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植物適合生長的光源-藍光和紅光
發布時間:2019-01-03   點擊次數:44次

 

        喆圖光照培養箱采用LED用作于植物培養的人造光源,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,這也使其成為節能環保光源的優先選擇。

 

        應用于植物培養領域的LED還表現以下特征:波長類型豐富、正好與植物光合作用和光形態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,可用于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。由于這些顯著的特征,LED十分適合應用于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。

 

        我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應用于兩個方面一、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。

 

        LED應用于植物設施栽培的研究

 

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,如采用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:采用LED照明,生菜的生長速率、光合速率都提高20%以上,將LED用于植物工廠是可行的。研究發現,與熒光燈相比,混合波長的LED光源能夠顯著促進菠菜、蘿卜和生菜的生長發育,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,并在毛根中產生最高的糖分和淀粉積累。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,并且隨著光密度提高,植株的光合速率提高。復合波長的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,有利于切花生產和上市。由此可見通過光照培養箱LED調控可以調控植物的開花和隨后的生長。

 

3、 LED應用于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 SystemCELSS)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。

 

        基于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、輸出的光波適合于植物光合作用和光形態建成、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。與冷白熒光燈、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,植物補光效果更好;此外它具有壽命長、體積小、重量輕和呈固態等特點,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。

 

        以菊花為試材舉例:

 

        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,并將基部削成楔形面,將基部用10PPM的萘已酸處理12小時,然后分別快繁于自然光的智能苗床與有LED植物生長燈的紅光苗床,觀察、記錄莖段的生長情況。葉綠素含量測定用浸提法于培養的第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,置于40度恒溫箱中提取24小時后測定波長652nm處OD值,計算葉綠素含量。可溶性糖用35二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后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于自然光下,顯示紅光有促進千頭小黃菊生根的效應。LED植物生產燈紅光和自然光照下千頭小黃菊枝段生根比較

 

2,在莖段生長過程中,無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,說明紅光對葉綠素的形成表現出明顯的促進作用,并且隨著培養天數的增加這種結果越明顯。紅光下植株生長勢較好,可能是由于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。LED植物生長燈表2自然光和紅光下葉綠素和可溶性糖含量

 

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,光合作用較旺盛有關。

 

4,紅光下莖段中NR活性明顯大于自然光下。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于促進各種植物的快速生根及提高種苗質量效果明顯。

 

        植物都要依靠光的能量進行光合作用而生長、開花、結果。但由于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)是植物適合生長的光源。

 

        在傳統農業生產中一般使用普通電光源補充光照和應用不同覆蓋材料等農業技術措施,如采用單色熒光燈或彩色塑料薄膜,改變光環境以調控設施栽培環境中植物的生長發育。植物培養箱采用了不同于這些措施,從而避免了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、接近甚至或低于植物的光補償點,照射光源能效低等。LED在植物設施栽培環境中的大量應用研究結果表明,LED能夠解決這些難題,特別適合應用于人工光控制型植物設施栽培環境。

        以上內容僅供參數,設備詳情請咨詢上海喆圖。

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