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眾所周知,發(fā)光二極管(俗稱LED)光源已成為當(dāng)今世界公認(rèn)的新型照明光源,與傳統(tǒng)照明技術(shù)相比,它具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、產(chǎn)品設(shè)計(jì)靈活、用途廣泛等諸多優(yōu)點(diǎn)。
LED照明技術(shù)10年來取得了令人矚目的成績(jī),盡管過去幾年間LED光源和晶體照明市場(chǎng)迅速增長(zhǎng),但與其它照明行業(yè)相比,LED光源在園藝生產(chǎn)中的應(yīng)用是近一、兩年的事。
LED光源在園藝業(yè)的應(yīng)用很大程度上得益于LED照明技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯,因LED能提供特定波長(zhǎng)的大功率組合光源,花卉種植者已明顯體會(huì)到它的好處:節(jié)能和改善光照使用效率。
溫室植物的長(zhǎng)勢(shì)良好取決于合適的溫度和光照,有利于葉綠素等光合色素的合成和植物生長(zhǎng)。近幾年的學(xué)術(shù)研究已證實(shí):植物對(duì)特定波長(zhǎng)的光較為敏感,在波長(zhǎng)約640至660毫微米的紅色光和波長(zhǎng)450毫微米左右藍(lán)色光下進(jìn)行光合作用,可增加葉綠素的吸收。
LED燈與高壓鈉燈優(yōu)勢(shì)對(duì)比
高壓鈉燈是最常見的溫室補(bǔ)光光源,對(duì)比高壓鈉燈光譜和葉綠素吸收峰值之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn),多數(shù)高壓鈉燈光輸出均超出了葉綠素吸收最高峰值的需求范圍。研究表明,采用高壓鈉燈補(bǔ)光的溫室,只有7%的光照被植物吸收,絕大部份光源被浪費(fèi)。
而采用LED光源替代高壓鈉燈后,實(shí)現(xiàn)了節(jié)約能源的目的。除節(jié)能優(yōu)勢(shì)外,使用與葉綠素吸收峰值相匹配的特定光譜LED模塊更能確保光輸出對(duì)植物光合作用和植物生長(zhǎng)的有效性。通過采用這種先進(jìn)而高效的LED補(bǔ)光技術(shù),既提供了植物所需的特定波長(zhǎng)光線,又大幅降低了電的能耗成本,從而有效地促進(jìn)了植物生長(zhǎng)。
改進(jìn)中的LED補(bǔ)光技術(shù)
目前,全球LED廠商們已經(jīng)意識(shí)到LED照明應(yīng)用于園藝業(yè)的巨大優(yōu)勢(shì),由于技術(shù)上的諸多進(jìn)步,使得眾多LED單元可組合成一個(gè)體積小的發(fā)光體,通過這一發(fā)光體可產(chǎn)生高明光束。
另外,可將接近葉綠素吸收光譜峰值(455毫微米和660毫微米)的兩種波長(zhǎng)LED模塊設(shè)計(jì)為諸多發(fā)光體,用于溫室照明即可增加健康植物的生長(zhǎng)比例,又降低了電的能耗。
近來一項(xiàng)用LED特定波長(zhǎng)光源替代傳統(tǒng)溫室光源的試點(diǎn)項(xiàng)目表明:使用LED光源可降低40%電能能耗,減少20%的化肥投入。
LED照明的實(shí)際應(yīng)用
如今,在溫室園藝業(yè)中,種植者們已開始使用不同形式的LED照明方式,有傳統(tǒng)的屋頂照明,也有立體種植照明和植物內(nèi)部照明方式,后者由于光線更接近植物,更有利于促進(jìn)植物生長(zhǎng)和降低能耗。
許多傳統(tǒng)的照明技術(shù)不能在立體種植和植物內(nèi)部照明中應(yīng)用,例如,傳統(tǒng)照明光源在使用過程中,會(huì)產(chǎn)生過多的熱量,灼傷植物組織。據(jù)預(yù)測(cè),到2013年,僅LED元器件一項(xiàng)在園藝照明市場(chǎng)的應(yīng)用就將達(dá)2000萬美元,多用于立體種植和植物內(nèi)部照明。
積極的影響和發(fā)展?jié)摿?/strong>
有研究表明:特定波長(zhǎng)的光和光線可以提高植物產(chǎn)量或增加一些蔬果的生物量。通過使用更多預(yù)先確定的光線,就可降低每千克產(chǎn)品所需的焦耳數(shù),此外,采用合適的組合光,就可在提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)生產(chǎn)周期的同時(shí),提高20%以上的產(chǎn)量。
對(duì)于提高光合作用率和植物生長(zhǎng)所需的其它波長(zhǎng)光線的研究也在繼續(xù),研究重點(diǎn)放在了如紅外線等飽和光在植物不同生長(zhǎng)階段所起到的積極影響方面。隨著將來LED技術(shù)的進(jìn)一步提高和人們認(rèn)識(shí)植物生長(zhǎng)過程所需特定波長(zhǎng)光線的深入,將使世界園藝業(yè)進(jìn)入革命性發(fā)展的新階段。
丁懷敏 譯自《溫室種植者》