LED在植物生长中的应用研究.pptx

目录?引言?产品背景?LED植物灯概述?光合作用原理?LED植物灯与传统灯对比?LED植物灯应用?国情国策?未来LED植物灯五点发展建议引言光是植物生长中的重要环境因子之一。LED因体积小、质量轻、寿命长、光强可调等优点,使其成为植物光环境调控的重要光源之一,并在节能和促进植物生长方面都具有明显的优势。目前,LED在植物组织培养研究中已得到一定的应用,并取得了一些可喜的进展。LED独有的优点,使其成为植物组织培养研究的重要光源之一。20世纪80年代以来,世界上一些国家陆续开始了LED在植物组织培养中应用研究。中国的一些高等院校和科研机构也开始了该方面的研究,并取得了一些可喜的进展。产品背景?传统植物载培所采用的光源多为荧光灯、高压钠灯或白炽灯,但它们均以人眼为应用对象,以人眼的视觉效应最高为设计原则,而不是以植物的生理效应最高为设计准则[1-3],光对植物的生物效应完全不同于人眼的视觉效应[1,3],因而其生物效能很低,其光辐射能无法被植物高效吸收利用,只能转化为热能,并导致环境温度升高,反而需空调降温,造成极大的能源浪费。?%,考虑到空调除热的能耗,%以下[4,5],光效低,发热量大,能耗成本约占其运行费用的40-50%[1,2,6]。如右图为采用荧光灯的大型植物组培工厂。LED植物灯概述?LED植物灯特点:具有高光电转换效率、使用直流电、体积小、寿命长、波长固定与低发热等几项优点,相较目前使用荧光灯或高压钠灯等人工光源的系统而言具有光量可调整、光质(红蓝光比例或红/远红光比例)可调整、冷却负荷低与允许提高单位面积栽培量等优点。?研究现状:LED 使用直流电源,同时具有光量、频率与工作比可调整特性,因而可产生连续光源或间歇光源[7-9];Iwanami [10]通过使用LED补充红光或远红光光量来改变光质,进而控制马铃薯组培苗茎的长度与生长状况;Yanagi[11]使用红光与蓝光LED来探讨光质与光量对莴苣生长与光形态发生之影响。Nhut[12]发现使用LED 作为草莓组培苗生长的人工光源可提高其在驯化阶段存活率,同时使用LED 作为白鹤芋组培苗生产的人工光源[13],比起荧光灯光源来更加有效率。[14]研究发现加入红外光LED光源将改变原燕麦苗的生长状态与对重力的反应。Jao[15]使用高频闪烁的红、蓝光LED为光源,发现可在不提高耗电成本下提高马铃薯组培苗的生长速率。光合作用原理?植物对光有选择性–到达地面的太阳光波长大约从300~2600nm,其中对光合作用的有效波长在400~700nm之间,其中425~490nm的蓝光以及610~700nm的红光对光合作用贡献率最大,而520~610nm(绿色)的光线被植物吸收的比率很低。因此,并不是所有的光都有助于植物的光合作用。光合作用原理?植物生长的吸收光谱–色素吸收光能产生一系列的生化反应,不同色素吸收不同波长。植物体内有很多色素,分别起着不同的作用,但有两种色素,即光敏色素和隐花色素在调节植物对光的反应中起着关键性的作用。光敏色素有两个互变异构体一远红光光敏色素(a)和红光光敏色素(b)。a吸收波长660nm左右的远红光,b吸收波长460 nm左右的红光。–由此可见,460nm左右的蓝光和660nm左右的红光是植物最需要的光波,并对植物的生长发育起着关键性的作用。叶绿素a,b的光吸收光谱光合作用原理缺蓝光,影响地下部形成缺蓝光,地上部纤细红蓝光比例9:1最佳。?红蓝光对植物生长影响–日本的Tanaka等较早地利用LED作为兰花组培苗光源,发现试管苗生长的最佳红蓝光比例为8:2。–LeVan等人研究表明,在红蓝光比例为3:1时愈伤组织的生长效果最佳,但100%的红光对愈伤组织的诱导率最高。–张婕等研究表明,红蓝光比例7:3的条件下,菊花组培苗的生长状况最好。?不同的植物对红蓝光配比的要求不同。光合作用原理?光质影响植物营养成份–LED频谱较窄,可以有针对性的对植物进行光照处理。红光有利于可溶性糖和淀粉的积累,降低色素含量。而红光+红外光的组合可以促使植物维他命C的增加,以及色素和可溶性蛋白的合成。红光和蓝光组合处理的植物叶中可溶性糖和淀粉含量以及根系活力均高于荧光处理。LED植物灯与传统灯对比寿 命l i f e t i m e?与传统植物灯相比, LED具有体积小、重量轻、固态、寿命长、波长特殊、驱动电压较低、光效率高、能耗小、安全、可靠耐用、不容易色衰的优点,且红光LED光子具有较大的光通量。另外,LED具有较窄的波谱,波谱半宽范围从几纳米到几十纳米,在±20nm左右,波长正好与植物光合成和光形态形成的光谱范围相吻合。LED植物灯与传统灯对比捕虫用荧光灯谱害虫趋向性光谱害虫趋向性光谱与荧光灯谱对比图?荧灯