設(shè)施農(nóng)業(yè)如何應(yīng)用LED燈？

2021-02-26

紅/藍(lán)光LED生長(zhǎng)燈通常被稱為窄帶光譜，因?yàn)樗鼈儼l(fā)出的波長(zhǎng)在一小段窄帶范圍內(nèi)。

能發(fā)出“白”光的LED生長(zhǎng)燈通常被稱為“寬光譜”或“全光譜”，因?yàn)樗鼈儼麄€(gè)寬波段的光譜，更類似于太陽(yáng)呈現(xiàn)出“白”光，但實(shí)際上沒(méi)有真正的白光波長(zhǎng)。

        應(yīng)該指出的是，基本上所有的“白色”LED都是藍(lán)色光，因?yàn)楸煌可狭艘粚訜晒夥?，將藍(lán)色光轉(zhuǎn)換成更長(zhǎng)波長(zhǎng)。熒光粉吸收藍(lán)光，并將部分或大部分光子重新發(fā)射成綠光和紅光。然而，這種涂層降低了光子轉(zhuǎn)換為光合作用有效輻射(PAR)可用光的效率，但在單一光源的情況下，有助于提供更好的工作環(huán)境，確定光譜質(zhì)量。

        簡(jiǎn)而概之，要知道燈具的功效，需要用其光合作用光子通量(PPF)除以輸入瓦數(shù)，所得到的能效值以“μmol/J”表示，數(shù)值越大，燈具將電能轉(zhuǎn)化為PAR光子的效率就越高。

一、紅/藍(lán)LED生長(zhǎng)燈

        許多人往往把“紫色/粉色”LED生長(zhǎng)燈與園藝照明聯(lián)系在一起，它們使用了不同的紅色和藍(lán)色LED組合，尤其推薦給那些可獲得太陽(yáng)光的溫室種植者。由于光合作用在紅色和藍(lán)色波長(zhǎng)達(dá)到峰值，使得這種光譜組合不僅對(duì)植物生長(zhǎng)最有效，而且最節(jié)能。

        從這個(gè)角度來(lái)看，如果種植者能夠利用到陽(yáng)光，那么將大部分能量投入到最有利于光合作用的波長(zhǎng)上是很有意義的，使節(jié)省能源成本最大化。紅/藍(lán)LED燈會(huì)比“白色”或全光譜LED更節(jié)能，因?yàn)榕c其他顏色相比，紅/藍(lán)LED具有最高的光子效率;也就是說(shuō)，可將最多的電能轉(zhuǎn)化為光子，因此所花的每一元錢(qián)，植物能獲得更多的成長(zhǎng)。

        那么，為什么要使用紅色和藍(lán)色光組合來(lái)種植植物，而非只使用藍(lán)色或紅色LED呢?雖然紅光對(duì)光合作用最有效，但只有紅光會(huì)導(dǎo)致植物生長(zhǎng)不良，比如非常細(xì)長(zhǎng)的莖，所以添加藍(lán)色是為了讓植物保持緊湊和更典型的形狀。另一方面，也不能只在藍(lán)光下種植植物，它們的生長(zhǎng)和發(fā)育也會(huì)受到不利的影響。

        多年來(lái)，研究人員發(fā)現(xiàn)，高紅光和低藍(lán)光的比例組合被證明對(duì)已經(jīng)接受太陽(yáng)光的溫室作物是最佳的。由于溫室作物沒(méi)有所謂“理想光譜”，大多數(shù)LED制造商提供的固定紅藍(lán)比例，已被認(rèn)為是園藝作物生長(zhǎng)和生產(chǎn)的最佳比例。

        二、廣譜“白光”LED生長(zhǎng)燈

        在溫室里，室外的陽(yáng)光會(huì)抵消紅/藍(lán)LED燈發(fā)出的“粉色或紫色”光，而紅/藍(lán)LED作為單一的光源在室內(nèi)應(yīng)用時(shí)，它向植物提供的光譜十分有限。另外，在這種光線下工作可能會(huì)讓人很不舒服。因此，許多室內(nèi)種植者已經(jīng)從窄譜LED轉(zhuǎn)向“白色”的全光譜LED生長(zhǎng)燈。

        由于轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量和光學(xué)損耗，廣譜LED的能效要低于紅/藍(lán)LED。然而，若在室內(nèi)農(nóng)業(yè)中作為唯一光源，廣譜LED生長(zhǎng)燈要比紅/藍(lán)LED燈好得多，因?yàn)樗鼈冊(cè)谧魑锏牟煌L(zhǎng)階段都能發(fā)出各種各樣的波長(zhǎng)。

