LED 植物工厂光源及其照明研发新动态
日期:2020-06-28 浏览

LED 植物工厂光源及其照明研发新动态

光照是 LED 光源植物工厂实施高效植物生产的主要驱动因素,在调控植物生长发育、产量品质形成方面具有不可或缺的作用。采纳适宜高性价比的 LED 照明产品在一定程度既决定了LED 光源植物工厂的生产效率,也决定着产品商品价值,其重要性不言而喻。

(1)LED 光源产品日益丰富。用于植物工厂的 LED 光源从无到有,从劣质到精良,从不能控制到智能控制,从高成本到低价位,LED 光源正在全面满足植物工厂的需求。目前,已有多重型号、系列的 LED 面板灯,T5 和 T8 规格的LED 灯管和灯条,水冷式大功率 LED 灯板,大功率 LED 补光灯,双向照射 LED 灯条,这些产品有多家企业可以提供,产品设计自由度大,可很好地满足市场需求。但是,LED 光源方面依旧缺乏标准,亟待尽快完善制定。

(2)LED 节能高效应用技术正在解决。从LED 光源光质、光强和光周期设置与控制角度,通过合理的光质、光强和光周期协同耦合调控,可以在保证植物生长发育基础上,提高栽培效率。目前,通过光质、光强、光周期的调控技术研究成为探讨重点。比如,余意等提出了利用生菜的弱光适应性,利用 LED 弱光提高生产效率。国际上,有关植物工厂 LED 光环境调节提高蔬菜品质的研究很多,Bian 等做了系统的综述。

(3)LED 连续光照成为热点。连续光照是缩短植物生育周期,提高产量,改善品质的重要光照方法,对特定植物种类具有应用前景。中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所在国家自然科学基金面上项目“LED 红蓝光连续照射对高氮水培生菜 AsA 代谢网络影响机理及其节律效应”和青年项目“短期连续 LED 光照下水培生菜硝酸盐代谢规律及影响机理研究”的资助下开展了长期的研究工作。该研究将揭示连续光照的作用机制,植物响应及其节律效应策略,最终为连续光照在植物工厂中的应用提供依据。

(4)LED 照明节律研发成为焦点。昼夜节律是植物生长发育所具有的生理特征,但是在植物工厂恒定光照下植物的节律会如何变化已成为研究焦点。在充分揭示植物工厂 LED 红蓝光条件下植物节律特征及演变规律,将为 LED 光源高效应用提供科学基础。

(5)LED 光源时空控制技术完成。LED 作为冷光源,可接近植物冠层进行有效照射,提高光能利用效率。然而,植物从苗期到营养生长阶段,甚至生殖生长阶段其植株高度有明显差异。因此,为了提高植物整个生育期的光能利用效率,有必要将 LED 的光源进行垂直高度的调控,使得 LED 光源距离冠层位置相对恒定,达到节能高效的目的。

(6)LED 光配方日益丰富。目前,植物工厂所能栽培的植物种类十分有限,必需不断扩展植物工厂可生产的植物种类,增加叶菜、根菜、茎菜、药用植物、花卉等种类和品种。验证新植物种类、品种可在植物工厂里规模化生产的基础是光配方的建立,只有建立高效的光配方,才能实现光环境智能管控,才能生产出高商品性的植物产品。

(7)植物工厂蔬菜优质高产光照技术完善。优质高产是植物工厂生产的目标,光环境调控是实现植物优质高产的主要途径之一。通过光质、光强和光周期调控可以改变植物的养分吸收、初级代谢和次级代谢过程,调控植物体内糖、维生素、类黄酮、酚酸等物质的合成、代谢和累积,最终影响植物可食部分的保健功能。目前,除光合有效辐射外,紫外辐射在调控品质方面作用独特,合理的紫外辐射剂量将是研究的重点。


其次,植物工厂发展的基础技术储备已经成熟,产业雏形已经形成,将很快进入产业快速发展期。目前,已有 200 家以上的企业涉猎到植物工厂产业领域,推出了整体或部分组件产品。因此,在众多利好条件的推动下,在社会发展迫切需求的促进下,在跨界创新的不断创造中,中国的植物工厂研发与产业化发展必将大放异彩,跻身世界植物工厂产业强国之列。

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