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室內無土栽培生菜的LED植物燈配光方法

室內無土栽培生菜的LED植物燈配光方法

  近年來,植物工廠受到了前所未有的關注。據聯合國預測,到2050 年全球人口將達95億,人類的食物需求也將要比現在增加70%-100%,而人均耕地面積最近30年來卻從 0.33hm?2;下降至0.22hm?2;,降幅達31.7%。

  在影響植物生長的諸多環境因素中,光是最重要的因素之一。所謂“萬物生長靠太陽”,植物對于光的要求,主要為光照顏色、光譜、光照強度和光照時間。所以通過人工開發特定光譜照明產品的光照可以極大地提高植物生長。

  據了解,植物工廠生產成本中的電費占比約30%,若無廉價電源與效率高的人工燈光降低生產成本,植物工廠對農民的吸引力并不大。因此,發展節省資源的光源是建設植物工廠的必要需求。

  另外,近幾年隨著農業生產力的提高,溫室大棚發展迅速,傳統溫室大棚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,這些措施存在著不同程度的問題: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、低于植物光補償點,照射光源能效低等。日本、美國、荷蘭等發達國家相繼研發的植物栽培燈,主要以LED光源為主,但 LED照明產品的上游技術及核心專利被國外大公司壟斷,造成目前市場上的LED植物照明產品成本過高、技術壟斷、手工操作開關,難以推廣和普及。
  

試驗開發和過程

  太陽光是由許多不同波長的光波所組成,而在太陽輻射光譜中只有極小部分對光合作用產生影響,約占太陽光比例的5%。通過研究得出620-680nm的紅光和400-500nm的藍紫光最佳配比,從而成功研制出了LED植物燈。

 植物工廠是一種通過設施內高精度環境控制,實現作物周年連續生產的高效農業系統,基于B/S 架構,通過操控對作物生育過程的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等環境因素進行自動控制,不受外界條件制約的生產方式。

下面是室內無土栽培生菜的LED植物燈配光方法研究配比參數:

定植光源采用紅藍光 6∶1的LED光源最適合其生長

育苗光源采用紅藍7的LED光源最適合其生長。

  在實驗室中,生菜在 2014  7  8 日由育苗下種種植。種植環境:

  ●植物上方照度:2600-2900lx(純紅藍光譜照度數值,非白光照度數值),無自然光照,完全人工照明系統,前期照射周期6h開,2h關,每天循環3;后期14h開,10h 關,每天循環2;

  ●環境溫度:28-30(后期空調開始添加,維持 28)

  ●相對濕度:50%-70%(后期空調打開降至 60%左右)

  在三周左右時間后,單顆生菜從最初4個葉瓣長到11個,寬度9~10cm。生長高度較為良好,高度增長 80%左右。生菜基本上莖的發育較為良好,高度漲勢迅猛。該生長速度相比較常規日光照明環境下生長的生菜組群,加快植物生長達50%以上(基于葉片面積及重量得出)。

  改善農民靠天吃飯的窘況,幫助農民改善生產條件,可提高植物的質量、產量,同時果實類作物可縮短結果期,使其增加收入,產生顯著的經濟效益和社會效益。

  LED植物燈廣泛應用于植物栽培、溫室補光、植物組培、植物工廠,具有促進植物生長,調節植物形態建成,節能環保等多方面優勢,不僅可發出光波較窄的單色光,如紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紅外等,并能根據植物不同需要任意組合,而且還是低發熱特性的冷光源,可以近距離照射植物,提高空間利用率,不僅能夠為農業植物的生長提供合理的光環境條件,減少農藥、激素等化學品的使用,確保食品安全,而且還是低能耗的綠色光源,具有廣闊的應用前景,是未來植物照明光源的重要發展趨勢。

 

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