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      現代植物工廠用LED代替熒光燈種植生菜

      文章作者:zhuobo 發布時間:2020-12-30 14:35:14 瀏覽次數:0

        白光里雖然含有所有光譜,但起主要作用的450nm和660nm含量并不高,于是就有了用450nm和660nm組成的植物專用LED。

      現代植物工廠用LED代替熒光燈種植生菜

        把番茄分別放在200w紅藍LED和 200w白光LED下照射,中間用板隔開防止相互影響,一個月之后在紅藍光下的番茄比在白光下的長得更加高大。很多人希望用LED代替農用鈉燈應用到溫室里,以降低電費的支出。但實際上這是比較困難的,200w LED 并不能代替農用鈉燈(140lm/w以上)在溫室里的地位。

        紅藍光的低光效(20lm/w)無法使其在距離植物太遠的地方達到光補償點,200w LED在1米5時能得到56μmol/s/m2,番茄的光補償點是53.1μmol/s/m2,如果掛到3-6米高的溫室頂部將不起任何作用,所以在設計LED溫室時,要使用更大功率的LED或者把懸掛方式設計成高度可調節,這樣就能按照植物生長高度,一直近距離的向植物輸出盡可能高的PPFD。

      現代植物工廠用LED代替熒光燈種植生菜

        從國外的案例來看,630w的LED燈也只能提供90μmol/s/m2,上圖距離目測4米,而600w鈉燈大約能達到108μmol/s/m2,所以從省電方面來講并沒有什么意義。價格上這個品牌630w LED要 3800元,農用鈉燈不過600元左右。

        600w LED 掛2米高 116μmol/s/m2, 600w農用鈉燈同距離能到180μmol/s/m2,相比之下LED并沒有什么優勢。溫室里只能育個苗用,種花種菜得掛到1米以下才可以。

        所以LED的市場就是要在1米以下做文章,組培,育苗,無土栽培,氣霧培,一般都是整些貨架分幾層。

        一般用4條28w T8管30cm左右大約有80μmol/s/m2,有條件的可以均勻鋪滿LED。

        不同的植物對光譜有不同的要求,比如生菜我們常用450nm:660nm=1:4,而草莓就要適當提高紅光含量用450nm:660nm=1:5,另外在紅藍組里混入其他光譜可以更好的改善對特定植物的作用。

        有實驗表明在紅藍光里加入綠光可以提高芽苗菜的干物質含量,加入730nm發生雙光增益提高光合效率等,由于目前沒有針對各種植物匹配相應最適合光譜比例的資料,多數的LED植物燈還是以紅藍為主,或混入白光,橙光等其他光譜作為補充,涂上熒光粉也可以做成全光譜。

        熒光燈是由水銀蒸汽被激發放出紫外線,然后管壁上的熒光粉將紫外線轉化為寬頻可見光,發射的光譜范圍在350-750nm,峰值560nm。家家戶戶都在用的燈,也被大量用在植物組培和育苗上,優點是成本低。

        從光譜上看熒光燈所含的主要為藍光和少量紅橙光,缺乏植物所需要的660nm紅光,所以其并不適合開花結果的過程,但可以用來初期育苗。

        我們還可以通過在玻璃管內壁涂以相應光譜的熒光粉,從而能使燈發出藍光,紅光或兩者的混合光來擴大有效光譜范圍,但由于功率低,懸掛距離過高就達不到光補償點,熒光燈只適合于近距離的組培和育苗。

        注意熒光粉是沒有660nm的,紅光熒光燈用的是620nm,其效果肯定比用660nm的LED差。

        藍色熒光燈

        混色熒光燈

        有人用了電視上報道過的熒光燈補光,結果一點效果都沒有是怎么回事?在距離30cm處只有29μmol/s/m2,如果燈設置在距離植物超過60cm以上,也就是說光照到葉片上的強度只有0-14.5μmol/s/m2,這么低的PPFD,無法達到光補償點,所以無效是必然的。

      現代植物工廠用LED代替熒光燈種植生菜

        所以用在溫室里,白天太陽在溫室里都有個300多μmol/s/m2,這燈開不開都一個樣,起不到補光的作用。

        上圖葉菜為啥外側的個頭大,而里面被燈照的反而個頭小? 這是因為外側能感受的300多PPFD的自然光,內側接受到的自然光少,而這熒光燈掛了有一米來高,功率小掛的又高,結果就是補光燈沒起到作用。

        要想有效果,補光燈不緊挨著植物是不行的。

        隨著LED的普及,組培和種苗公司開始使用18(12)wLED管替代28w熒光管,但有些LED錯誤的光譜配置反而不如熒光燈管下植物的成長效果好。

      現代植物工廠用LED代替熒光燈種植生菜

        T5組培燈與T8組培燈的區別

        T代表“Tube”表示管狀的,T后面的數字表示燈管直徑,T8就是有8個“T”,一個“T”就是1/8英寸。

        LED燈T5管徑比T8、T12燈管徑細得多,燈管填充的惰性氣體原子與電子產生的彈性碰撞幾率更高,能量損失更小,這對光效的提高也是非常有利的。由于所充的惰性氣體為獨特的惰性混合氣體,不僅能更好的保護燈管的陰極和有助于燈管的起跳,而且可以適當降低燈管充氣壓力,進一步提高燈管的光通量輸出。因此燈管的功率雖然低一些,但總光通量并未降低,從而燈管的光效得到了提高,也就是說T5比T8更亮、更節能。

      現代植物工廠用LED代替熒光燈種植生菜

        光對植物生長的影響,除通過代謝作用影響其生長外,還可通過抑制細胞生長、促進細胞分化對植物器官分化和形態產生直接影響。光對植物形態建成產生的直接影響稱光范型作用。光是綠色植物正常生長所必須的條件,其影響植物生長的光照因素主要有光照強度、光照波長和光照時間。

        光對植物的生長發育具有特殊重要的地位,它影響著植物幾乎所有的生長階段。光對植物的作用主要表現在兩個方面:

        一是為植物光合作用提供輻射能;

        二是作為信號調節植物整個生命周期的許多生理過程。

      組培燈


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