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。     

植物工厂LED光质调控对生菜幼苗生长的影响

为探讨植物工厂中不同光质对生菜幼苗生长的影响,本研究选用5种不同红蓝光配比的LED光质开展了试验。结果表明：红光∶蓝光=3∶2的光质配比下生菜叶片数、株高、茎粗、主根长、叶面积、植株干重、地上部干重和地下部干重均最大,有利于生菜的营养生长;红光∶蓝光=1∶1与红光∶蓝光=3∶2的光质配比下植株鲜重和壮苗指数均较大,且差异不显著;红光∶蓝光=3∶2的光质配比有利于生菜叶片叶绿素和氮含量的增加,能促进光合作用,提高光能利用率。综合各指标表明,红光∶蓝光=3∶2是适于植物工厂生菜育苗的光质配比。     

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。     

LED植物灯在花卉生产栽培中的应用现状及发展趋势

该文通过对LED在花卉领域研究现状的详细阐述,重点介绍了光对花卉生长的影响、LED的光源特性及其在花卉生产栽培方面的应用进展,并对LED植物灯在花卉的促成抑制栽培、人工补光等方面的应用前景进行了分析和展望。     

LED与太阳能光伏结合在人工光植物工厂的应用

人工光植物工厂是在密闭环境下以人工光和营养液栽培为核心，采用在线检测和智能控制技术，进行作物高效生产的系统。植物工厂环境稳定性强，可以实现光、温、水、气、肥的精确控制，不占用农用耕地，产品安全无污染，单位面积产量可达露地栽培的几十倍甚至上百倍，因此被认为是21世纪解决人口、资源、环境问题的重要途径，也是未来航天工程、月球和其他星际探索过程中实现食物自给的重要手段。但是，能耗问题一直制约着植物工厂的大规模推广应用。人工光植物工厂中的电能消耗成本通常约占总体运行成本的50％～60％，     

LED植物生长灯对冬春茬菜瓜产量的影响

研究LED植物生长灯对冬春茬菜瓜产量的影响,旨在为LED植物生长灯的推广应用提供依据。结果表明,LED植物生长灯在西宁地区冬春季节使用,可使菜瓜生育期提前7 d左右,同时,株高增高、叶面积增大、产量提高,可作为菜瓜栽培的增产技术之一,也可作为极端天气的应急措施。     

全人工光型植物工厂烟草栽培技术

烟草具有可高效表达外源基因的特性,使其成为许多科学研究的材料,被称为植物王国的小白鼠。植物工厂代表了现代农业发展的方向,具有不受或较少受外界自然环境因素影响的特点,可实现作物周年连续性生产。本文总结全人工光型植物工厂烟草栽培技术,包括育苗盘及水培槽消毒、营养液配制及循环、播种育苗、定植、后期管理等方面内容。     

LED在叶菜植物工厂中的应用

植物工厂作为一种资源集约型生产模式,可以大幅提高单位土地的利用率、产出率和经济效益,同时它受自然条件影响小,植物生产计划性强,生产周期短,自动化程度高,可以在极端的环境条件下保障食物供给和食品安全,有利于农业摆脱资源与环境的限制,实现农业的可持续发展。因此,对植物工厂的研究与应用已经成为众多设施园艺发达国家的重要课题之一,     

LED植物工厂数字化育苗方式对黄瓜生长的影响

本文比较了LED植物工厂数字化育苗和传统的温室大棚育苗方式对黄瓜田间生长的影响。结果表明,LED植物工厂黄瓜数字化育苗具有以下特点:缩短黄瓜生育周期15~30 d;对黄瓜植株主茎长度、节间距、单果重的影响不显著;单株雌花数和结果数分别提高33.8%和37.3%,单株产量尤其是前期显著增加,从而显著提高单位面积产量和效益。     

国内首个以LED为人工光源的植物苗工厂项目通过科技部验收

2008年11月20日,由中国农业科学院环境与可持续发展研究所承担的“植物种苗工厂光环境调控装置的升级改造”项目通过了科技部验收。据了解,该项目自2006年9月开始研究,历时两年多时间。在杨其长博士的带领下,科研人员经过前期调研、论证、研制、试验和改进等大量工作,构建了国内第一套以LED为人工光源的植物苗工厂。     

不同红蓝光组合LED灯对瓠瓜育苗的影响

研究5种不同红蓝光组合LED灯对瓠瓜育苗的影响。结果表明,5R:1B处理下瓠瓜幼苗生长最佳;7R:1B和5R:1B处理有利于瓠瓜根系生长;2R:1B处理显著促进瓠瓜叶片光合作用的电子传递效率;2R:1B、5R:1B和7R:1B处理有利于瓠瓜叶片叶绿素含量的增加。通过综合比较分析,认为瓠瓜设施育苗补光应以增加红光比重为主,可将5R:1B作为瓠瓜育苗的最适光源。     

微型植物工厂LED多光谱补光系统的设计与应用

不同的光谱、光强和光照周期对植物的影响不同。为了深入研究植物与光照的关系,设计一种微型植物工厂LED多光谱补光系统的可控光源。基于嵌入式系统,对微型植物工厂所需补光进行分析,通过控制不同波长的LED产生不同光强,使其接近所需光谱。该补光系统可从365～940 nm的25种不同波段的光谱自由选择,实现大功率LED光谱自由拟合、光照强度连续可调、光照周期自由设定的功能,同时可根据不同植物种类的适宜光环境需求进行"量身定做",进而实现精确补光。该系统成本低、效率高、精确性高、针对性强,更利于对光与植物关系的研究。     

