LED在植物工厂中的研究现状与应用前景

随着光电技术的发展,LED发光效率不断提高,LED光源在植物栽培领域的研究逐渐受到世界各国的广泛重视。该文综述了LED在植物工厂中的研究现状,重点介绍了LED光源特性、光源系统的开发以及LED在植物栽培领域的应用研究,并对LED在植物工厂中的应用前景和发展趋势进行了分析。     

新型LED植物补光装置的开发及应用

本文设计了适用于园艺设施栽培的新型LED植物补光装置,该装置以LED灯珠为光源,依照植物生长规律所需要的太阳光,用LED灯管代替太阳光在植物生长的各个阶段进行不同强度的补光照射,提高植物的生长效率。本文所开发的LED补光装置光源为红光LED(650~660nm)、蓝光LED(420~430nm)和远红光LED(720~730nm)。     

LED光源在植物组织培养中的应用浅析

随着科学技术的不断创新完善,LED技术应用发展得到了质的飞跃。LED合理运用作为植物组织培养过程的重中之重,是一项必不可缺的关键内容,直接关系到植物组织培养的质量和效率。LED光源在植物组织培养中的应用,能够有效符合植物光合需求,防止其他发热光谱的混入,并且LED占用空间体积小、耗能少以及光效高,能够节省更多支出成本。本文对LED在植物组织培养中的应用展开分析与探讨。     

LED植物工厂光质生物学研究与应用现状

植物工厂是设施园艺发展的必然趋势和高级阶段,其本质优势在于包括人工光照明在内所有生产要素可实现智能控制。LED光源是植物工厂应用的优选光源,可提供植物生理有效辐射范围内所有波长的光质,丰富了光生物学内涵,LED光源研发与应用催生了光生物学的分支即光质生物学学科。LED植物工厂是植物光质生物学研究与应用的理想场所和设施类型,植物光质生物学研究及LED光环境调控具有提高植物工厂植物产品产量与品质的重大应用价值,LED植物工厂产业的可持续发展有待于植物光质生物学的深入揭示。总结了LED植物工厂光质生物学的定义、内涵,并着重阐明了红蓝光替代全光谱的充要性、红蓝光质比优化、红蓝光连续光照、UV-LED光质生物学和昼夜节律等重点方向国内外研究与应用新动态,指出了未来LED植物工厂植物光质生物学研发与应用重点。     

LED光源在植物工厂中的应用

LED光源作为第四代新型半导体固态冷光源,具有光质纯、光效高、波长类型丰富、光强与光质可调控及节能、环保、寿命长等优点,在人工光植物工厂光环境调控和太阳光植物工厂人工补光方面具有广泛的应用前景。文章阐述了植物工厂和LED光源的特性及优点,介绍了LED光源在植物工厂补光、光环境调控中的应用,并对LED光源在植物工厂中的应用前景进行了展望。     

非24小时光周期对生菜生长的影响

LED是发光二板管(light emitting diode)的简称,具有能耗低、寿命长、体积小、重量轻、发热量少等重要特点,而且LED发出的光线波长范围狭窄,可通过组合提供与植物光合成和光形态建成所需波长一致的光谱,从而满足植物生长需要。很多研究者针对不同LED光照波长对植物的影响进行了大量研究,为推动LED在农业生产中的应用起到了推动作用。该文则以植物生物钟为切入点,指出可利用LED来调控植物生物钟,从而达到增加产量的目的。该研究对进一步拓宽LED的应用范围,提高LED的利用效率有非常重要的意义。     

LED在植物组织培养中的应用

光是植物生长中的重要环境因子之一.LED因体积小、质量轻、寿命长、光强可调等优点,使其成为植物光环境调控的重要光源之一,并在节能和促进植物生长方面都具有明显的优势.目前,LED在植物组织培养研究中已得到一定的应用,并取得了一些可喜的进展.此文介绍了LED的主要特点及其在植物组织培养中的应用情况.     

LED在植物离体培养中的应用与前景

LED具有低能耗、体积小、单色性高和使用寿命长等普通人工光源所不具备的优点,在植物离体培养中的应用越来越广泛。本文就LED的特点及其在植物离体培养中的应用情况和存在的问题进行了概述,并简要分析了LED在植物离体培养中的应用前景。     

植物工厂LED照明控制系统设计与研究

植物工厂LED照明控制系统涉及到多路LED独立控制、大功率白光LED的恒流驱动、ECU单元和系统控制的设计,以及监测电路与单元通信等技术问题.本文分别对大功率LED驱动和光谱特性、不同波长LED分控点亮和系统控制、现场通信技术进行了研究.在设计过程中完成了大功率LED驱动电路亮度可调、LED光色调整以及散热检测调试和验证,并以此构成了植物工厂LED照明控制系统的基本单元.在单元的通信接口和优先权限设定之后,组成了较为理想的现场可控光照系统.结果表明,经过系统控制设计的LED光源不仅节能、环保.而且由于LED的亮度、色温、光谱的可控制性满足了植物工厂的需要.     

