温室人工补光技术及光源特性与应用研究

光照是影响作物生长的重要环境因素之一。温室栽培时，由于受覆盖物透光率的影响（如普通玻璃的透光率一般为９０％～９２％，塑料薄膜的透光率只有８５％～９０％），温室内的自然光照条件要比露地差。另外，在冬季和早春季节，日照时间短，温室的光照度较弱；南方地区在阴雨连绵的季节里，温室内的光照度仅为２０００Ｌｘ 左右。光照不足，影响作物的光合作用，导致作物生长受抑，从而严重影响作物的生长。人工补光是根据作物对光照的需求，采用人工光源改善温室的光照条件，调节对作物的光照。人工补光是提高温室生产水平的一项新技术，对温室产业的发展有着重要的意义     

基于并行粒子群算法的LED植物最优补光系统设计

针对发光二极管(light emitting diode,简称LED)植物光照分布不均匀的问题,设计基于并行粒子群算法的温室LED植物最优补光系统,系统提出利用STC89C51单片机与BH1750FVI光照度传感器模块的结合实现光照度数据的检测与采集;根据专家系统及并行粒子群算法推算出最优补光量及补光位置;采用PT4115降压恒流源驱动LED灯组工作的方法实现温室中植物光照度的实时监测及最优补光。结果表明,应用并行粒子群算法寻找LED补光最优位置方法是可行的,同时方便用户合理补光,减少补光不均匀对植物生长造成的不良影响。     

LED在设施园艺中的应用系列(五) LED在温室补光中的应用

“万物生长靠太阳”。光照是作物进行光合作用的必备要素之一,光照条件的好坏直接影响作物的产量和品质。自然界中,太阳的光照度随地理纬度、季节和天气状况的不同而变化。温室内的光照度除与上述因素有关外,还与温室结构、管理措施及材料的透光性能等密切相关。由于温室覆盖材料、灰尘以及结构遮光等因素的影响,温室内的光照状况要比露地差得多,一般仅为露地的30％～70％,尤其是在冬季和早春季节,太阳高度角低,日照时间短,温室内光照度往往不能满足作物生长的需求,人工补光成为众多可控环境温室管理的必然选择。     

飞利浦园艺LED在温室生产中的应用实践

在现代设施园艺生产中,光照环境的控制对温室生产有着至关重要的作用。文章根据大量的商业应用实例,介绍了飞利浦园艺LED在温室生产中的应用,分为温室果菜生产补光、温室叶菜及育苗补光、温室花卉补光3个方面,从温室作物的生长、发育、产量、品质以及环境调控的能耗几个方面进行阐述,详细介绍了补光应用的背景以及应用后的效果,以期为中国设施园艺生产的补光应用提供参考。     

有限二氧化碳资源条件下的温室光气耦合优化调控模型

针对当前温室环境调控成本较高的问题,为了在满足作物生长需求的条件下降低调控成本,拟研究1种在有限二氧化碳(CO2)资源条件下的温室光气耦合优化调控模型.首先,以温度、CO2浓度、光照度作为输入,以净光合速率作为输出,构建基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的光合速率预测模型;然后,基于提出的光合速率预测模型,构建在有限CO2资源条件下温室CO2优化调控模型数据库,可根据用户输入的CO2资源总量,自动寻优获取最佳补气时间与单位补气量;最后,提出以光照度增长相对价值为评价指标的经济性相对最优的补光策略,在确定的补气时间段内进行补光,最终实现了有限CO2资源条件下的温室光气耦合优化调控,进一步提高了设施温室环境因子调控的精准度与智能化水平.     

基于WSN的坝上温室光照度控制系统设计

结合坝上气候特点及温室光照自动控制需求,设计了作物光照强度控制系统。首先构建温室环境模型,以自然光与人工补光进行温室光照建模,设计温室光照自动控制流程。在此基础上通过无线互联网和ZigBee设计并实现了温室光照度自动控制系统,阐述了系统构架设计、温度感知单元、数据传输单元、控制执行单元、监控后台单元、可调光源单元的设计,引入CodeWarriorIDE开发环境进行控制软件设计,最后通过测试证明其促进作物生长的效果。     

辽西地区玫瑰香葡萄设施温室栽培主要微域环境调控技术

在玫瑰香葡萄设施温室栽培中,环境调控对玫瑰香葡萄设施温室栽培起着举足轻重的作用。本文从温度、湿度、光照、气体等方面阐述了玫瑰香葡萄设施温室栽培环境调控技术,以期为玫瑰香葡萄设施温室栽培提供参考。     

