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荷兰园艺实例分析:LED光源补光如何做到增量又增产?

2015-09-15 10:15
潇纵
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  LED给人工光源发展提供诸多可能性

  近年来,随着科学技术的快速发展,新型人工光源不断涌现,其光谱成分也得以逐步优化。半导体LED光源的问世被认为是园艺生产中一场革命性进展。LED光源具有单色光、节能、可控性好、使用寿命长等特征,单色LED组合后可形成植物需要的光谱。因此,LED光源被认为是植物生产中最为理想的人工光源。

  近年来,荷兰相关学者针对LED在设施园艺领域的应用开展了大量的研究工作,取得了一系列研究成果,如系统地探索了植物光合作用对光质的响应机理,以及光质对光形态建成的影响等,这些对推动LED在园艺生产中的应用具有重要意义。

  1、对生产高品质的花卉作物提供了可能。园艺作物的外观和内在品质对决定其市场价值起着举足轻重的作用,尤其对于高附加值的花卉作物来说,其市场价值完全由其外形决定,而光谱环境对植物的外在形态特征具有决定性作用,如为了培养高品质的盆栽花卉,可以通过提高红光/远红光比例来减少植物徒长,从而获得紧促型的株型以提高其市场价值。对于切花作物来说,通过光谱环境调控来控制花期(图2)。因此,LED人工光源的问世为生产高品质的花卉作物提供了可能。

  2、对提升果蔬类作物内在品质提供了可能。荷兰学者研究发现光谱环境也会影响果蔬类作物的内在品质,如番茄果实生长在红蓝光环境下可提高其维生素C的含量,但有关利用光谱变化调控果蔬内在品质尚处于初步研究阶段。

图2. LED光源应用于非洲菊生产

  3、在作物冠层补光上能发挥最大潜能。光在作物冠层中分布很不均匀,冠层顶部接受的光强远远高于中下部。因此,占据作物冠层近80%左右的中下部叶片对整株植物的光合作用贡献很小。另外,由于植物叶片光合作用随光强升高呈饱和曲线趋势,因此,顶部叶片接受的高光强光能利用较低。这些现象导致传统的顶部补光措施光能利用率很低。LED光源的问世为解决这一问题提供了可能。由于LED是冷光源,可以近距离的接触植物组织而不被灼伤。近年来,荷兰园艺科研工作者利用LED光源开展了一系列的冠层补光研究(图3),由此来解决光在冠层分布不均匀的问题,从而提高光能利用率。荷兰学者初步证实利用LED 冠层补光可以提高番茄产量15%左右。尽管LED冠层补光效果显著,但在其应用中也存在一些问题,如植物叶片容易扭曲褶皱等,从而影响冠层光合作用,这可能是由于光质配比未达到植物最佳的需求所导致,因此,进一步研究解决这些问题将会发挥LED冠层补光的最大潜能。

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