第 5 卷 增刊 農(nóng) 業(yè) 工 程 Vol5 S12015 年 11 月 Agricultural Engineering Nov 2015收稿日期 : 2015-09-28 修回日期 : 2015-10-15基金項(xiàng)目 : 2014 年天津市農(nóng)機(jī)化青年科技創(chuàng)新基金 ( 項(xiàng)目編號(hào) : 20140204)作者簡介 : 宋櫻 ， 工程師 ， 碩士 ， 研究方向 : 農(nóng)機(jī)化技術(shù)及科技推廣 。E-mail: sxxzsy163. com溫室LED補(bǔ)光技術(shù)在西蘭花種植中的應(yīng)用宋 櫻1， 孫威哲2( 1. 天津市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站 ， 天津 300192; 2. 天津市農(nóng)機(jī)化試驗(yàn)服務(wù)中心 ， 天津 301616)摘 要 : 光照是蔬菜生長的必需條件 ， 北方冬季光照時(shí)間短 ， 不利于喜光溫室蔬菜的種植 。溫室 LED 補(bǔ)光設(shè)備是根據(jù)植物的光照需求特性而設(shè)計(jì) ， 試驗(yàn)證明 ， 應(yīng)用 LED 補(bǔ)光技術(shù)的西蘭花比不補(bǔ)光的對照區(qū)增產(chǎn) 14. 3%， 而且西蘭花的花密色深 ， 采收期提前 。關(guān)鍵詞 : LED; 補(bǔ)光 ; 西蘭花 ; 溫室中圖分類號(hào) : S123 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A 文章編號(hào) : 2095-1795( 2015) S1-0021-02Application of LED Lighting Technology for Broccoli Growth in GreenhouseSong Ying1， Sun Weizhe2( 1. Tianjin Agricultural Machinery Test Identification Station， Tianjin 300192， China;2. Tianjin Agricultural Mechanization Test Service Center， Tianjin 301616， China)Abstract: Light is essential for vegetable growth Light irradiation time is short in northern winter， and it is not conducive tothe light greenhouse vegetable cultivation Test and application of greenhouse plant LED lighting equipment was designed accord-ing to light of plant to demand characteristic Experiment results showed that yield of broccoli that using LED lighting technologyincreased 14. 3%， flowers were dense and color was dark， and harvest time was in advance than not using LED lighting technol-ogyKey words: LED， Supplemental lighting， Broccoli， Greenhouse0 引言光照是蔬菜生長的必需條件 ， 對其光合作用 、生長發(fā)育和物質(zhì)代謝等都有調(diào)控作用 1。LED 人工補(bǔ)光技術(shù)已經(jīng)在工廠化快速育苗過程中得到廣泛應(yīng)用 ，通過人工補(bǔ)光打破植物休眠 ， 提高光合作用效率 ， 從而達(dá)到提高植物產(chǎn)量和質(zhì)量的目的 2-4。我國北方地區(qū)冬季夜長晝短 ， 光照不足 ， 溫室本身的封閉性或者透光性差 ， 再加上現(xiàn)在北方地區(qū)陰霧霾天氣較多 ， 對溫室蔬菜的生長極為不利 ， 因此 ， 溫室內(nèi)有必要進(jìn)行人工補(bǔ)光 。設(shè)施蔬菜育苗過程中使用植物補(bǔ)光燈可防止由于長期低溫寡照造成的花芽分化障礙和徒長 ; 使用補(bǔ)光燈的幼苗根系發(fā)達(dá) 、葉色濃綠和生長勢強(qiáng) ， 而且定植后緩苗快 ; 在植物生長期間 ，根據(jù)不同植物最佳光照時(shí)間給予補(bǔ)光 ; 在結(jié)果期及時(shí)補(bǔ)光可提高掛果率 、著色好 、畸形少 ， 增產(chǎn)效果明顯 。