育苗温室幼苗生长调节光照调控系统的设计

针对光照光质、光照强度以及光照时间对幼苗生长发育的影响,提出结合幼苗不同生长阶段、特定光质补光与定时长定量决策的精确补光方法,设计了依据作物生长阶段、生长状态以及培育目标自适应精确补光的光照调控算法。以单片机为控制器,设计了光质可调、可定时定量的LED精确光照调控系统,可根据幼苗生长阶段、生长状态,结合幼苗形态调整补光决策确定补光光质光量和时长,通过PWM调整LED输出光质光强。测试试验结果表明,该系统可满足作物不同生长阶段对不同光质光量的需求,并可根据不同培育目标、不同生长状态,及时调整补光策略。该系统的自适应光质光量时长可调的特点能够满足对幼苗形态调节补光的需求,相对传统光源改善了光照环境,提高了能源利用率。     

冬季温室补光对果菜类作物生长发育的影响（综述）

冬季和早春的季节性不良气候环境,常会造成光照强度和光照时间的明显不足,从而影响果菜类作物的生长发育。人工补光是冬季改善温室内光照条件的有效办法。从补光光质、光强和时间方面综述了近年来国内外冬季温室补光对果菜类蔬菜的生长发育、产品品质和生理生化的影响,展望了温室补光在我国的发展前景。     

温室蔬菜生产中的增光补光措施

由于温室蔬菜生产主要集中在冬季和早春,而这两个季节又是一年中自然光照最弱的,如果在生产中采取适当的技术措施进行人工增光、补光,将会有效提高温室蔬菜的产量、质量和经济效益。温室蔬菜生产中常用的人工增光和补光技术主要有以下八项:一、选好蔬菜畦垄方向温室栽培蔬菜,原则上应将畦垄做成南北延长,这样可以使蔬菜植株受光均匀、长势整齐一致。我们知道,在冬季和早春时节太阳比较低,如果     

温室设施的使用与维护系列之弱光对作物的影响

植物体内的干物质中,90%～95%直接或间接地来自光合作用.作物光合作用受光照度、光照时数、光质的影响较大.其中,光照度对植物光合作用影响规律为,当光照度在光补偿点以上时,随着光照度增加,光合作用速率持续增加,到达光饱和点以后,光合作用速率不再随着光照度增加,即光饱和点就是栽培生产的最适光照度.     

设施蔬菜栽培光照调节空间拓展的探索

在设施条件下形成了特殊的小气候,光照与自然环境条件下存在着不对称现象。运用现有研究成果和新型材料资源,提出了优化设施结构,提高采光数量、正确选用农膜,改善光照条件、安装补光设备,优化光照光质、调控光照,防止"午休"、选用耐弱光品种,提高光能利用率、维护农膜,强化透光、选用新型材料,改善光照环境等光照调控技术标准及操作方法,在合理运用光照资源方面,初步完成了理论与技术创新。     

温室设施的使用与维护系列之温室补光

前两期中,我们已经对温室光照以及弱光对温室作物的影响进行了阐述.如何更好地改善温室光照环境,科研工作者和生产者提出了人工补光的途径.     

自然光植物工厂多层立体栽培补光对生菜产量和品质的影响

针对自然光植物工厂空间高效利用的问题,采用意大利奶油生菜为研究对象,探究自然光植物工厂多层立体栽培条件下不同栽培层间光照、温度、湿度等环境差异及补光对生菜产量和品质的影响。结果表明:栽培架中层平均太阳总辐射强度是上层的25.15%～55.42%,下层平均太阳总辐射强度是上层的22.66%～37.46%;不同层间温度相差4.8～7.2℃。不同层湿度差异为37.5%～43.9%。补光可以提高栽培层间的光照强度,改善光照分布状况,改变生菜生长形态,促进叶片伸展和根系生长。与不补光处理相比,补光后中层和下层生菜的产量分别提高了35.8%和24.7%,干物质量增加了39.7%和36.7%,可溶性蛋白含量提高了9.42%和9.24%,硝酸盐含量降低了10.75%和6.75%,但与对照相比,补光后对生菜叶绿素和可溶性糖含量并没有显著性的变化。立体栽培层间补光能够改善层间光照环境,使光照分布更加均匀,促进干物质积累,显著提高生菜产量和品质。     

LED植株间补光对温室番茄生长发育、产量、光照和水分利用率的影响

冬春季温室番茄生产经常伴随弱光环境,影响了作物生长和后期的产量形成.本研究通过在北京地区现代化连栋玻璃温室内设置LED植株间双行补光,以不补光区域为对照,研究LED植株间补光对温室番茄生长发育、产量、光照和水分利用率的影响.结果表明,补光区域可以设置更高的定植密度,相对于不补光区域,其最终密度也会更高.茎干长度、茎直径...     

