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LED光源对植物生长的影响

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LED光源对植物生长的影响

发布日期:2019-01-19 作者:普朗克光电 点击:

红光  在可见中,被绿色植物吸收最多的是红橙光(波长600~700nm)和蓝紫光(波长400~500nm),对绿色光(500~600nm)只有微量吸收。红光是最早被用于作物栽培实验的光质,是作物正常生长的必须光质,生物需求数量居于各种单色光质之首,人工光源中最重要的光质。红光下所生成的物质使植物长高,而蓝光下所生成的物质促进蛋白质与非碳水化合物的积累,给植物增重。补远红外使花色速苷、类胡萝卜素和叶绿素浓度分别降低40%、11%和14%,而使得植株鲜重、干重、茎长、叶长和叶宽分别增加28%、15%、14%、44%、和15%。红光通过光敏色素调控光型态建成;红光通过光合色素吸收驱动光合作用;红光促进茎伸长,促进碳水化合物合成,有利于果蔬VC和糖的合成;但抑制氮同化作用。但是单独红光想很好地栽培植物还是有点难度。

蓝光  蓝光是红光用于作物栽培必要的补充光质,是作物正常生长的必需光质,光强生物用量仅次于红光。蓝光抑制茎伸长,促进叶绿素合成,有利于氮同化和蛋白质合成,有利于抗氧化物质合成。蓝光影响植物的向光性、光形态发生,气孔开放以及叶片的光合作用。LED红光补充LED蓝光可提高小麦的干物质量、分薛数和种子产量,增加生菜的干物质量。蓝光显著抑制散叶莴苣茎的生长。白光中增加蓝光可缩短节间、缩小叶面积、降低相对生长速率和提高N/C效率。高等植物叶绿素合成和叶绿体形成以及具有高叶绿素a/b比与低叶绿体都需要蓝光。过量蓝光不利于植物生长发育。红蓝光组合光谱比红光或蓝光单色光更能促进蔬菜幼苗的生长发育,不同植物所需要的红蓝光组合比例不一样。

绿光  绿光与红蓝光可以和谐调节适应植物的生长发育。一般在红蓝LED复合光下,植物略带紫灰色,使得病害和失调症状不易诊断,可以通过补充少量绿光来解决。绿光效应通常与红蓝光效应相对立,例如绿光可以逆转蓝光促进的气孔开放等。在强白光下上部位于近光照表面的叶绿体的光合作用量子产额比下部的叶绿体低。因为强白光下绿光比红光、蓝光更能穿透叶片,下部叶绿体吸收额外的绿光比额外吸收红光和蓝光能更大程度增加叶片光合作用。低光强栽植物可不考虑绿光,低密度低冠层厚度设施植物不考虑绿光,高光强高密度高冠层厚度时绿光必须考虑。

黄光和橙光  黄光、橙光、绿光、紫光都是重要的光合有效辐射,但植物需求量较小。在红蓝光基础上添加黄光可显著提高菠菜苗的生长。黄光对提高叶用莴苣的营养品质效果最好,但蓝光更有利于显著提高莴苣矿质元素的含量。添加黄光和紫光能够提高樱桃番茄幼苗的光合能力,缓解红蓝弱光胁迫。与白光相比,紫光和蓝光提高了抗氧化酶的活性,延缓了植株的衰老,而红光、绿光和黄光抑制了抗氧化酶的活性,加速了植株的衰老进程。

远红光 730nm的远红光虽然对光合作用意义不大,但其强弱及其与660nm红光间的比例对作物株高、节间长等形态建成,具有重要作用。通过光质调节,R/FR比值来控制植株形态和植株高度。比值变大时植物茎节间距变小,植株矮化,繁殖植物有伸长的倾向,比值的变化还对腋芽分化、叶绿素含量、气孔指数及叶面积等产生不同程度的影响。植物对红光的选择性吸收和对远红光的选择性透过使得位于遮阴下的植物处于一个远红外富集的光环境中。

紫外光 波长小于380nm的波段称为紫外光。根据紫外线的物理和生物学特性,波长320~380nm为长波紫外线(UV-A)、波长280~320nm的中波紫外线(UV-B)和波长100~280nm的短波紫外线(UV-C)。到达地面上的UV种95%为UV-A。在太阳光光谱中光合有效辐射、UV和远红光对植物生长发育具有调控功能。紫外辐射减少植物叶面积、抑制下胚轴伸长、降低光合作用和生产力,使植物易受病原体攻击,但是可以诱导类黄酮合成及防御机制。低UV-B辐射的环境下造成植株徒长,还会阻碍植物色素的合成,不易用于覆盖茄果类蔬菜。植物工厂的一个重要特征是缺乏太阳光中的UV-A和UV-B辐射,完全缺失UV辐射会带来生产负效应和影响植物生长发育,因此调控植物工厂内UV的辐射水平是十分必要的,需要注意以生产需求和植物耐受响应规律为依据。


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