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植物灯

植物灯,顾名思义,为植物所用的灯具。植物灯模拟植物需要太阳光进行光合作用的原理,对植物进行补光或者完全代替太阳光。

适用于植物补光的光源有:高压钠灯,金卤灯,陶瓷金卤灯,微波硫灯,等离子灯,荧光灯,无极灯和三基色稀土补光灯、LED植物灯等。最常用的是植物补光用钠灯、金卤灯和LED植物灯。其他的比较小众,或价格非常昂贵。
  高压钠灯可分为普通钠灯,高光效钠灯,植物补光用钠灯,常用的有250w,400w,600w,1000w。目前的趋势是功率越大越好,因为很简单,1套1000w系统比两套400w系统便宜且覆盖面大效果好。

普通钠灯价格低廉,光通量低,高光效钠灯顾名思义,光通量更高,但是这些都不是真正的植物补光用钠灯,只是用来作路灯的而已。

植物补光用钠灯必然是光谱正确、高流明输出;而高光效钠灯虽有高流明输出,但光谱里红光和蓝光的含量大大低于植物钠灯,没什么用的绿光却高出植物钠灯7-9倍,只能是效果底下浪费能源。所以才有客户问为什么生长效果不明显,你,用错灯了。

要判断高光效钠灯和植物钠灯只能通过光谱分析,目前没有用肉眼判断的方法。这也就是目前不少工厂能够肆无忌惮的忽悠广大种植户,给消费者带来损失的原因。

金卤灯含有丰富的蓝光,而即便是光谱补强过的植物钠灯,其所含蓝光也大大少于金卤灯。钠灯和金卤灯一起用的话会达到一个非常完美的效果,不过考虑到成本,温室里还是以用钠灯为主。购买金卤灯要小心不良商家,用金卤灯的外壳内部其实是水银灯,价格非常低廉。

三基色稀土补光灯生产技术和产品最早有台湾传入大陆。它的工作原理和日光灯一样,灯管通电后发射电子和灯管内的汞蒸汽形成内部电路回路。灯管内的汞原子在与惰性气体碰撞后放电,激发出253.7nm的紫外线,紫外线被含有某些稀土元素的三基色荧光粉吸收转化成可见光。三基色稀土补光灯的光质组合相对固定,不可以随意调整,灯光中的光合有效辐射能占比较低,因此,无法满足不同植物或植物不同时期对不同光质组合(光合营养)的需要,更无法满足苛刻的植物光合作用领域的科研实验要求,所以,适用范围相对小,综合补光效果一般。另外,这种灯的制造材质和工艺决定了其易碎,对使用环境存在危害,剧毒汞蒸气泄漏会随空气飘落而渗透到植物体、人体中,危害健康,特别是对孕妇、婴幼儿、老年人的伤害极大。所以,这种补光灯不适合在家庭、办公室等空间小而人员多的环境中使用。目前,三基色稀土补光灯的市场太乱,品质良莠不齐,效果过硬的产品极少,再加上采购和后期使用维护成本高昂(功率相对高,寿命相对短),使用受限,效果不佳等因素,所以,目前应用范围很小。

LED植物灯是最近5年左右随led白光照明而兴起的高科技新产品。国内许多科研院所的有关“不同LED光质对植物影响”的实验也是最近几年才开始或完成。LED植物灯光质是由芯片决定的,而目前的植物灯所用的国产芯片的品质尚不过关,所以只能选择进口芯片封装的led灯珠还生产led植物灯,因此导致灯具生产成本高昂。但因其光质准确且可人为组合调整、单位功耗的光合辐射高、植物补光效果好、运营成本低(超级省电)等诸多优势,所以深受全世界的农业科研院所、智能化植物工厂等的青睐。但,从2012年后,一些私人手工作坊加入了灯具的制造阵营。这些人不懂农业技术,更没有产品实验条件,不考虑安规问题,只是采购元件随意拼装,成品价格超级便宜。这种劣质无效的所谓的“LED植物灯”正在扰乱着原本艰难的市场环境,这个问题也是目前白光led市场所面临的现状。所以,选择LED植物灯时,也要擦亮眼睛,最好选择2012年以前建厂,产品有质保,有品牌,价格合理的产品,不可贪图便宜而遭受巨大经济损失和安全事故。