观光温室中气候环境因子对水稻生长的影响

立足于广东省深圳市华为中庭观光温室的水稻(Oryza sative L.)园项目,以室外水稻栽培为对照,从光照、温湿度和风速等几个方面比较气候环境因子对观光温室内移栽后水稻植株生长的影响,以期为今后观光温室水稻的栽培提供相关理论支撑。结果表明,水稻移栽后,温室环境中较低的光照度等因素在营养生长初期抑制了植株的生长;随着生长期的不断推移,室内较高的温湿度使得水稻植株快速生长,出现徒长现象;而在营养生长后期,这种环境因子对水稻生长的影响逐渐减小,但较室外环境仍存在一定的抑制作用。     

LED补光系统对设施园艺作物的影响

光照是影响设施园艺作物生长发育的主要生态因子之一,设施栽培中光照不足会严重影响园艺作物的生长和发育,LED等人工补光系统可按照植物对光照的需求对作物生长环境进行调控,与传统光源相比,LED补光系统以其高效节能、方便可控等优点而被广泛应用,但是LED补光系统的实施存在一定的问题,限制了在中国发展。本文通过介绍LED补光系统的特点与国内外的发展现状,总结LED补光系统对设施园艺作物形态特征、光合特性、成花过程、果实品质及相应的分子调控机制的影响,阐述LED补光系统现有的不足,并展望未来的发展方向,旨在为LED补光系统在设施园艺上的应用提供借鉴与参考。     

基于LoRa的温室智能补光系统研制

由于天气的影响,温室作物面临着光照不足、时间短且不均匀的问题,针对此现象研制了温室智能补光系统。该系统包括环境因子的采集器与控制LED亮度的补光器2个部分,均采用高速、低功耗的STM32核心处理器,利用LoRa无线网络实现采集器与补光器之间的数据传输。系统获取光照、温度、CO_2环境等数据,并依据基于遗传学算法优化后的温室作物补光数学模型和作物所需最佳红蓝光阈值,对温室内的作物自动补光;补光器采用节能且使用寿命长的红蓝灯相结合的LED点阵。试验结果表明,本系统可以实现实时监测环境因子并获取环境数据,实现温室内的自动化补光,具有实用价值。     

基于LabVIEW的智能LED植物补光照明系统设计

基于植物对光和温湿度的需求,系统利用RRGB芯片配光设计开发了LED光源模块,若干个光源模块组成LED阵列平面光源模组,基于Lab VIEW的上位机与控制器相结合的系统实现对温室或园艺植物的智能补光照明。控制器实时检测红绿蓝三色波段的光量子通量密度(PFD)和温湿度值,并将检测信息显示在上位机界面,通过控制器对脉宽调制(PWM)信号进行动态调节,以保持照射到植物的红、绿、蓝PFD值随环境光照改变而保持恒定不变,实现照明系统结合环境光照的智能补光。同时,系统也实现了对温湿度阈值范围的智能调节。该智能补光照明系统根据不同植物或同一植物不同生长阶段对PFD、光质比例补光需求的不同,通过上位机设置红、绿、蓝三色波段光不同的PFD值和温湿度范围,下位机按照设置完成环境调控,既满足了植物对补光环境的要求,又大大节省了能源。     

贵州烤烟漂浮育苗连栋塑料大棚环境评价分析

[目的][方法]为合理调控烤烟漂浮育苗塑料大棚内环境因子和配置立体育苗人工补光方案,以烤烟幼苗不同生长时期的环境条件需求为基础,对贵州遵义地区典型配置塑料连栋大棚室内外温湿光环境及立体育苗架上不同层间的光环境进行了实地测试。[结果]结果表明,棚内晴天最高温度可达25 ℃,阴天为15.3 ℃,相对湿度40 %～90 %,光照强度50 umol.m-2.s-1～5000 umol.m-2.s-1,温湿环境适宜,光照充足,适宜烤烟幼苗的生长。但采用6层立体育苗架育苗时,育苗架的第5、6层自然光照环境足够满足烤烟幼苗的光照需求,第1层至第4层中间区域均达不到烤烟幼苗生长的光照环境需求,需要进行人工补光。[结论]该试验研究为提出更为合理的环境调控措施和人工补光配置方案提供理论依据