为什么说LED植物灯是LED中的高科技?

为什么说LED植物灯是LED中的高科技?



LED植物灯的各项指标可以说是LED行业中最复制的。各种植物在独特的地理环境中生存,包括阳光、温度、海拔与土质等,它们在上亿年的自然环境生活进化中形成了独特的开花繁殖的反应策略,那就是将开花季节限定在一个适宜的时期,以确保子代能够顺利地生长和发育,这就是植物的光周期现象。大多数植物在自然的选择和进化的过程都会逐渐适应自然光环境的节律,形成明显的最优繁殖的季节性。光周期就是诱导植物开花重要的环境因子,总结分析植物繁育表现的规律性,以期提高设施农业的产出效率,推动农业种植产业健康发展。


LED植物灯照明涉及到多学科领域,包括半导体、光谱学、生物学等,有一定的技术门槛,成本就摆在那。LED植物灯照明工厂当前在中国市场还处于认知和磨合期,等到LED植物灯照明市场打开,那时会便宜些。

 

照明用的LED芯片,采购数量是植物灯的N多倍,价格就便宜,如果植物灯数量多到一定程度,灯珠价格就会和照明的差不多。红蓝配比的植物灯,在波长用对了的情况下,功率足够的情况下,只能保证植物能活,但是不能保证植物活的好。

 

1.LED植物灯是否比普通LED贵,这个我觉得主要是看植物LED所需的波长的(有的波长的光技术实现难度较大,成本较高),我不懂生物相关知识,是无法合理的解答的。植物所需特定波长这个核心技术如果掌握在比较少的人手里,这个对植物LED定价也是有很大影响。


2.关于LED灯的成本问题。LED灯的主要成本来源于几个方面,晶片、支架、金线、荧光粉(有的比较贵)、电源等。良心厂商的灯具在各个方面都比较好,无良厂商就那是无节操了。

3.关于红色(或者其他颜色的问题),肉眼观察颜色应该误差比较大,比如650nm的光和640nm的光,人眼可能观察不出来(下图,看波长和颜色就行)。但是实际的产生特定波段光的LED灯,不同光色成本是不一样的,由于没有具体的植物所需光色数据,这里也不清楚。

  

光周期是植物开花的重要诱导因子。本文通过对植物开花光周期生理途径的分析,概述了光周期在植物开花中的具体应用,指出了应用中要考虑其它影响的环境因素,为设施农业花卉种植业高效发展提供了有益的思路,也为LED厂家生产植物生长灯及控制设计提供科学依据。


植物光周期反应类型


植物从单纯营养生长转入营养与生殖双重生长是植物生命中的一大转折,其重要性是为植物物种本身的延续。美国加纳尔(W.W.Garner)和阿拉德(H.A.Allard)于1920年提出了“植物本身可以测量日照长度,并据此可感知季节”的概念,即现在所称的光周期现象。


在一定的发育时期内,根据对日光照长度的反应类型可把植物分为长日光照植物(long-dayplant,缩写为LDP)、短日照植物(short-dayplant,缩写为SDP)、日中性植物(day-neutralplant,缩写为DNP)。LDP是指每天光照时间必须长于一定时数并经过一定天数才能开花的植物。如冬小麦、大麦、油菜、天仙子、桂花和甜菜等,而且光照时间越长,开花的越早。SDP是指每天光照时间必须短于一定时数才能开花的植物。如适当缩短光照,可提前开花,但延长光照,则延迟开花或不能开花。如水稻、棉花、大豆、烟草、秋海棠、菊花、牵牛和苍耳等。DNP是指任何日照条件下都能开花的植物,如番茄、黄瓜、月季和君子兰等。


植物开花光周期生理途径


植物叶片感受光周期信号,就是将这种开花刺激物的传导至茎尖端的生长点。光敏色素和隐花色素就是作为光受体参与这个途径,通过基因的表达,形成花器官而完成对开花的控制。高等植物至少有三类光受体:感受红光和远红光的光敏色素,吸收紫外线(UV—A)和蓝光的隐花色素和趋光素。

  


