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现代植物工厂用LED代替荧光灯种植生菜

文章作者:zhuobo 发布时间:2020-12-30 14:35:14 浏览次数:0

  白光里虽然含有所有光谱,但起主要作用的450nm和660nm含量并不高,于是就有了用450nm和660nm组成的植物专用LED。

现代植物工厂用LED代替荧光灯种植生菜

  把番茄分别放在200w红蓝LED和 200w白光LED下照射,中间用板隔开防止相互影响,一个月之后在红蓝光下的番茄比在白光下的长得更加高大。很多人希望用LED代替农用钠灯应用到温室里,以降低电费的支出。但实际上这是比较困难的,200w LED 并不能代替农用钠灯(140lm/w以上)在温室里的地位。

  红蓝光的低光效(20lm/w)无法使其在距离植物太远的地方达到光补偿点,200w LED在1米5时能得到56μmol/s/m²,番茄的光补偿点是53.1μmol/s/m²,如果挂到3-6米高的温室顶部将不起任何作用,所以在设计LED温室时,要使用更大功率的LED或者把悬挂方式设计成高度可调节,这样就能按照植物生长高度,一直近距离的向植物输出尽可能高的PPFD。

现代植物工厂用LED代替荧光灯种植生菜

  从国外的案例来看,630w的LED灯也只能提供90μmol/s/m²,上图距离目测4米,而600w钠灯大约能达到108μmol/s/m²,所以从省电方面来讲并没有什么意义。价格上这个品牌630w LED要 3800元,农用钠灯不过600元左右。

  600w LED 挂2米高 116μmol/s/m², 600w农用钠灯同距离能到180μmol/s/m²,相比之下LED并没有什么优势。温室里只能育个苗用,种花种菜得挂到1米以下才可以。

  所以LED的市场就是要在1米以下做文章,组培,育苗,无土栽培,气雾培,一般都是整些货架分几层。

  一般用4条28w T8管30cm左右大约有80μmol/s/m²,有条件的可以均匀铺满LED。

  不同的植物对光谱有不同的要求,比如生菜我们常用450nm:660nm=1:4,而草莓就要适当提高红光含量用450nm:660nm=1:5,另外在红蓝组里混入其他光谱可以更好的改善对特定植物的作用。

  有实验表明在红蓝光里加入绿光可以提高芽苗菜的干物质含量,加入730nm发生双光增益提高光合效率等,由于目前没有针对各种植物匹配相应最适合光谱比例的资料,多数的LED植物灯还是以红蓝为主,或混入白光,橙光等其他光谱作为补充,涂上荧光粉也可以做成全光谱。

  荧光灯是由水银蒸汽被激发放出紫外线,然后管壁上的荧光粉将紫外线转化为宽频可见光,发射的光谱范围在350-750nm,峰值560nm。家家户户都在用的灯,也被大量用在植物组培和育苗上,优点是成本低。

  从光谱上看荧光灯所含的主要为蓝光和少量红橙光,缺乏植物所需要的660nm红光,所以其并不适合开花结果的过程,但可以用来初期育苗。

  我们还可以通过在玻璃管内壁涂以相应光谱的荧光粉,从而能使灯发出蓝光,红光或两者的混合光来扩大有效光谱范围,但由于功率低,悬挂距离过高就达不到光补偿点,荧光灯只适合于近距离的组培和育苗。

  注意荧光粉是没有660nm的,红光荧光灯用的是620nm,其效果肯定比用660nm的LED差。

  蓝色荧光灯

  混色荧光灯

  有人用了电视上报道过的荧光灯补光,结果一点效果都没有是怎么回事?在距离30cm处只有29μmol/s/m²,如果灯设置在距离植物超过60cm以上,也就是说光照到叶片上的强度只有0-14.5μmol/s/m²,这么低的PPFD,无法达到光补偿点,所以无效是必然的。

现代植物工厂用LED代替荧光灯种植生菜

  所以用在温室里,白天太阳在温室里都有个300多μmol/s/m²,这灯开不开都一个样,起不到补光的作用。

  上图叶菜为啥外侧的个头大,而里面被灯照的反而个头小? 这是因为外侧能感受的300多PPFD的自然光,内侧接受到的自然光少,而这荧光灯挂了有一米来高,功率小挂的又高,结果就是补光灯没起到作用。

  要想有效果,补光灯不紧挨着植物是不行的。

  随着LED的普及,组培和种苗公司开始使用18(12)wLED管替代28w荧光管,但有些LED错误的光谱配置反而不如荧光灯管下植物的成长效果好。

现代植物工厂用LED代替荧光灯种植生菜

  T5组培灯与T8组培灯的区别

  T代表“Tube”表示管状的,T后面的数字表示灯管直径,T8就是有8个“T”,一个“T”就是1/8英寸。

  LED灯T5管径比T8、T12灯管径细得多,灯管填充的惰性气体原子与电子产生的弹性碰撞几率更高,能量损失更小,这对光效的提高也是非常有利的。由于所充的惰性气体为独特的惰性混合气体,不仅能更好的保护灯管的阴极和有助于灯管的起跳,而且可以适当降低灯管充气压力,进一步提高灯管的光通量输出。因此灯管的功率虽然低一些,但总光通量并未降低,从而灯管的光效得到了提高,也就是说T5比T8更亮、更节能。

现代植物工厂用LED代替荧光灯种植生菜

  光对植物生长的影响,除通过代谢作用影响其生长外,还可通过抑制细胞生长、促进细胞分化对植物器官分化和形态产生直接影响。光对植物形态建成产生的直接影响称光范型作用。光是绿色植物正常生长所必须的条件,其影响植物生长的光照因素主要有光照强度、光照波长和光照时间。

  光对植物的生长发育具有特殊重要的地位,它影响着植物几乎所有的生长阶段。光对植物的作用主要表现在两个方面:

  一是为植物光合作用提供辐射能;

  二是作为信号调节植物整个生命周期的许多生理过程。

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