植物工厂系列谈_十_高新技术在植物工厂中的应用.pdf

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1、植物工厂系列谈（十）——高新技术在植物工厂中的应用■杨其长张成波植物工厂作为设施园艺的最高级发展阶段，集中应用了现代生特定波长的光均衡地照射作物，不仅可以调节作物开花与结实，而物技术、新型材料、环境控制和信息技术的最新科技成果，是现代且还能控制株高和植物的营养成分。农业高新技术集成的产物。因此，高新技术的广泛应用和不断创新●可以靠近作物照明是植物工厂发展的重要特征。植物栽培上应用的LED属于冷光源，可以置于离植物很近的地方而不会把作物烤伤。光的利用率很高，可用于多层栽培立体组合LED光源系统。光是植物工厂

2、最重要的环境因子之一，光能消耗约占植物工厂●使植物生产设施小型化，使用寿命长运行费用的20%～40%，能耗问题一直是影响植物工厂推广普及的LED形状极小，每个单元只有0.3mm，用环氧树脂密封的LED重要限制因素。近年来，LED光源的研究与开发为植物工厂尤其是人灯每个单元小片是边长为3～5mm的正方形，所以可以制备成多种工光利用型植物工厂的发展提供了良好的契机，使植物工厂的普及形状的器件，占用空间很小，安装方便。此外，其特强的耐用性也应用成为可能。降低了运行成本。LED概况LED的试验研究及其在植物工厂的

3、应用前景LED是英文LightEmittingDiode（发光二极管）的缩写，它的最早将LED用于植物栽培的是日本三菱公司，早在1982年基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，就有关于波长为650nm的红色LED光源用于温室番茄补光的试四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，因此LED的抗振验报告。此后，美国NASA研究中心也把此项技术作为宇宙基地性能较好。等闭锁式生命维持系统（CELSS）的相关技术之一开展研究。利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称1987年以W

4、isconsin大学的Dr.Tｉbbitts等为主的研究小组正LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED式采用LED光源，开始进行莴苣的栽培试验并形成阶段性成果的阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，研究报告。1992年日本千叶大学进行了有关LED红色光、远红光的强弱与电流有关。LED光源具备以下特点：色光对马铃薯生理过程影响的试验研究。以色列和中国台湾省的●使用低压电源，供电电压在6～24V之间，比使用高压电源更安全。一些研究部门也进行过有关LED在植物工厂

5、和组培室的试验。●节能高效，消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。研究表明，植物并非利用太阳光的全部成分来进行光合作●适用范围广。形状很小，每个单元LED小片是边长为3～5mm的用，以往的照明灯中因含有红、蓝以外波长的光，耗电量大，特正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。别是红外线属于热光源。利用蓝色和红色LED作光源栽培生菜的●稳定性强。可以使用5万小时以上，光衰为初始的50%。试验已经取得成功。此外，研究还表明植物一般在白天吸收红、●响应时间快。白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的

6、响应时间为蓝等限定波长的光进行光合作用，夜间主要是进行生长。因此，纳秒级。单一波长的LED要比波段宽的太阳光更能促进光合作用。●无污染。无有害金属汞，不污染环境。LED光源特别适合于人工光控制型植物工厂。日本正在运●可以改变颜色。改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学行的一家LED蔬菜工厂，采用NFT方式，栽培光源为改良型水修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿蓝橙多色发光。冷式红色LED（660nm），育苗光源为白色荧光灯。该系统可以●价格较昂贵。这是影响其普及的主要原因，但由于晶片技术的改

7、把培育植物的环境要素控制在最佳状态，LED光源的光利用效进，制造成本急剧下降，正朝着高效率低成本方向发展。率达到了0.01，是目前正在运行的植物工厂中光利用效率最好以上是LED的一般性特征，将这些特征应用到植物栽培光源之的实例。中，又具体表现为以下优势：当前，影响LED光源普及应用于植物工厂的因素主要有两个●可以调节光源的光谱分布方面，一是与广域的光谱范围的其他人工光源相比，单色光还难植物利用可见光中限定波长的光有三种：用于光合成反应的红以应对更多种类的作物；二是LED高昂的价格。但是，随着半导色光；强光

8、反应的蓝色光；红色光和远红色光。使用LED可以集中体技术的不断发展，蓝色LED成本将大幅度降低，一些经济、实20GREENHOUSEHORTICULTURE用的LED光源及其配套装置必将推出，为植物工厂的普及推广将为了解决常规组织培养存在的问题，以组培容器大型化和组会起到重要的推动作用。培操作省力化为目的的光独立营养组织培养（以下简称光独立组织培养）技术应运而生。光独立组织培养是指在培养基中不添加营养液在线检测技术糖和生长调节