基本介紹
- 中文名：led植物生長燈
- 外文名：LED grow lights
- 原理：植物的光合作用
- 用途：獲得安全的生物
原理,特徵,套用,用途,研究,實例,發展,
原理
光環境是植物生長發育不可缺少的重要物理環境因素之一，通過光質調節，控制植株形態建成是設施栽培領域的一項重要技術;植物生長燈更加具有環保節能的作用，LED植物燈給植物提供光合作用，促進植物生長，減短植物開花結果用的時間，提高生產！在現代化建設中，它是農作物不可或缺的產品。
Led AiPlant Lamp （led植物生長燈）特徵
波長類型豐富、正好與植物光合成和光形態建成的光譜範圍吻合；頻譜波寬度半寬窄，可按照需要組合獲得純正單色光與複合光譜，；可以集中特定波長的光均衡地照射作物；不僅可以調節作物開花與結實，而且還能控制株高和植物的營養成分；系統發熱少，占用空間小，可用於多層栽培立體組合系統，實現了低熱負荷和生產空間小型化。
led植物燈的特徵：波長類型豐富、正好與植物光合成和光形態建成的光譜範圍吻合；頻譜波寬度半寬窄，可按照需要組合獲得純正單色光與複合光譜；可以集中特定波長的光均衡地照射作物；不僅可以調節作物開花與結實，而且還能控制株高和植物的營養成分；系統發熱少，占用空間小，可用於多層栽培立體組合系統，實現了低熱負荷和生產空間小型化。
套用
AiPlant Lamp Shape（植物燈外觀）作為第四代新型照明光源，LED具有許多不同於其他電光源的特點，這也使其成為節能環保光源的首選。套用於植物培養領域的LED還表現以下特徵：波長類型豐富、正好與植物光合成和光形態建成的光譜範圍吻合；頻譜波寬度半寬窄，可按照需要組合獲得純正單色光與複合光譜，；可以集中特定波長的光均衡地照射作物；不僅可以調節作物開花與結實，而且還能控制株高和植物的營養成分；系統發熱少，占用空間小，可用於多層栽培立體組合系統，實現了低熱負荷和生產空間小型化；此外，其特強的耐用性也降低了運行成本。由於這些顯著的特徵，LED十分適合套用於可控設施環境中的植物栽培，如植物組織培養、設施園藝與工廠化育苗和航天生態生保系統等。
量測植物生長燈對植物產生的光合光通量密度(PPFD)
量測植物生長燈對植物產生的光合光通量密度(PPFD)用途
有機種植是一種在生產中不使用化學合成的肥料、農藥、生長調節劑，也不採用基因工程和離子輻射技術，而是遵循自然規律，採取農作、物理和生物的方法來培肥土壤、防治病蟲害，以獲得安全的生物及其產物的農業生產體系。
其實有機種植也不是完全不用肥料的，但能用的就是有機肥料：經高溫發酵無害化處理後的農家肥，礦物質肥，生物菌肥等。基於這種施肥的局限性，植物的生長周期必定受到影響，對現時市場大量需求顯得供不應求了，所以，縮短生產周期是其中的一個辦法。
LED植物燈，有助縮短植物的生長周期，因為這種燈的光源主要是由紅藍光源組成的，採用植物最敏感的光波段，紅光波長使用620-630nm和640-660nm, 藍光波長使用450-460nm和460-470nm。這些光源都是讓植物產生最佳的光合作用，植物得到最佳的生長狀態，實驗和實際套用都表明，除了給植物在缺光時間裡得到補光外，還讓植物在生長過程中促進多發側枝和芽的分化，加快根莖葉生長，加快植物碳水化合物的合成和維生素的合成，縮短了生長周期。
量測植物生長燈的波長
量測植物生長燈的波長在全球有機食物需求快速增加的情況下，大力發展有機種植是越來越多生產者的機遇。
研究
近十年來，中國設施園藝面積發展迅速，植物生長的光環境控制照明技術已經引起重視。設施園藝照明技術主要套用於兩個方面：
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、光形態建成的誘導照明。
1、LED作為植物光合作用補充照明的研究傳統人工光源產生太多熱量，如採用LED補充照明和水培系統，空氣能夠被循環使用，過多的熱量和水份可以被移除，電能能夠被高效地轉變為有效光合輻射，最終轉化為植物物質。研究表明：採用LED照明，生菜的生長速率、光合速率都提高20%以上，將LED用於植物工廠是可行的。
研究發現，與螢光燈相比，混合波長的LED光源能夠顯著促進菠菜、蘿蔔和生菜的生長發育，提高形態指標；能夠使甜菜生物積累量最大，毛根中甜菜素積累最顯著，並在毛根中產生最高的糖分和澱粉積累。
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、葉的解剖學形態發生顯著的變化，並且隨著光密度提高，植株的光合速率提高。複合波長的LED可引起萬壽菊和鼠尾草兩種植物的氣孔數目增多。
2、LED作為植物光周期、光形態建成的誘導照明
特定波長的LED可影響植物的開花時間、品質和花期持續時間。某些波長的LED能夠提高植物的花芽數和開花數；某些波長的LED能夠降低成花反應，調控了花梗長度和花期，有利於切花生產和上市。由此可見通過LED調控可以調控植物的開花和隨後的生長。
3、 LED套用於航天生態生保系統的研究
建立受控生態生保系統(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。
