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LUXEON SunPlus系列LED带来高产量高营养蔬菜

导读: 来自 Lumileds 的绿黄光、绿光及紫光 LED 可用以生产高产量的红叶生菜,同时可提高对人类健康有益的必需营养素的浓度。

研究显示,来自 Lumileds 的绿黄光、绿光及紫光 LED 可用以生产高产量的红叶生菜,同时可提高对人类健康有益的必需营养素的浓度。

研究由纽约州特洛伊市伦斯勒理工学院照明驱动系统和应用中心 (LESA) 的高级研究员——Tessa Pocock 博士完成。

LED 正迅速成为室内园艺应用的首选光源,因为其能够定制光谱以满足相关植物的成长和营养需求——这是传统园艺光源无法实现的。此外,与垂直农场和种植厂使用的荧光灯管相比,LED 的寿命更长,能源效率更高,极少需要维护,且对生长环境散发的热量更少。

沙拉作物因其营养和健康益处而非热量需求而被人们所食用。如果生长得当,它们可以成为营养物质的绝佳来源,如可帮助控制体内自由基破坏程度的抗氧化剂。在这项研究中,研究员监测并量化了叶绿素以及两种重要生物活性抗氧化剂——花青素和类胡萝卜素的浓度。类胡萝卜素是一类黄色和橙色色素,包括 β-胡萝卜素(维生素 A 的前身)和玉米黄质及叶黄素,它们是保护视网膜免受高能辐射(如紫外线和蓝光)的黄色色素。1 花青素是红色、蓝色及紫色色素,其摄取量与人体健康呈正相关,可治疗视力障碍、预防神经障碍、降低心血管疾病的发病率、提高认知能力及增强抗氧化保护。2 以前使用市售 LED 的研究显示,在荧光粉转换型 (PC) LED 照明下成长的许多绿叶蔬菜的叶子通常大而薄,且苍白,叶绿素和花青素含量始终较低 3。

此项植物生长研究评估了 Lumileds 专为园艺设计的新型市售 PC LED(LUXEON SunPlus 系列)与 Valoya 和定制直接发射 RGB LED 相比之下的性能表现。目的是确定最近推出的荧光粉转换型 (PC) LED 是否能提高红叶生菜的产量,同时使包括花青素和类胡萝卜素在内的关键营养素水平增高。研究检测了红叶生菜的产量(地上生物量)与营养质量之间的关系或平衡。

照明配置和方法

选择光谱光子分布以在作物水平上提供光合光子通量密度 (PPFD),灯具之间具有相同的红色 (600-700 nm)、蓝色 (400-500 nm) 及绿色 (500-600 nm) 波长范围(光谱比值)输出。在两个环境受控的生长箱(Adaptis 1000,Conviron)内各安装两种灯具,通过设定光程序和/或调整作物距离使 PPFD 介于 217-242 μmol/m2s 之间(Figure 1)。测量生长箱中心及生长区域某一网格内的光谱光子分布,以检查均匀性(Figure 2)。将光合有效辐射 (PAR) 的光谱比值设计为相同;20% 蓝光 (400-500 nm),20% 绿光 (500-600 nm) 及 60% 红光 (600-700 nm)。但远红光区域 (700-800 nm) 的 PPFD 存在差异。在 RGB 直接照射光谱中不存在,但在 Valoya PC 中为 19 μmol,在 LUXEON SunPlus 绿黄光 + 紫光灯具中为 25 μmol,在 LUXEON SunPlus 紫光 + LUXEON 3535L 绿光灯具中为 28 μmol,在 LUXEON SunPlus 紫光灯具中为 32 μmol。光分析表明,光谱和 PPFD 的均匀性从生长箱一侧到另一侧平均较差,而从前到后则明显要好(Figure 3)。安装较大的光条可改善这些均匀性的差异。光周期为 16小时/天,持续 14 天,日/夜温度为 23°C/18°C,相对湿度在 50% 至 70% 之间。植物采用改良的 Hoagland 溶液施肥。进行三项独立的重复操作,并确定光试验之间的统计差异(KruskalWallis ANOVA,SigmaPlot v11)。收割具有最大光均匀性之生长区域的样品进行测量。根据 Pocock 中的方法用分光光度法对花青素浓度进行定量。3 根据 Lichtenthaler 中的方法对类胡萝卜素和叶绿素浓度进行定量。4

Figure 1:Rouxai 红叶生菜在安装有 LUXEON SunPlus 绿黄光 + 紫光、LUXEON SunPlus紫光 + LUXEON 3535L 绿光、LUXEON SunPlus 紫光、Valoya 及 RGB 灯具的 Adaptis 生长箱内生长 14 天。

Figure 2:以每种光源的光子通量密度 (PFD) 来测量光谱光子分布。为了能够进行统一的比较,研究人员在各生长箱中心的作物水平上测量 SPD。


Figure 3: 用生长室内的JAZ光谱仪测量的光栅. 从生长室的中心部分收成红叶生菜以确保最高的光均匀性(PFD in μmol).

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