1 溫室 LED 補(bǔ)光技術(shù)優(yōu)勢溫室 LED補(bǔ)光技術(shù)是采用半導(dǎo)體照明原理 ， 通過適合植物所需光譜的 LED 燈的照射 ， 促進(jìn)植物生長 ， 提高植物品質(zhì) 。從現(xiàn)有國內(nèi)對植物補(bǔ)光技術(shù)的試驗(yàn)結(jié)果來看 ， LED 植物補(bǔ)光技術(shù)在發(fā)光效率 、光的利用效率 、光的可調(diào)控性以及使用壽命上 ， 均優(yōu)于白熾燈 、日光燈和高壓鈉燈 。LED 補(bǔ)光燈具有節(jié)能環(huán)保 、發(fā)熱低 、冷卻負(fù)荷小 、光量與光質(zhì)可調(diào)節(jié) 、易于分散或組合控制等特點(diǎn) 。本次試驗(yàn)應(yīng)用的溫室 LED 補(bǔ)光設(shè)備是根據(jù)植物的光照需求特性 ， 應(yīng)用紅藍(lán)白 3 色 LED 燈珠以 111 的比例進(jìn)行配比 ， 使得有效光照效率達(dá)到 90% ( 白熾燈 、高壓納燈 、日光燈光照效率一般在 60%) ， 將波長控制在植物有效光合作用內(nèi) ， 提高光照利用率 。該設(shè)備可根據(jù)溫室種植需求而設(shè)計(jì)燈具的分布排列 ; 設(shè)備輕巧 ， 易于懸掛 ， 燈具防水效果好 ， 適用于水汽較重的植物溫室大棚 ; 日常應(yīng)用及維護(hù)簡單 ， 在陰雨或霧霾等光照條件不佳天氣補(bǔ)光效果更為明顯 。2 LED 補(bǔ)光技術(shù)試驗(yàn)及結(jié)果為分析掌握 LED補(bǔ)光技術(shù)對植物的補(bǔ)光效果 ，農(nóng)業(yè)工程 物理農(nóng)業(yè)會(huì)議征文于 2014 年 10 月 2015 年 1 月 ， 在天津市靜?？h一棟日光溫室安裝布設(shè)溫室 LED 植物補(bǔ)光燈 ， 設(shè)置試驗(yàn)區(qū) ( LED 補(bǔ)光 ) 和對照區(qū) ( 不補(bǔ)光 ) 進(jìn)行西蘭花種植對比試驗(yàn) 。西蘭花屬于喜光耐低溫蔬菜 ， 經(jīng)過前期育苗 ， 于 2014 年 10 月 19 日在試驗(yàn)區(qū)和對照區(qū)同期各定植西蘭花苗 160 顆 。該段時(shí)間日照時(shí)間較短 ， 晴天條件下 ， 一般上午 1000 到下午 400 為有效光照時(shí)間 ， 所以在平時(shí)日光照射的情況下 ， 試驗(yàn)區(qū)在晴好天氣下 ， LED 補(bǔ)光時(shí)間為上午 800 至 1000 和下午 400至 6 00， 陰霧霾等光照不佳的天氣條件下 ， 試驗(yàn)區(qū)LED 補(bǔ)光時(shí)間為上午 8 00 至下午 6 00。對照區(qū)只進(jìn)行太陽光照射 ， 不進(jìn)行人工補(bǔ)光 。2. 1 采收產(chǎn)量和品質(zhì)對比試驗(yàn)區(qū)和對照區(qū)各定植西蘭花 160 顆 ， 在后期采收過程中可以看到 ， 部分西蘭花出現(xiàn)黃花 、散花和小花等不合格品 ， 不能食用或者沒有采收價(jià)值 。對試驗(yàn)區(qū)和對照區(qū)采收的每顆西蘭花稱質(zhì)量 ， 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示 ， 試驗(yàn)區(qū)品質(zhì)較好的西蘭花 142 顆 ， 總產(chǎn)量35. 3 kg; 對照區(qū)品質(zhì)較好的西蘭花 136 顆 ， 總產(chǎn)量30. 9 kg。試驗(yàn)區(qū)西蘭花總產(chǎn)量比對照區(qū)增加約 4. 4kg， 增產(chǎn) 14. 3%; 另外 ， 試驗(yàn)區(qū)西蘭花植株高 、葉片大且葉色深 ， 花密 、色深 。2. 2 生長期對比西蘭花采收時(shí)間從 2014 年 12 月 28 日開始 ， 到2015 年 1 月 23 日全部采收完畢 。在生長期數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)中 ， 未區(qū)分花型的優(yōu)劣 ， 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表 1。表 1 西蘭花生長期統(tǒng)計(jì)Tab. 1 Growth period statistics of broccoli生長期 d 試驗(yàn)區(qū)采收數(shù)量 對照區(qū)采收數(shù)量71 42 2090 108 94 8 95 2 10696 497 30總數(shù) 160 160根據(jù)表 1 計(jì)算 ， 試驗(yàn)區(qū)西蘭花的平均生長期為85. 3 d， 而對照區(qū)西蘭花的平均生長時(shí)間為 92. 4 d，比試驗(yàn)區(qū)延長 7. 