不同的植物对光谱有不同的需求,比如针对生菜是红/蓝4:1,草莓5:1,通用型8:1,有些需要增加红外线和紫外线,但是某些工厂一知半解,把所有光谱做在一起美其名曰全光谱适合任何植物,结果因为里面含有紫外线把人家兰花照死了,还好不是几十万的那种。白光里含有所有光谱,于是又有人整了个白光LED,说起来是全光谱,飞利浦也干了这个傻事。而我做了个实验,相同的植物,一边用两个200w的白光,一边用一个90w的UFO(红蓝1:1)和90w方形(红蓝8:1),一星期后白光下的植物明显比用红蓝灯的长得慢,不要迷信白光了,最多在红蓝灯里加几颗白光LED用来改善用,而不是当成主灯用。LED本身的输出流明不高,有些客户说飞利浦的没用,因为飞利浦这些T管灯最大也就20w,还加了个磨砂灯罩,又损失了部分流明。挂到高处射到植物上还能剩下多少微摩尔?有效果才怪。50瓦以下的LED植物灯适合靠近植物使用,比较适合于植物组培(分层种植),家庭养花种菜,小空间无土栽培等领域,而50瓦以上的LED植物灯适合温室大棚使用,灯距作物主冠区控制在2.5米内为佳。

经过应用测试,LED植物灯非常适合植物的生长、开花、结果。一般室内植物花卉,因缺少自然光照会随着时间而长势越来越差,而通过使用植物所需光谱(光质组合)的LED植物灯照射,不仅可以促进其生长,而且还可以延长花期,提高花的品质。而把这种高效光源系统应用到大棚、温室等设施等农业生产上,一方面可以解决日照不足导致番茄、黄瓜等大棚蔬菜口感下降的弊端,另一方面还可以使冬季大棚茄果类蔬菜提前到春节前后上市,从而达到反季节培植的目的。

(1)作为人造补充光照,从早上5点到晚上23点的任何时间都可以增强光照,并可以延长有效照明时间。

(2)无论在晴天、阴天、雨天,都可以合理有效延长和科学控制植物所需要的光照,只要您掌握了这种补光产品和产品应用技术。

(3)在温室或植物实验室,可完全替代自然光,保证健康植物生长,促进植物更好生长。

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。

做为强电产品,应选购质量好的,有安全保证的产品,安装使用时应注意安全用电。

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。

举例

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)。LED植物生产灯表1 红光和自然光照下千头小黄菊枝段生根比较

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。LED植物生长灯表2自然光和红光下叶绿素和可溶性糖含量

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。

植物都要依靠光的能量进行光合作用而生长、开花、结果。但由于自然界经常出现千变万化的气候变化和光照变因,使植物在各个不同的生长期不能充分吸取到自身不同生长期间所需要的光合营养,给生长带来不利,尤其是在育苗阶段。对此,科学合理的人工光谱对植物的生长创造了很好的吸收和反射条件。而蓝光区和红光区的各能源值,十分接近植物光合作用的效率曲线(对绿色植物效率更是显著)是植物生长的最佳光源。

在传统农业生产中一般使用普通电光源补充光照和应用不同覆盖材料等农业技术措施,如采用单色荧光灯或彩色塑料薄膜,改变光环境以调控设施栽培环境中植物的生长发育。led植物生长灯采用了不同于这些措施,从而避免了存在着不同程度的问题,如缺乏对具体光谱成分的分析导致光质处理不纯,光强不一致、接近甚至或低于植物的光补偿点,照射光源能效低等。LED在植物设施栽培环境中的大量应用研究结果表明,LED能够解决这些难题,特别适合应用于人工光控制型植物设施栽培环境。


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