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植物照明必備 14種植物的LED燈具配光方法

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植物照明必備 14種植物的LED燈具配光方法

發布日期:2017-11-15 作者:普朗克光電 點擊:

  本文基于 WIFI 的無極植物燈栽培智能補光系統,采用 LED燈珠 無極燈作為補光光源,充分發揮了無極燈發光效率高、光通量穩定、顯色性好、無頻閃無噪音、功率可調、節能環保等特點,結合遠程智能控制系統,能夠滿足植物生長波長光照需求,特別適合應用于光控植物設施栽培環境,可以很好地滿足市場需求。

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普朗克光電3535植物照明燈珠

  背景介紹

  近年來,植物照明工廠受到了前所未有的關注。據聯合國預測,到 2050 年全球人口將達 95 億,人類的食物需求也將要比現在增加 70%-100%,而人均耕地面積最近 30 年來卻從 0.33hm2 下降至 0.22hm2,降幅達 31.7%。

  在影響植物生長的諸多環境因素中,光是最重要的因素之一。所謂“萬物生長靠太陽”,植物對于光的要求,主要為光照顏色、光譜、光照強度和光照時間。所以通過人工開發特定光譜照明產品的光照可以極大地提高植物生長。

  據了解,植物工廠生產成本中的電費占比約 30%,若無廉價電源與效率高的人工燈光降低生產成本,植物工廠對農民的吸引力并不大。因此,發展節省資源的光源是建設植物工廠的必要需求。

  另外,近幾年隨著農業生產力的提高,溫室大棚發展迅速,傳統溫室大棚一般使用普通電光源補充光照和應用不同覆蓋材料等農業技術措施,這些措施存在著不同程度的問題:缺乏對具體光譜成分的分析導致光質處理不純,光強不一致、低于植物光補償點,照射光源能效低等。日本、美國、荷蘭等發達國家相繼研發的植物栽培燈,主要以 LED 光源為主,但 LED照明產品的上游技術及核心專利被國外大公司壟斷,造成目前市場上的 LED植物照明產品成本過高、技術壟斷、手工操作開關,難以推廣和普及。

  試驗開發和過程

  太陽光是由許多不同波長的光波所組成,而在太陽輻射光譜中只有極小部分對光合作用產生影響,約占太陽光比例的 5%。普朗克光電早在 2006 年就開始研究植物燈特殊光譜段,通過研究得出 620-680nm 的紅光和400-500nm 的藍紫光最佳配比,從而成功研制出了專供于植物照明系列的貼片LED燈珠

  而智能化植物工廠是一種通過設施內高精度環境控制,實現作物周年連續生產的高效農業系統,如圖 1、圖 2 所示,是基于 B/S 架構,通過 WIFI 實現遠程操控對作物生育過程的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等環境因素進行自動控制,不受外界條件制約的生產方式。

fg美人捕鱼  下面是部分研究配比參數:

  (1)生菜:定植和育苗光源分別采用紅藍光 6∶1和 7∶1 的光源最適合其生長。

  (2)韭菜:紅/藍 7∶1 處理下韭菜株高、莖粗、葉寬等質量比均顯著高于其他處理。

  (3)黃瓜:7∶2 是適宜黃瓜幼苗生長的最佳紅藍光配比。而生長期 7∶1 為最佳紅藍光配比。

  (4)青菜、空心菜:以 7∶1 是適宜青菜、空心菜葉子生長的最佳紅藍光配比。

  (5)白蘿卜:生長最適宜的光質:紅藍光配比 8∶1。

  (6)油麥菜:紅藍光比例為 9∶1,有利于油麥菜生長。

  (7)草莓、西紅柿:紅藍光 9∶1 對草莓、西紅柿生長最有利,并且果實飽滿且營養豐富。

  (8)冬青:紅藍光按照 8∶1 的比例配置,冬青長勢最好,強壯且根系也非常發達。

  (9)芽苗菜:以 6∶2∶1 的紅綠藍光配比效果最明顯。

  (10)馬蹄蓮:生長情況以補照紅藍光 6∶2的比例效果最好。

  (11)紅掌驕陽: 綜合分析, 紅藍光 7∶3 處理較佳, 有利于形態、根部生長以及干物質積累。

  (12)鐵皮石斛:紅藍光 7∶3,其增殖效果最好;6∶4 時, 更有利于苗株光合作用和物質積累。

  在我司實驗室中,生菜在 2014 年 7 月 8 日由育苗下種種植。種植環境:

  ● 植物上方照度:2600-2900lx(純紅藍光譜照度數值,非白光照度數值),無自然光照,完全人工照明系統,前期照射周期 6 h 開,2 h 關,每天循環 3 次;后期 14 h 開,10 h 關,每天循環2 次;

  ●環境溫度:28-30℃(后期空調開始添加,維持 28℃)

  ●相對濕度:50%-70%(后期空調打開降至 60%左右)

  在三周左右時間后,單顆生菜從最初 4 個葉瓣長到 11 個,寬度9~10cm。生長高度較為良好,高度增長 80%左右。生菜基本上莖的發育較為良好,高度漲勢迅猛,如圖 3 所示。該生長速度相比較我司常規日光照明環境下生長的生菜組群,加快植物生長達 50%以上(基于葉片面積及重量得出)。

  俄羅斯托木斯克國立大學生物及生物物理研究所研究報告以及宏源實驗室實踐證明,宏源無極植物燈較鈉燈植物燈加快植物生長近一倍(基于葉片面積及果實結果重量得出)。該報告是基于 LVD無極植物燈光照 200 W 與400 W 高壓鈉燈的對比試驗數據,該數據在俄羅斯托木斯克國立大學試驗了近半年時間,通過種植西紅柿等喜陽類作物得出的數據。

  結論

  本項目基于 WIFI 的無極植物燈栽培智能補光系統,采用 LVD 無極燈作為補光光源,結合遠程智能控制系統,能夠滿足植物波長光照需求,特別適合應用于光控植物設施栽培環境,可以很好地滿足市場需求。在中心軟件界面上實現“傻瓜相機”的原理,即任何家庭人員均可有效參與并實施種植農產品作物,更加貼近現代消費者的心理和生理需求。項目本身種植產品要達到國家無公害的認證標準。

  實施本項目,可以改善農民靠天吃飯的窘況,幫助農民改善生產條件,可提高植物的質量、產量,同時果實類作物可縮短結果期,使其增加收入,產生顯著的經濟效益和社會效益。

  本項目可以廣泛應用于植物栽培、溫室補光、植物組培、植物工廠,具有促進植物生長,調節植物形態建成,節能環保等多方面優勢,不僅可發出光波較窄的單色光,如紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紅外等,并能根據植物不同需要任意組合,而且還是低發熱特性的冷光源,可以近距離照射植物,提高空間利用率,不僅能夠為農業植物的生長提供合理的光環境條件,減少農藥、激素等化學品的使用,確保食品安全,而且還是低能耗的綠色光源,具有廣闊的應用前景,是未來植物照明光源的重要發展趨勢。


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