1 d， 即試驗(yàn)區(qū)采收時(shí)間提前 1 周左右 ， 相應(yīng)地 ， 也節(jié)約了 1 周的種植和人工管理成本 。2. 3 補(bǔ)光電量消耗按照本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的 8 行西蘭花 ， 共使用補(bǔ)光燈 15 盞 ， 40 W盞 ， 平均每天補(bǔ)光 4 h， 補(bǔ)光區(qū)西蘭花生長期 85 d， 共使用電量 204 kW·h。3 改進(jìn)建議本次試驗(yàn)過程中 ， 溫室 LED 補(bǔ)光設(shè)備運(yùn)行良好 ，沒有發(fā)生任何故障 ， 適用于溫室高溫高濕生產(chǎn)環(huán)境 ，可靠性好 ， 但需要在燈具的布局及線路布設(shè) 、燈具開關(guān)方式和懸掛方式上進(jìn)行改進(jìn) 。3. 1 燈具的懸掛方式根據(jù)使用要求 ， LED 補(bǔ)光燈與種植作物之間的距離最好控制在 1 m 之內(nèi) ， 否則補(bǔ)光效率將大大降低 。最初布設(shè) LED 補(bǔ)光燈時(shí) ， 是用鋼絲繩將補(bǔ)光燈懸掛在用于作物吊蔓的鐵絲上 ， 設(shè)定的補(bǔ)光燈離地高度為 1 m， 若想改變離地間距只能逐個(gè)拆換繩子再調(diào)節(jié)高度 。在種植西蘭花過程中 ， LED 補(bǔ)光燈的安裝高度正好與人彎腰作業(yè)的高度相等 ， 作業(yè)人員經(jīng)常會(huì)磕碰到 LED 補(bǔ)光燈 。在種植西甜瓜過程中 ， 隨著瓜蔓的長高 ， 需要調(diào)高 LED 燈具的高度 ， 作業(yè)人員制作了小掛鉤 ， 在旋耕 、清棚等不需要補(bǔ)光燈作業(yè)的時(shí)候 ， 將 LED 燈懸掛在鐵絲上 ， 方便作業(yè) 。建議廠家選用或設(shè)計(jì)能夠適時(shí)調(diào)節(jié)燈具高度的懸掛繩 。3. 2 燈具線路布設(shè)本次試驗(yàn)的燈具是等距分布的 ， 而且統(tǒng)一控制燈的開關(guān) ， 但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn) ， 溫室不同位置的光照時(shí)間和強(qiáng)度不一樣 。如上午 10 30， 試驗(yàn)溫室靠近磚墻位置的蔬菜還沒有得到有效光照 ， 特別是有時(shí)卷簾機(jī)沒有完全卷開 ， 靠近磚墻位置的蔬菜一天的光照時(shí)間有時(shí)不到 5 h; 而溫室前端且靠近中部的蔬菜在上午 900 就可以獲得較好的自然光照 ， 這時(shí)就沒有必要再進(jìn)行 LED 補(bǔ)光 。另外 ， 溫室內(nèi)每茬作物的品種 、種植密度不一樣 ， 畦的寬度也會(huì)有變化 ， 所以原設(shè)計(jì)的等距分布燈具無形中造成補(bǔ)光量不均 。建議根據(jù)溫室不同位置的有效光照程度來布設(shè)補(bǔ)光燈數(shù) ， 在靠近溫室 3 墻的位置適當(dāng)增加燈具 ， 溫室前端及中部適當(dāng)減少補(bǔ)光燈 ; 同時(shí)控制不同位置燈具的補(bǔ)光時(shí)間 。參考文獻(xiàn) 1 李合生 現(xiàn)代植物生理學(xué) M 北京 : 高等教育出版社 ，2002 2 魏靈玲 ， 楊其長 ， 劉水麗 LED 在植物工廠中的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景 J 中國農(nóng)學(xué)通報(bào) ， 2007， 23( 11) : 408-411Wei Lingling， Yang Qichang， Liu Shuili eview on research anddeveloping trends of light-emitting diode in plant factory J Chi-nese Agricultural Science Bulletin， 2007， 23( 11) : 408-411 3 崔瑾 ， 徐志剛 ， 邸秀茹 LED 在植物設(shè)施栽培中的應(yīng)用和前景 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2008， 24( 8) : 249-253Cui Jin， Xu Zhigang， Di Xiuru Applications and prospects oflight emitting diode in plant protected culture J Transactions ofthe Chinese Society of Agricultural Engineering， 2008， 24 ( 8) :249-253 4 楊其長 LED 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略 J 中國科技財(cái)富 ， 2011( 1) : 52-5722