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          “光”與“能”之合——LED在農林、園藝中的應用

          發布日期:2018/9/11

          LED促進植物生長,使產量更高、耗能更低

            “紅藍光LED組合可為植物光合作用提供理想的光譜,是未來農業與生物領域重要的人工光源,尤其400~700納米波長的光源更利于植物工廠的照明!痹谑澜缭O施園藝界享有聲譽的日本千葉大學環境健康都市園藝科學教育研究中心教授古在豐樹如此表示。

            同時,業內專家們普遍認為,LED應用于農業領域具有很多優勢,比如LED波長類型豐富,可調控的余地較大?梢约刑囟úㄩL的光均勻照射植物,可以調節作物開花和果實,而且能控制株高和植物的營養成分。另外,LED屬于冷光源,熱負荷低,近距離置于植物不會灼傷,光的利用率高,節能省電。同時,LED體積小,可以制備多種形狀的器件燈具,占用空間小,可多層栽培立體組合,安裝方便,使植物工廠小型化。

            目前在溫室、大棚種植中,彌補陽光缺少所用的光源一般是熒光燈、高壓鈉燈和白熾燈等,由于熒光燈的發熱較高,離植物不能太近,以免灼傷。這樣不僅增加了電能損耗還增加了室內的熱負荷,這些都促使研究人員以LED的冷光源代替熒光燈。

            尤其是近年大量研究成果證明LED可以作為組培、溫室、封閉植物工廠的人工光源,比如在植物生長中用LED、熒光燈與自然光條件下的對比試驗,表明LED 光環境下植株生長速率高于其它處理,表現在葉面積大,葉片數多,葉片生長速度快,扎根較深,生長整齊一致,生長優越。

            極具產業發展潛力

            南京農業大學農學院教授徐志剛表示,“目前,我國設施園藝面積已達已達337 hm2,其中日光溫室占25%左右,成為效益最大的重要種植產業。在東南沿海地區,地面接收到的太陽光能減少的趨勢比全國整體的下降趨勢更為劇烈,采用LED補光是解決設施生產受弱光制約的有效途徑!

            目前,LED光源在植物栽培領域的應用與研究也越來越受到世界各國的廣泛重視,在美國、日本、德國以及北歐加拿大等國家,已開發出各種各樣的植物工廠,為未來農業生產開辟了新的道路。由于北歐、中歐和加拿大地區的日光時間明顯較短,LED 照明在這些國家和地區有著巨大的市場潛能。正如在此次論壇上,飛利浦固體照明系統全球園藝照明部總監Udo Van SLOOTEN先生也明確表示,“在未來的時代城市植物工廠會成為一個大趨勢,而LED照明將在城市植物工廠中發揮重要作用。我們要告訴種植商,應用和投入LED將非常值得!

            番茄生長中的應用

            尤其是在日本,LED在農業領域的應用已經顯示出旺盛的活力,日本全國各地就建了許多依靠人造光培育蔬菜的“植物工廠”, 在植物工廠,可以擺放多層栽培系統,而且植物生長速度快,比如萵苣,種植秧苗后兩周即可收獲。用幾十米見方的地方就可以生產出相當于20公頃耕地的產品,效益等于耕地的2000倍,而且還有不使用農藥、不受氣候影響的優點。尤其是在當前全球能源短缺的背景下, LED的推廣普及正受到世界各國的高度重視,預計在不久的將來以LED為核心的人工補光技術必將在可控環境,甚至會帶來,而這一產業也將獲得空前的發展。

            亟待探索的新課題

           LED在未來的農業領域將成為最有前途的人工光源,也會有越來越廣泛的應用。同時國內外的眾多廠商也紛紛進軍農業照明,菲力浦科研機構在應用研發方面也取得了相當的成果,就國內來說,南京農業大學展示的“LED植物組培燈” 、“LED植物燈”、 “LED智能生物培養箱”和“LED植物培育智能光控系統”等系列研究成果也已受到產業界廣泛關注。

            但目前看來,植物工廠仍是一個比朝陽產業還可謂“超前”的產業,在2011年5月12日下午,由國家半導體照明工程研發及產業聯盟舉辦,主題為“‘光’與‘能’之合——LED在農林、園藝中的應用”的中國上海國際新光源&新能源照明論壇專題論壇,來自各個領域的專業人士也就LED進入植物照明領域發表了自己的看法,認為當前這個領域還有很多課題需要探索。比如種植商普遍對LED的好處在哪里理解不深,而LED生產廠商也對如何把燈具做成適合種植業的形態還有所欠缺,還有在單色LED對不同植物的作用機理、適宜的LED組合配比參數及其專用燈具的開發,以及如何進一步提高光效、降低成本等,都是當前亟待解決的課題。

          業內一些專業人士表示,芯片是LED植物照明光源的關鍵元器件,LED植物照明燈具生產商對上游供應商的研發標準要求較高,尤其是匹配植物生長的特定波長的產品生產能力,這對LED芯片供應商應該說是一個新的挑戰。(2011年5月16日 OFweek半導體照明網)


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