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淺論植物照明里的紫外光,探UV LED應用前景

作者: 時間:2018-08-06 來源:網(wǎng)絡 收藏

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、新型農(nóng)業(yè)的理念灌注和呼聲日高,隨著城市化發(fā)展越來激烈,耕地面積日漸變得稀缺,環(huán)境也因經(jīng)濟形態(tài)的長期化而日漸變得惡劣,因之食品安全問題也日益突出。隨著“農(nóng)業(yè)科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃(2011-2015年)”指出“是全面建設小康社會的關(guān)鍵時期,是在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化深入發(fā)展中同步推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的攻堅階段,確保國家糧食安全、農(nóng)民增收和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的任務更加艱巨,必須加快推進農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新,增強農(nóng)業(yè)科技支撐能力。”植物工廠的理念也乘著政策新風中得到蓬勃發(fā)展進入實質(zhì)應用階段。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201808/385380.htm

2016年我國超越照明技術(shù)應用取得階段性進展。神舟十一號載人飛船在太空中進行了種植生菜的科學試驗,LED植物光照成為神舟飛天的一大亮點。2016年,半導體照明應用市場需求可謂東邊日出西邊雨,LED照明等傳統(tǒng)的替代市場正加速滲透,植物光照等新興細分市場成為市場熱點。同時,“十三五”半導體照明產(chǎn)業(yè)規(guī)劃將在2017年初發(fā)布,《規(guī)劃》的出臺將對產(chǎn)業(yè)下一步發(fā)展重點、發(fā)展方式等明確方向。

國家“十三五”規(guī)劃的到來,更將“LED節(jié)能光源、立體無土栽培、光溫耦合節(jié)能環(huán)境控制、營養(yǎng)液調(diào)控、基于網(wǎng)絡的智能管理、人工光植物工廠、自然光植物工廠集成示范等”七大重點發(fā)展領域,以緩解日益突出的食品危機,進而促進了與之相關(guān)的各類學科研究。作為七大重點發(fā)展領域中的“LED節(jié)能光源”,我們的UV LED在植物工廠領域可謂舉足輕重、前景遼闊。

露地農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率與光照條件的好壞直接關(guān)系,那么,光照的飽和獲取就得取決于天氣影響的嚴重程度了,同樣地,植物生長的快慢與天氣影響光照關(guān)系直接。植物工廠理念的里有眾多優(yōu)勢:生產(chǎn)效率高、可控性好、應用前景廣闊。植物工廠里人為利用電光源為植物延長、補充太陽光照的不足,提供所需的光照,通過與無土栽培、特殊營養(yǎng)液、通風、恒溫恒濕等技術(shù)手段和技術(shù)設備的應用,無疑是一種高效、無害、高科技農(nóng)業(yè)模式。

太陽光中不同光譜對植物光合作用貢獻大小不一,僅400~700nm范圍的光為植物光合作有效輻射,與植物的碳水化合物合成光反應過程。根據(jù)可見光與不可見光區(qū)分,不可見光里就含了波長小于380nm的波段,此一波段稱為“紫外光”(簡稱UV),對植物作有效輻射,UV和遠紅外光對植物生長發(fā)育具有調(diào)控功能,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的應用價值。

以植物工廠泮密閉式玻璃溫室或日光溫室結(jié)構(gòu),以太陽光為主要光源,故室內(nèi)的UV輻射分布與玻璃、遮陽網(wǎng)、大棚膜的材質(zhì)透光性密切相關(guān),以上材料對自然光的吸收、過濾、遮擋、老化等因素影響,紫外光(UV)對于這些覆蓋材料的透過率僅在15.9~21.1%,大大降低了太陽光的利用質(zhì)量,也大大折損了紫外光(UV)的輻射量。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)工廠里的植物UV輻射還受到傳統(tǒng)補光燈具所含的UV輻射成分、光照分布極度不均勻的原因,又為達到精確應用紫外光(UV)對植物生長施加影響。

目前,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植或人工栽培以熒光燈、汞燈、高壓鈉燈等燈具僅是與LED所發(fā)出的紅藍光組合光源為主要光譜,很明顯缺乏紫外光譜的組成成分。因設施內(nèi)紫外光缺失,導致植物嚴重的生長和品質(zhì)問題,補光的優(yōu)化高效光譜的組成技術(shù)需求十分迫切,LED作為節(jié)能、可控、可調(diào)、高效的新型應用光源在核心技術(shù)層面不斷取得突破和應用技術(shù)不斷延伸。植物工廠對紫外光的利用和調(diào)節(jié)對保證優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)非常重要,應用人工控制紫外光(UV)光源補充UV輻射技術(shù),能減少化學方法導致植物徒長和改善植物品質(zhì),是生產(chǎn)綠色有機食品的重要保證??墒?,迄今關(guān)于中長波紫外光補光對于蔬菜類的營養(yǎng)品質(zhì),尤其是抗氧化物的調(diào)控機制研究甚少!缺乏對紫外光有效管理的技術(shù)和裝備。

UV人工光調(diào)控在實現(xiàn)設施園藝優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)方面有很好的應用價值,但在應用時應對作物的種類、應用目標作為選擇應用劑量、照射時機以保證應用安全,在作物種類選擇上,蔬菜、藥用植物、花卉和果樹都可應用。應用目標主要是控制植物的徒長和提高作物的品質(zhì),如提高蔬菜中抗氧化物的含量、增加藥用作物中次生代謝物質(zhì)的累積、加快花卉葉片和花瓣中顯色物質(zhì)的合成累積等。為了控制好紫外光(UV)效果,UV輻射量必須控制好,如采用短期小劑量、間歇反復照射、采前短期照射等方法合理使用劑量。

因此,UV LED的出現(xiàn)并在農(nóng)業(yè)照明領域得到大規(guī)模應用于各種植物的人工光照,其節(jié)能環(huán)保、冷光源、使用壽命長、體積小、光質(zhì)純、光效高、波長類型豐富、光譜能量易復合、調(diào)制便捷等突出的優(yōu)勢,必將助力新一輪植物工廠模式里,能更合理地利用光源、波長頻段,達到不同的植物對光的不同需求,達到增產(chǎn)、環(huán)保、無公害的目的!



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