人工光植物工厂技术装备与产业发展的战略思考

人工光植物工厂是设施园艺发展的高级阶段和必然趋势。经过10余年的技术研发,我国人工光植物工厂的众多共性技术和关键技术被攻克,已具备了产业化发展所需的技术、资本、人才和市场基础,生产规模和细分领域不断扩展。阐述了人工光植物工厂技术装备与产业发展的现状及存在问题,总结分析了人工光植物工厂技术装备研发与产业推进的战略重点,并对未来植物工厂的发展进行了展望。除了继续研发围护结构、多层立体栽培、水肥一体化、环境控制、品质调控、智能管理等技术装备外,应重点开展基于植物种类和品种、地理区域气候特征、生产尺度规模差异基础上的连续周年高效生产技术参数、投入产出清单、植物时空管理流水线技术装备研究工作。     

LED在设施园艺中的应用系列(一) LED在密闭式植物苗工厂中的应用

随着现代农业的不断发展，育苗业已逐渐从传统的种植业中分离出来，形成颇具活力的新兴产业。美国早在20世纪70年代前后就已实现了种苗的商品化和工厂化生产，日本的种苗生产也在这一时期逐渐实现了专业化，仅Santafenorsery种苗公司年产的商品苗就达2000万株～1亿株。荷兰也陆续发展了160多家专业育苗企业，进行商品苗的生产。20世纪80年代以来，世界性商用种苗的数量和种类急剧增加，植物育苗的工厂化生产已成为世界性趋势。苗工厂就是生产种苗的植物工厂，这里所指的“种苗”特指“苗”，不包含“种子”，所以也可称之为“苗工厂”。     

基于CFD技术设计应用于海南气候条件的自然对流换热型植物工厂

海南独特的气候条件总体上有利于农作物生长,但高温以及热带风暴等自然灾害经常给种植业带来经济损失.本文通过CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)方法设计出一种既能够充分利用海南气候优势条件,又能节省运营成本的自然对流型微型植物工厂.研究发现,利用"烟囱效应"来设计植物工厂的结构可...     

基于TracePro的LED植物生长光源灯珠布局的优化设计与验证

为了提高LED植物生长光源的光照均匀性,提高光照强度,利用Tracepro光学仿真软件设计了红蓝白LED植物生长光源灯珠3种排布方式模型,对各排布方式分别设置了等间距排列和等差数列排列的组合方案,比较其均匀性及光照强度.仿真结果表明:不同排布方式和各排列组合方案对辐射照度和均匀性有一定的影响,双线排布在SA40处理下的光源均匀性高于其他处理方式.为了验证仿真设计的可靠性,基于仿真最优结果(SA40双线)制作LED植物生长光源作为试验组,CK30单线排布光源及传统LED白灯作为对照组,搭建6条光源组合照明平台,在150 mm受光距离下测量3组光源均匀性.结果表明:SA40处理下的红蓝白双线排布光源光照均匀性最好(88.93%),与仿真结果相符,说明其排布参数设计合理.     

植物工厂条件下光质对散叶莴苣生长和烧边发生的影响

研究了植物工厂条件下不同光质(白色荧光灯、红色LED、蓝色LED、红/蓝LED)对散叶莴苣生长和烧边(tipburn)发生的影响,为植物工厂内散叶莴苣优质高效生产提供了一定的理论依据.结果表明:红/蓝LED能显著增加散叶莴苣的鲜重、叶数和叶面积,降低散叶莴苣的硝酸盐含量,但是没有降低烧边病情指数;红色LED能促进茎的伸长,显著降低烧边病情指数和硝酸盐含量,但是不利于干物质、维生素C积累和叶面积增加;蓝色LED则抑制散叶莴苣的生长,并增加硝酸盐含量,但能显著降低烧边病情指数.说明红色LED有利于植物工厂内散叶莴苣生长和降低烧边发生.     

植物工厂条件下不同营养液配方对韭菜生长的影响

为筛选出韭菜生产最优营养液配方,在人工光型植物工厂设施条件下,采用水培系统进行水培试验。3种营养液配方分别是国家蔬菜技术研究中心营养液EC2.0(G2.0)、日本大冢商业配方营养液EC2.0(R2.0)、日本大冢商业配方营养液EC2.2(R2.2)。在相对环境一致的条件下,韭菜G2.0处理的株高比R2.0处理和R2.2处理显著提高34.1%和22.7%;全株干质量以G2.0处理表现最优,分别比R2.0处理和R2.2处理增加76.6%和33.8%;全株鲜质量以G2.0处理表现最优,分别比R2.0处理和R2.2处理增加62.4%和34.4%。G2.0处理的韭菜可溶性糖含量、可溶性酸含量、维生素C含量和根系活力均维持在一个较高的水平。以上结果综合表明,国家蔬菜技术研究中心研发的营养液EC2.0(G2.0)最佳,具有较好的应用价值,结果可为提高韭菜种植水平和发展农业现代化提供理论基础。