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植物燈介紹

發表時間:2018-11-06瀏覽次數:
       植物燈,顧名思義,為植物所用的燈具。植物燈模擬植物需要太陽光進行光合作用的原理,對植物進行補光或者完全代替太陽光。

簡介

       適用于植物補光的光源有:高壓鈉燈,金鹵燈,陶瓷金鹵燈,微波硫燈,等離子燈,熒光燈,無極燈和三基色稀土補光燈、LED植物燈等。最常用的是植物補光用鈉燈、金鹵燈和LED植物燈。其他的比較小眾,或價格非常昂貴。
  高壓鈉燈可分為普通鈉燈,高光效鈉燈,植物補光用鈉燈,常用的有250w,400w,600w,1000w。目前的趨勢是功率越大越好,因為很簡單,1套1000w系統比兩套400w系統便宜且覆蓋面大效果好。
普通鈉燈價格低廉,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光用鈉燈,只是用來作路燈的而已。
植物補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,但光譜里紅光和藍光的含量大大低于植物鈉燈,沒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能源。所以才有客戶問為什么生長效果不明顯,你,用錯燈了。
要判斷高光效鈉燈和植物鈉燈只能通過光譜分析,目前沒有用肉眼判斷的方法。這也就是目前不少工廠能夠肆無忌憚的忽悠廣大種植戶,給消費者帶來損失的原因。
金鹵燈含有豐富的藍光,而即便是光譜補強過的植物鈉燈,其所含藍光也大大少于金鹵燈。鈉燈和金鹵燈一起用的話會達到一個非常完美的效果,不過考慮到成本,溫室里還是以用鈉燈為主。購買金鹵燈要小心不良商家,用金鹵燈的外殼內部其實是水銀燈,價格非常低廉。
三基色稀土補光燈生產技術和產品最早有臺灣傳入大陸。它的工作原理和日光燈一樣,燈管通電后發射電子和燈管內的汞蒸汽形成內部電路回路。燈管內的汞原子在與惰性氣體碰撞后放電,激發出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化成可見光。三基色稀土補光燈的光質組合相對固定,不可以隨意調整,燈光中的光合有效輻射能占比較低,因此,無法滿足不同植物或植物不同時期對不同光質組合(光合營養)的需要,更無法滿足苛刻的植物光合作用領域的科研實驗要求,所以,適用范圍相對小,綜合補光效果一般。另外,這種燈的制造材質和工藝決定了其易碎,對使用環境存在危害,劇毒汞蒸氣泄漏會隨空氣飄落而滲透到植物體、人體中,危害健康,特別是對孕婦、嬰幼兒、老年人的傷害極大。所以,這種補光燈不適合在家庭、辦公室等空間小而人員多的環境中使用。目前,三基色稀土補光燈的市場太亂,品質良莠不齊,效果過硬的產品極少,再加上采購和后期使用維護成本高昂(功率相對高,壽命相對短),使用受限,效果不佳等因素,所以,目前應用范圍很小。
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品。國內許多科研院所的有關“不同LED光質對植物影響”的實驗也是最近幾年才開始或完成。LED植物燈光質是由芯片決定的,而好的芯片成本高昂。但因其光質準確且可人為組合調整、單位功耗的光合輻射高、植物補光效果好、運營成本低(超級省電)等諸多優勢,所以深受全世界的農業科研院所、智能化植物工廠等的青睞。而且不同的植物
對光譜有不同的需求!

用途

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經過應用測試,LED植物燈非常適合植物的生長、開花、結果。一般室內植物花卉,因缺少自然光照會隨著時間而長勢越來越差,而通過使用植物所需光譜(光質組合)的LED植物燈照射,不僅可以促進其生長,而且還可以延長花期,提高花的品質。而把這種高效光源系統應用到大棚、溫室等設施等農業生產上,一方面可以解決日照不足導致番茄、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前后上市,從而達到反季節培植的目的。
(1)作為人造補充光照,從早上5點到晚上23點的任何時間都可以增強光照,并可以延長有效照明時間。
(2)無論在晴天、陰天、雨天,都可以合理有效延長和科學控制植物所需要的光照,只要您掌握了這種補光產品和產品應用技術。
(3)在溫室或植物實驗室,可完全替代自然光,保證健康植物生長,促進植物更好生長。

工作原理

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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。
 

實際應用

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LED在植物栽培中的應用
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,這也使其成為節能環保光源的首選。
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。
LED應用于植物設施栽培的研究
截止2013年,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。
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?!∨c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。
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??扇苄蕴怯?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(表1)。LED植物生產燈表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(表2)。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(表2),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(表2)??梢娂t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)是植物生長的最佳光源。

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。led植物生長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。
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