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淺論植物照明裏的紫外光,探UV LED應用前景

隨著現代農業、新型農業的理念灌注和呼聲日高,隨著城市化發展越來激烈,耕地麵積日漸變得稀缺,環境也因經濟形態的長期化而日漸變得惡劣,因之食品安全問題也日益突出。隨著“農業科技發展“十二五”規劃(2011-2015年)”指出“是全麵建設小康社會的關鍵時期,是在工業化、城鎮化深入發展中同步推進農業現代化的攻堅階段,確保國家糧食安全、農民增收和農業可持續發展的任務更加艱巨,必須加快推進農業科技創新,增強農業科技支撐能力。”植物工廠的理念也乘著政策新風中得到蓬勃發展進入實質應用階段。

植物照明LED

2016年我國超越照明技術應用取得階段性進展。神舟十一號載人飛船在太空中進行了種植生菜的科學試驗,LED植物光照成為神舟飛天的一大亮點。2016年,半導體照明應用市場需求可謂東邊日出西邊雨,LED照明等傳統的替代市場正加速滲透,植物光照等新興細分市場成為市場熱點。同時,“十三五”半導體照明產業規劃將在2017年初發布,《規劃》的出台將對產業下一步發展重點、發展方式等明確方向。

國家“十三五”規劃的到來,更將“LED節能光源、立體無土栽培、光溫耦合節能環境控製、營養液調控、基於網絡的智能管理、人工光植物工廠、自然光植物工廠集成示範等”七大重點發展領域,以緩解日益突出的食品危機,進而促進了與之相關的各類學科研究。作為七大重點發展領域中的“LED節能光源”,AG8亚游的UV LED在植物工廠領域可謂舉足輕重、前景遼闊。

露地農業的生產效率與光照條件的好壞直接關係,那麽,光照的飽和獲取就得取決於天氣影響的嚴重程度了,同樣地,植物生長的快慢與天氣影響光照關係直接。植物工廠理念的裏有眾多優勢:生產效率高、可控性好、應用前景廣闊。植物工廠裏人為利用電光源為植物延長、補充太陽光照的不足,提供所需的光照,通過與無土栽培、特殊營養液、通風、恒溫恒濕等技術手段和技術設備的應用,無疑是一種高效、無害、高科技農業模式。

太陽光中不同光譜對植物光合作用貢獻大小不一,僅400~700nm範圍的光為植物光合作有效輻射,與植物的碳水化合物合成光反應過程。根據可見光與不可見光區分,不可見光裏就含了波長小於380nm的波段,此一波段稱為“紫外光”(簡稱UV),對植物作有效輻射,UV和遠紅外光對植物生長發育具有調控功能,對農業生產具有重要的應用價值。

以植物工廠泮密閉式玻璃溫室或日光溫室結構,以太陽光為主要光源,故室內的UV輻射分布與玻璃、遮陽網、大棚膜的材質透光性密切相關,以上材料對自然光的吸收、過濾、遮擋、老化等因素影響,紫外光(UV)對於這些覆蓋材料的透過率僅在15.9~21.1%,大大降低了太陽光的利用質量,也大大折損了紫外光(UV)的輻射量。傳統農業工廠裏的植物UV輻射還受到傳統補光燈具所含的UV輻射成分、光照分布極度不均勻的原因,又為達到精確應用紫外光(UV)對植物生長施加影響。

目前,傳統農業種植或人工栽培以熒光燈、汞燈、高壓鈉燈等燈具僅是與LED所發出的紅藍光組合光源為主要光譜,很明顯缺乏紫外光譜的組成成分。因設施內紫外光缺失,導致植物嚴重的生長和品質問題,補光的優化高效光譜的組成技術需求十分迫切,LED作為節能、可控、可調、高效的新型應用光源在核心技術層麵不斷取得突破和應用技術不斷延伸。植物工廠對紫外光的利用和調節對保證優質高產非常重要,應用人工控製紫外光(UV)光源補充UV輻射技術,能減少化學方法導致植物徒長和改善植物品質,是生產綠色有機食品的重要保證。可是,迄今關於中長波紫外光補光對於蔬菜類的營養品質,尤其是抗氧化物的調控機製研究甚少!缺乏對紫外光有效管理的技術和裝備。

UV人工光調控在實現設施園藝優質高產方麵有很好的應用價值,但在應用時應對作物的種類、應用目標作為選擇應用劑量、照射時機以保證應用安全,在作物種類選擇上,蔬菜、藥用植物、花卉和果樹都可應用。應用目標主要是控製植物的徒長和提高作物的品質,如提高蔬菜中抗氧化物的含量、增加藥用作物中次生代謝物質的累積、加快花卉葉片和花瓣中顯色物質的合成累積等。為了控製好紫外光(UV)效果,UV輻射量必須控製好,如采用短期小劑量、間歇反複照射、采前短期照射等方法合理使用劑量。

因此,UV LED的出現並在農業照明領域得到大規模應用於各種植物的人工光照,其節能環保、冷光源、使用壽命長、體積小、光質純、光效高、波長類型豐富、光譜能量易複合、調製便捷等突出的優勢,必將助力新一輪植物工廠模式裏,能更合理地利用光源、波長頻段,達到不同的植物對光的不同需求,達到增產、環保、無公害的目的!

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