LED植物光照系统及应用

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，并取得了一些较大的进展。本文介绍了LED的主要特点及其在植物组织培养中的应用情况。

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的研究。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。本文简要从以下几个方面对LED在植物设施栽培方面已做过的工作做一个总结，并对它在该领域的应用前景做一个评估。

1光照与植物

光是植物生长中最重要的环境因子之一，它不仅为植物光合作用提供辐射能，还为植物提供信号转导，调节其发育过程。植物在它的整个生命周期中始终处于一个不断变化的光环境中，在长期的进化中，植物不仅适应了光环境的变化，而且还能相互影响而改变周围的光环境。

到达地面的太阳光波长大约从300~2 600 nm，其中对光合作用的有效波长在4 00~700 nm之间，其中425~490 nm的蓝光以及610~700 nm的红光对光合作用贡献率最大，而520~610 nm(绿色)的光线被植物吸收的比率很低[2]。可见，并不是所有的光都有助于植物的光合作用。色素可以吸收光能来产生一系列的生化反应，不同的色素吸收的波长不同。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—红光光敏色素(Pr)和远红光光敏色素(Pfr)。

Pr吸收波长为660 nm左右的红光，Pfr吸收波长为730 nm左右的远红光。光敏色素调节多种不同植物对光的反应，包括光周期，种子萌发、展叶、下胚轴伸长和脱黄化。隐花色素吸收蓝光和紫外光范围的光波，其它色素与植物的发育有关

由此可见，460 nm左右的蓝光和660 nm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。

LED简介及优点

LED(light-emitting diodes)，即发光二极管，是一种可以有效地把电能转变成电磁辐射的装置[3]。1962年，GE、Monsanto、IBM 的联合实验室开发出发红光的半导体化合物GaAsP。1965年，全球第一款商用化的用锗材料做成的可发出红外光的LED诞生。随着技术的

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的研究。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。本文简要从以下几个方面对LED在植物设施栽培方面已做过的工作做一个总结，并对它在该领域的应用前景做一个评估。

不断进步，近年来白光LED的发展相当迅速，白光LED的发光效率已经达到30 lm/W，实验室研究成果可以达到60 lm/W，大大超过白炽灯，向荧光灯逼近。

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±20 nm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在植物组织培养中的应用是基于LED技术的发展和植物组织培养环境调控而发展起来的[9-10]。世界上最早将LED用于植物栽培的是日本的三菱公司，早在1982年就有关于波长为650 nm的红光LED光源用于温室番茄补光的试验报告[6]。后来LED也被应用于植

物组织培养中的环境调控，并对LED在节能方面的作用加以探讨[11]。目前，LED在植物组织培养中的应用主要集中在光质和光强对组培苗生长影响方面，而对光周期等研究较少。就世界范围来说，LED在植物组织培养中的应用研究主要集中在日本和美国。日本的研究处于国际领先地位，不但开发了专门应用于植物组织培养的LED发光系统，而且与其它环境调控因子相结合，取得了一些重要的基础数据。中国一些科研机构也开始了这方面的研究，并自主开发了一些LED光源系统，用于植物组织培养研究工作。

       LED植物灯原植物生长灯是种植物灯的一种，依照植物生长规律必须需要太阳光，而植物生长灯就是利用太阳光的原理，灯光代替太阳光给植物生长发育环境的一种灯具。

LED植物生长灯

原理：光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一，通过光质调节，控制植株形态建成是设施栽培领域的一项重要技术。

特征：波长类型丰富、正好与植物光合成和光形态建成的光谱范围吻合；频谱波宽度半宽窄，可按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱，；可以集中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，而且还能控制株高和植物的营养成分；系统发热少，占用空间小，可用于多层栽培立体组合系统，实现了低热负荷和生产空间小型化；

       LED应用于植物设施栽培的研究

近十年来，我国设施园艺面积发展迅速，植物生长的光环境控制照明技术已经引起重视。设施园艺照明技术主要应用于两个方面：

一、在日照量少或日照时间短的时候作为植物光合作用的补充照明；

二、作为植物光周期、光形态建成的诱导照明。

1、LED作为植物光合作用补充照明的研究传统人工光源产生太多热量，如采用LED补充照明和水培系统，空气能够被循环使用，过多的热量和水份可以被移除，电能能够被高效地转变为有效光合辐射，最终转化为植物物质。研究表明：采用LED照明，生菜的生长速率、光合速率都提高20%以上，将LED用于植物工厂是可行的。

研究发现，与荧光灯相比，混合波长的LED光源能够显著促进菠菜、萝卜和生菜的生长发育，提高形态指标；能够使甜菜生物积累量最大，毛根中甜菜素积累最显著，并在毛根中产生最高的糖分和淀粉积累。

与金属卤化灯相比，生长在符合波长LED下的胡椒、紫苏植株，其茎、叶的解剖学形态发生显著的变化，并且随着光密度提高，植株的光合速率提高。复合波长的LED可引起万寿菊和鼠尾草两种植物的气孔数目增多。

2、LED作为植物光周期、光形态建成的诱导照明

特定波长的LED可影响植物的开花时间、品质和花期持续时间。某些波长的LED能够提高植物的花芽数和开花数；某些波长的LED能够降低成花反应，调控了花梗长度和花期，有利于切花生产和上市。由此可见通过LED调控可以调控植物的开花和随后的生长。

                                                                                                                                                                                      — END — 

深圳市同一方光电技术有限公司，创建于2009年，公司位于LED产业基地中国-深圳,是一家专注于研发及生产LED通用照明和LED专用照明的国家级高新技术企业；一直引领LED照明新技术并提供优异性能及稳健品质的LED产品和即时的服务，可为全球LED照明市场提供专业的、全面性的光源解决方案。产品包括COB系列、SMD系列、MOD等，广泛应用于智能照明、健康照明、植物照明、商业照明、户外照明、文娱照明等，可为照明行业的LED光源设计和应用提供专业化、全系列技术支持和配套解决方案。

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