基於空間環境的特殊要求，空間高等植物栽培中使用的光源必須具有發光效率高、輸出的光波適合於植物光合作用和形態建成、體積小、重量輕、壽命長、高安全可靠性記錄和無環境污染等特點。與冷白螢光燈、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照明系統能提供光譜能量分布均勻的照明，其電能轉換為植物所需光的效率超過金鹵燈的520倍。
實例
以菊花為試材，選取生長一致且粗壯菊花莖段120枝，分成2組，每組60枝。剪取長約12cm的帶葉枝段，並將基部削成楔形面，將基部用10PPM的萘已酸處理12小時，然後分別快繁於自然光的智慧型苗床與有植物生長燈補光的紅光苗床，觀察、記錄莖段的生長情況。葉綠素含量測定用浸提法,於培養的第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:無水乙醇浸泡，置於40度恆溫箱中提取24小時後測定波長652nm處OD值，計算葉綠素含量。可溶性糖用3,5二硝基水楊酸法測定,硝酸還原酶（NR）活性用磺胺比色法測定.得到如下結果：
1,培養30d後紅光下的莖段較自然光下的生根早，最終根數多，生根率高達100%，根多而壯。葉色濃綠，莖粗壯，苗長勢旺盛。整個培養過程中紅光下材料的長勢明顯優於自然光下，顯示紅光有促進千頭小黃菊生根的效應（表1）。表1 紅光和自然光照下千頭小黃菊枝段生根比較
LED植物生產燈
LED植物生產燈2，在莖段生長過程中，無論是自然光下還是紅光下，葉綠素含量均先降後增。但紅光下葉綠素含量高於自然光下，說明紅光對葉綠素的形成表現出明顯的促進作用，並且隨著培養天數的增加這種結果越明顯（表2）。紅光下植株生長勢較好，可能是由於植株體內葉綠素含量較高，光合作用較旺盛，有更多的碳水化合物的合成，從而為植株的生長提供了充足的物質和能量所致。表2自然光和紅光下葉綠素和可溶性糖含量
LED植物生長燈
LED植物生長燈3，培養第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。
4，紅光下莖段中NR活性明顯大於自然光下（表2）。可見紅光可促進菊花莖段氮代謝。
總之，紅光有促進菊花莖段生根、葉綠素形成、碳水化合物積累以及吸收和利用的作用。在快繁過程中運用紅光的植物生長燈補光對於促進各種植物的快速生根及提高種苗質量效果明顯。AiPlantLED植物生長燈最大限度的模擬自然光線，為植物的光合作用提供精準的光譜範圍。植物都要依靠光的能量進行光合作用而生長、開花、結果。但由於自然界經常出現千變萬化的氣候變化和光照變因，使植物在各個不同的生長期不能充分吸取到自身不同生長期間所需要的光合營養，給生長帶來不利，尤其是在育苗階段。對此，科學合理的人工光譜對植物的生長創造了很好的吸收和反射條件。而藍光區和紅光區的各能源值，十分接近植物光合作用的效率曲線（對綠色植物效率更是顯著）是植物生長的最佳光源。AiPlant LED植物生長燈模擬自然光線，也可以根據客戶的需求生產紅光和藍光的混光產品，為植物的光合作用提供準確的光譜範圍，適用於植物生長的各個階段，適用於任何室內花園的無土栽培或土壤栽培。同時也可以根據客戶的需求，提供定製植物生長照明解決方案。特殊需求請和我們聯繫。前景分析 AiPlant LED植物生長燈以其固有的優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，由於LED光源具有發光效率高、使用壽命長、安全可靠，環保節能等特性，使LED在照明市場的前景更備受全球矚目。
在傳統農業生產中一般使用普通電光源補充光照和套用不同覆蓋材料等農業技術措施，如採用單色螢光燈或彩色塑膠薄膜，改變光環境以調控設施栽培環境中植物的生長發育。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處理不純，光強不一致、接近甚至或低於植物的光補償點，照射光源能效低等。LED在植物設施栽培環境中的大量套用研究結果表明，LED能夠解決這些難題，特別適合套用於人工光控制型植物設施栽培環境。
發展
近日，科技部在深圳會展中心組織“十一五”國家863計畫半導體照明重大項目科技成果匯報展，全面展示“十一五”863計畫半導體照明重大項目取得的成果和科技創新成就。科技部副部長曹健林親臨展會視察。
應科技部邀請，南京農業大學農學院承擔的863計畫項目“半導體照明光源在植物組培中的套用研究”到會參展。南京農業大學展示的“LED植物組培燈”、“LED植物燈”、“LED智慧型生物培養箱”和“LED植物培育智慧型光控系統”等系列研究成果受到產業界廣泛關注。
在國家“十一五”863高技術研究計畫中，科技部創新性的開啟了LED在農業領域套用的研究進程，經過競爭答辯，南京農業大學成功獲得863課題立項和資助，這是“十一五”期間唯一得到國家立項的農業照明類課題。基於5年多的成果積累和組培室特徵，該項目組通過最佳化光譜能量參數、製造工藝和外形設計，研製出的LED組培燈，具有高效、節能、長壽命和安裝便捷的特徵。與螢光燈相比，使用LED組培燈，能夠增強苗的品質、提高優質苗率、縮短育苗周期和降低能耗成本；壽命提高10倍；節電69.7%；1.5年即可回收初期投入，無需後期投入；在壽命期內，總計可節省費用176764元；組培架層高降低35%，提升操作舒適度和工作效率；空間利用率提高35%。