        這一點(diǎn)很重要，因?yàn)殡S著越來(lái)越多的研究深入，我們發(fā)現(xiàn)像綠光這樣以前被認(rèn)為不是很有用的波長(zhǎng)，但事實(shí)證明，綠光恰恰在光合作用和某些植物形態(tài)反應(yīng)中是十分重要的。此外，許多全光譜LED燈還可以在遠(yuǎn)紅外區(qū)發(fā)射能量，有助于促進(jìn)植物莖葉的伸展。

        在只有紅/藍(lán)光源的環(huán)境下，人眼將無(wú)法正確識(shí)別營(yíng)養(yǎng)不足、病蟲(chóng)害等問(wèn)題。因此，廣譜光不僅令植物賞心悅目，而且使室內(nèi)種植和評(píng)估工作變得更容易。因此，雖然紅/藍(lán)LED生長(zhǎng)燈可以作為單一光源使用，但會(huì)影響人體健康和工作環(huán)境，所以業(yè)界還是會(huì)強(qiáng)烈建議使用全光譜的LED燈。

        三、“植物生長(zhǎng)有理想的或最佳的光譜嗎?”

        對(duì)植物來(lái)說(shuō)，理想的光譜范圍在很大程度上取決于使用場(chǎng)景和種植者想要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。因此，最佳光譜并不存在，因?yàn)椴煌闹参锖推贩N對(duì)不同的波長(zhǎng)有不同的反應(yīng)。我們?cè)诿倒搴痛舐榈雀呓?jīng)濟(jì)價(jià)值作物中看到了這一點(diǎn);在這些作物中，在相同波長(zhǎng)和環(huán)境條件下，不同的物種會(huì)產(chǎn)生非常不同的生長(zhǎng)反應(yīng)。要想知道植物表現(xiàn)如何，最好的辦法就是設(shè)立一個(gè)試驗(yàn)區(qū)，測(cè)試不同物種的反應(yīng)。

        由于生長(zhǎng)特性可以通過(guò)不同的光譜來(lái)控制，就需要知道哪些生長(zhǎng)特性對(duì)種植者來(lái)說(shuō)是最重要的。由于大多數(shù)種植者希望最終獲得更高的產(chǎn)量和質(zhì)量，因此不一定需要專門(mén)的光譜。一般來(lái)說(shuō)，許多LED生長(zhǎng)燈品牌的光譜專為溫室或室內(nèi)作物進(jìn)行了產(chǎn)量和質(zhì)量的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可在生長(zhǎng)周期的所有階段使用，因?yàn)橹参锟梢愿鶕?jù)需要選擇所需的波長(zhǎng)。

        你可能還會(huì)問(wèn)，是否需要對(duì)不同的生長(zhǎng)階段有不同的光譜，比如營(yíng)養(yǎng)生產(chǎn)周期和開(kāi)花生產(chǎn)周期?

        在以前高壓氣體放電燈時(shí)代，業(yè)界通常會(huì)推薦金屬鹵化物燈用于植被生長(zhǎng)期，高壓鈉燈用于開(kāi)花期。然而，對(duì)于LED燈，則不一定需要兩種不同的光譜。在這些階段，更重要的是光的持續(xù)時(shí)間，例如引發(fā)特定生物反應(yīng)的光周期，還有光強(qiáng)度。隨著植物從繁殖到成長(zhǎng)再到開(kāi)花，為了獲得最大的產(chǎn)量、質(zhì)量和生產(chǎn)力，應(yīng)該增加光照強(qiáng)度，因?yàn)楣庹諒?qiáng)度與產(chǎn)量和整體質(zhì)量有高度相關(guān)性。

        四、總結(jié)

        LED生長(zhǎng)燈應(yīng)提供最適合植物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的光質(zhì)量，同時(shí)仍允許作物種類和生長(zhǎng)周期的靈活性，以及創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境。

        通常，如果溫室環(huán)境里，種植者應(yīng)該使用紅/藍(lán)光譜優(yōu)化的LED生長(zhǎng)燈，因?yàn)樗鼈儗㈦娔苻D(zhuǎn)化為植物可用光最有效率。如果是室內(nèi)種植的唯一光源，可以選擇全光譜LED生長(zhǎng)燈，因?yàn)樗麄冡槍?duì)植物生長(zhǎng)的各個(gè)階段進(jìn)行了優(yōu)化，而且為工作人員創(chuàng)造了一個(gè)很棒的工作環(huán)境。

轉(zhuǎn)載：中國(guó)照明網(wǎng)    來(lái)源：城食有農(nóng)    作者：城農(nóng)Growin'City