長(zhǎng)的LED可引起萬(wàn)壽菊和鼠尾草兩種植物的氣孔數(shù)目增多。

2、LED作為植物光周期、光形態(tài)建成的誘導(dǎo)照明 特定波長(zhǎng)的LED可影響植物的開花時(shí)間、品質(zhì)和花期持續(xù)時(shí)間。某些波長(zhǎng)的LED能夠提高植物的花芽數(shù)和開花數(shù);某些波長(zhǎng)的LED能夠降低成花反應(yīng),調(diào)控了花梗長(zhǎng)度和花期,有利于切花生產(chǎn)和上市。由此可見通過(guò)LED調(diào)控可以調(diào)控植物的開花和隨后的生長(zhǎng)。

3、 LED應(yīng)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 SystemCELSS)是解決長(zhǎng)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。

基于空間環(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光形態(tài)建成、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、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?zé)舻绕渌�光源相比較,LED更能有效地將光能轉(zhuǎn)化成光合有效輻射,植物補(bǔ)光效果更好;此外它具有壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕和呈固態(tài)等特點(diǎn),因此,LED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(guò)金鹵燈的520倍。

舉例

以菊花為試材,選取生長(zhǎng)一致且粗壯菊花莖段120枝,分成2組,每組60枝。剪取長(zhǎng)約12cm的帶葉枝段,并將基部削成楔形面,將基部用10PPM的萘已酸處理12小時(shí),然后分別快繁于自然光的智能苗床與有LED植物生長(zhǎng)燈的紅光苗床,觀察、記錄莖段的生長(zhǎng)情況。葉綠素含量測(cè)定用浸提法于培養(yǎng)的第3\6\12天,均勻取各處理同等部位葉片0.2g,剪碎,用1:1的丙酮:無(wú)水乙醇浸泡,置于40度恒溫箱中提取24小時(shí)后測(cè)定波長(zhǎng)652nm處OD值,計(jì)算葉綠素含量。可溶性糖用35二硝基水楊酸法測(cè)定硝酸還原酶(NR)活性用磺胺比色法測(cè)定.得到如下結(jié)果:

1、培養(yǎng)30d后紅光下的莖段較自然光下的生根早,最終根數(shù)多,生根率高達(dá)100%,根多而壯。葉色濃綠,莖粗壯,苗長(zhǎng)勢(shì)旺盛。整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中紅光下材料的長(zhǎng)勢(shì)明顯優(yōu)于自然光下,顯示紅光有促進(jìn)千頭小黃菊生根的效應(yīng)(表1)。LED植物生產(chǎn)燈表1 紅光和自然光照下千頭小黃菊枝段生根比較

2、在莖段生長(zhǎng)過(guò)程中,無(wú)論是自然光下還是紅光下,葉綠素含量均先降后增。但紅光下葉綠素含量高于自然光下,說(shuō)明紅光對(duì)葉綠素的形成表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用,并且隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加這種結(jié)果越明顯(表2)。紅光下植株生長(zhǎng)勢(shì)較好,可能是由于植株體內(nèi)葉綠素含量較高,光合作用較旺盛,有更多的碳水化合物的合成,從而為植株的生長(zhǎng)提供了充足的物質(zhì)和能量所致。LED植物生長(zhǎng)燈表2自然光和紅光下葉綠素和可溶性糖含量

3、培養(yǎng)第9天的可溶性糖含量比第15天的低,且紅光下比自然光下下降多,紅光下的莖段生根也較自然光下的早。15天后,紅光下的可溶性糖含量比自然光下高,這可能與紅光下葉綠素含量較高(表2),光合作用較旺盛有關(guān)。

4、紅光下莖段中NR活性明顯大于自然光下(表2)。可見紅光可促進(jìn)菊花莖段氮代謝。

總之,紅光有促進(jìn)菊花莖段生根、葉綠素形成、碳水化合物積累以及吸收和利用的作用。在快繁過(guò)程中運(yùn)用紅光的植物生長(zhǎng)燈補(bǔ)光對(duì)于促進(jìn)各種植物的快速生根及提高種苗質(zhì)量效果明顯。

植物都要依靠光的能量進(jìn)行光合作用而生長(zhǎng)、開花、結(jié)果。但由于自然界經(jīng)常出現(xiàn)千變?nèi)f化的氣候變化和光照變因,使植物在各個(gè)不同的生長(zhǎng)期不能充分吸取到自身不同生長(zhǎng)期間所需要的光合營(yíng)養(yǎng),給生長(zhǎng)帶來(lái)不利,尤其是在育苗階段。對(duì)此,科學(xué)合理的人工光譜對(duì)植物的生長(zhǎng)創(chuàng)造了很好的吸收和反射條件。而藍(lán)光區(qū)和紅光區(qū)的各能源值,十分接近植物光合作用的效率曲線(對(duì)綠色植物效率更是顯著)是植物生長(zhǎng)的最佳光源。

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一般使用普通電光源補(bǔ)充光照和應(yīng)用不同覆蓋材料等農(nóng)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(diào)控設(shè)施栽培環(huán)境中植物的生長(zhǎng)發(fā)育。led植物生長(zhǎng)燈采用了不同于這些措施,從而避免了存在著不同程度的問(wèn)題,如缺乏對(duì)具體光譜成分的分析導(dǎo)致光質(zhì)處理不純,光強(qiáng)不一致、接近甚至或低于植物的光補(bǔ)償點(diǎn),照射光源能效低等。LED在植物設(shè)施栽培環(huán)境中的大量應(yīng)用研究結(jié)果表明,LED能夠解決這些難題,特別適合應(yīng)用于人工光控制型植物設(shè)施栽培環(huán)境。