关键词

正【植物工厂】智能LED植物工厂亮相成就展近日,由中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所设施植物环境工程团队自主研发的智能LED植物工厂,亮相于国家"十二五"科技创新成就展,受到社会各界的高度关注。智能LED植物工厂被国际普遍认为是土地利用和农作方式的颠覆性技术,可大幅提高作物产能,是21世纪解决人口、资源、环境问题的重要途径。习近平主席参观展会时,在智能LED植物工厂停下脚步仔细观看,并详细询问蔬菜的种植、生长情况。     

光质对碧玉兰组培苗生长及若干生理指标的影响

【目的】探讨LED不同光质对碧玉兰组培苗生长及生理特性的影响,以期为植物组织培养专用LED光源的研发提供理论支持,也为碧玉兰的规模化生产提供参考。【方法】采用LED光源发射的单色光谱红、蓝、绿光等,进行不同光质配比组合,以荧光灯为对照,对碧玉兰组培苗生长及生理指标进行差异比较分析。【结果】碧玉兰组培苗在单一红、蓝光下均生长不良,复合LED光质下形态正常。红蓝绿复合光（RBG）处理的叶片色素含量最高。红光有利于可溶性糖的合成,蓝光有利于游离氨基酸和可溶性蛋白的合成。红蓝复合光（2RB）处理碧玉兰组培苗的根长、根数、植株干重、可溶性糖和能效指标最高。【结论】LED红蓝复合光（2RB）是碧玉兰组培苗生长的最佳光源,LED光照系统可替代荧光灯成为碧玉兰幼苗组织培养的理想光源。     

光质对碧玉兰组培苗生长及若干生理指标的影响

【目的】探讨LED不同光质对碧玉兰组培苗生长及生理特性的影响,以期为植物组织培养专用LED光源的研发提供理论支持,也为碧玉兰的规模化生产提供参考。【方法】采用LED光源发射的单色光谱红、蓝、绿光等,进行不同光质配比组合,以荧光灯为对照,对碧玉兰组培苗生长及生理指标进行差异比较分析。【结果】碧玉兰组培苗在单一红、蓝光下均生长不良,复合LED光质下形态正常。红蓝绿复合光（RBG）处理的叶片色素含量最高。红光有利于可溶性糖的合成,蓝光有利于游离氨基酸和可溶性蛋白的合成。红蓝复合光（2RB）处理碧玉兰组培苗的根长、根数、植株干重、可溶性糖和能效指标最高。【结论】LED红蓝复合光（2RB）是碧玉兰组培苗生长的最佳光源,LED光照系统可替代荧光灯成为碧玉兰幼苗组织培养的理想光源。     

密闭式植物种苗工厂的设计及其光环境研究

密闭式植物苗工厂具有节能、环保、控制精度高、生产成本低等特点,发展前景广阔。利用不透光的绝热材料建设人工光型密闭式植物工厂,设计开发了高精度的环境控制系统,为植物生长提供优化的物理环境。研制了种苗繁育LED光环境调控装置、光照距离可调式荧光灯板,有效地改善植物生长所需的光环境,提高植物的光能利用率。通过对环境控制系统的试验研究以及相关的生物学试验,为密闭式植物工厂以及人工光源在育苗领域的应用研究提供了理论和试验依据。LED、荧光灯与自然光条件下黄瓜育苗对比试验表明LED光环境下植株生长速率高于其他处理,表现出一定的生长优越性。     

LED在农业与生物产业的应用与前景展望

随着光电技术的发展,LED在农业与生物领域的应用正逐渐受到世界各国的广泛关注。LED不仅具有体积小、寿命长、耗能低、波长固定与低发热等优点,而且还能根据植物需要进行发光光谱的精确配置,实现传统光源无法替代的节能、环保和空间高效利用等功能。通过对LED在农业与生物领域研究现状的详细阐述,重点介绍了LED的光源特性及其在设施栽培、组织培养、植物工厂和太空农业等方面的应用进展,并对LED在人工补光、植物工厂、生命保障系统以及与新能源结合等方面的应用前景进行了分析和展望。     

不同光质配比对水培牧草大麦生长的影响

【目的】研究不同红蓝光配比对水培大麦生长的影响,分析合适的光质。【方法】以水培牧草大麦为研究对象,分别用LED白光、LED蓝光及LED红蓝光配合进行处理,测定一个生长周期下大麦的株高、根长、鲜草产量、干草产量。【结果】不同光照条件下,大麦的生长表现出显著差异。在白光照射条件下,大麦株高为8.92 cm,显著高于其他2个处理。蓝光处理的大麦株高最低,为6.62 cm,显著低于其他两个处理;蓝光照射下,大麦的根长最长,为10.42 cm,显著高于其他两个处理。蓝光和红蓝光配合处理间的鲜草、干草生物量差异不显著,显著高于白光处理的生物量。【结论】人工光水培条件下,LED白光促进大麦植株上部分茎的伸长,株高增大,而鲜重和干重及下部分的根系生长受抑制。LED蓝光可促进大麦下部分根的生长发育和生物量的累积,株高伸长受限。红蓝光LED组合处理可促进大麦生物量的增加,是水培方式下培育大麦牧草采用的光质。     

冬季LED补充光照对红豆杉生长发育的影响

[目的]研究冬季LED补充光照对红豆杉生长发育的影响。[方法]以南方红豆杉为材料,利用LED补充光照设置不同补光强度(1 000、3 000、5 000和7 000 lx),研究冬季LED补充光照对红豆杉生长发育的影响。[结果]3 000～5 000 lx范围内的LED补光条件能较好地促进了红豆杉的生长,1 000 lx以下补光影响不大,超过5 000 lx,影响也变小;在LED植物生长灯下只需约126 lx的光强就可达到红豆杉植株在自然光(光强约为1 257 lx)下的净光合速率。[结论]LED植物生长灯作为一种新型光源,可以使植物在较低的蒸腾速率下取得较高的净光合速率。