植物开花光周期调控应用关键问题


1红光与远红光的成花诱导


光敏素主要接收红光(Pr)和远红光(Pfr)信号,是影响植物成花的诱导。成花作用不是决定于pr与pfr的绝对量,而是受Pfr/Pr比值的影响。SDP在较低的Pfr/Pr比值下成花,而LDP成花刺激物质的形成则要求相对较高的Pfr/Pr比值。如果生长暗期被红光间断,则Pfr/Pr的比值升高,使SDP成花受到抑制。ldp对pfr/pr比值的要求不如SDP的严格,但是足够长的光照时间、比较高的辐照度和远红光的光照对于诱导LDP的开花是必不可少的。 


2植物开花关键与光周期的人工控制


SDP开花决定于暗期的长度,不是取决光照的时间长度。ldp开花所需的日光照的长度并不一定长于sdp开花所需的日照的长度。


了解到植物开花的关键和光周期反应的类型,可以在温室内延长或缩短日照长度,控制植物的花期,解决花期不遇问题。人工延长光照可加速长日照植物开花,适当缩短光照,可提早促使短日照植物开花。如拟延迟开花或不开花,可以反向设置操作。如果把长日光照的植物栽培在热带,由于光照量的不足,就是不会开花的,同样短日照植物栽培在温带和寒带也会因光照时间过长而不开花。


3植物临界日长


植物临界日长是指昼夜周期中诱导短日植物开花能忍受的最长日照或诱导长日植物开花所必须的最短日照。对LDP来说,日长大于临界日长,即使24小时都可以开花。但对SDP来说,日长必须小于临界日长才能开花,然而太短也不能开花。 


4引种、育种工作


植物光周期的人工控制这对植物的引种、育种工作有极为重要的意义。对sdp来说北方的种子引入南方,要提前开花,需晚熟品种。同样南种北移,需早熟品种;对LDP来说北方种子引入南方,要延迟开花,需早熟品种。同样南种北移,需晚熟品种。例如如属锦葵科木槿属玫瑰茄是sdp,如果南种北移,营养生长期延长。现蕾、开花、结籽期滞后,极易遭早霜伤害,这时就应该知道需遮荫处理。


问题讨论


1光周期诱导


植物在达到一定的生理年龄时,经过足够多的天数适合光周期处理,以后即使在不适合的光周期下,仍然能保持这种刺激的生长效果而开花。


春化作用与温度环境因子


2地理环境与光周期的关系


短日照植物大多数原产地是日照时间短的热带、亚热带,长日光照植物大多数原产于温和地带和寒带。我国地处在北半球,大部分地区属于中纬度地区。在中纬度的地区,春天具备长日光照条件,秋天具备短日光照条件,所以LDP和SDP均有分布,不同纬度地区日照长度有季节性变化。

  


3低温诱导植物开花的过程,被称为春化的作用。春化作用与光周期一样在成花诱导方面扮演重要角色。种子萌发或植株生长低温处理后,体内赤霉素含量增多,这是运用光周期处理成花时要综合考虑的问题。


在光周期现象中,除主导因素日长外,其他一些温度等环境因子也影响植物的成花诱导。降低夜温可以使LDP在较短的日照下诱导成花,同时使SDP在较长日照下成花。如甜菜通常在长日照下成花,但在10~18℃的较低夜温下,8h日照也能成花,牵牛在21~23℃下是短日性的,而在13℃低温下却表现为长日性。


LED灯具及控制系统作用


光周期控制是一天范围内的光照明暗状态,均可以人工自动设置变化。LED控制技术已经由最初单一恒流控制,发展到现在的可控硅调光、PWM调光、DMX512、DALI、ZigBee等协议调光。控制模式也由最早的线控技术发展到ir、fr、wifi短距离的无线控制。控制器采用嵌入式结构,可以对光参数进行实时监测,通过互联网将数据与远程服务器进行通讯,系统可方便地实现明暗时间调控。


小结


其实即便是针对某一个门纲目科都有不同的细分。他们对光的需求都会不一样。光周期调控具有环境的安全性、LED灯具成本低以及节省劳动力的特点,并且在农业设施条件下简便易行。合理有效地利用光周期可以在一定限度内打破工厂化栽培植物的季节性限制,实现反季节刺激或者抑制,以期达到高效生产农产品目的。随着科学技术不断的发展,对光周期现象的认识必然会更加深刻。把光周期调控植物的开花繁育应用到工厂化种殖产业中去,将会促进设施农业和LED植物光照应用产业稳步快速的发展。


推荐信息

扫描二维码

手机扫一扫添加微信

+86-13823164155 微信扫描 2355279138