LED光源育苗技術(shù)的現(xiàn)狀與應(yīng)用研究

齊健+善新民

【摘 要】結(jié)合當(dāng)前國際國內(nèi)人工光源育苗的研究形勢，以衢州基于LED光源建立的育苗綠色工廠為例，研究發(fā)現(xiàn)，（1）LED光源綠色育苗的苗種莖根比例協(xié)調(diào)，干濕重量較高，苗粗壯；（2）大田種植效果明顯，種植成活率高達(dá)90%以上，鮮有幼苗徒長現(xiàn)象；（3）較自然光育苗移植后，爬藤速度和結(jié)果數(shù)量具有明顯優(yōu)勢。這對當(dāng)?shù)毓S化設(shè)施育苗有借鑒價值。

【關(guān)鍵詞】LED光源；育苗技術(shù)；現(xiàn)狀與應(yīng)用

光質(zhì)和光譜分布對植物光合作用和形態(tài)建成具有重要影響，波長400-700nm的部分是植物光合作用主要吸收利用的能量空間，稱為光合作用有效輻射[1]。實(shí)踐證明，紅光是植物光合作用的主要能量來源，但是鑒于單純紅光照射并不能提高光合作用效率，甚至?xí)斐芍参镄螒B(tài)的異常。因此，人工光光源照射多采用紅光藍(lán)光配合的方法。大量光譜實(shí)驗(yàn)證明，紅光與藍(lán)光適當(dāng)?shù)呐浔炔拍芘嘤鲂螒B(tài)健全和生長健康的植物。

近年來，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域廣泛使用的人工光源有高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素?zé)簟谉霟舻?。但是，以上幾種光源存在很多缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：能量消耗較大、運(yùn)行費(fèi)用較高等。綜合考慮，研究適合育苗的人工光源，應(yīng)主要著眼于兩方面：滿足植物生長的光質(zhì)要求；滿足發(fā)光效率較高且能量消耗較少的光源要求。

1 LED光源育苗技術(shù)的現(xiàn)狀

LED光源實(shí)質(zhì)是可以發(fā)光的半導(dǎo)體，開展LED光源育苗首先要改進(jìn)LED燈的制造技術(shù)，大力開展半導(dǎo)體發(fā)光物質(zhì)的特性和新材料的研究開發(fā)勢在必行。近年來，超高亮度的LED光源研制成功，標(biāo)志著LED光源制造技術(shù)和發(fā)光特性研究取得了突破性進(jìn)展，另外，其生產(chǎn)和出售價格較早期有所降低，使得 LED燈被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活環(huán)境照明，其節(jié)能效果受到人們的青睞。鑒于LED光源具有發(fā)光性質(zhì)單一、能耗少、發(fā)光效率高等特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)育苗和種植領(lǐng)域受到歡迎，國內(nèi)外學(xué)者圍繞LED植物照明應(yīng)用進(jìn)行了不懈的探索。

國外研究人員主要從應(yīng)用LED光源的光質(zhì)配比、植物生長特性、植物光合速率、植物葉綠素合成和工作機(jī)制等方面研究LED光源育苗的優(yōu)越性，為植物工廠建設(shè)和大面積推廣提供參考。例如，Shin等[2]開展了基于紅藍(lán)組合LED燈光照甜菜的研究，實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)適當(dāng)?shù)募t藍(lán)組合LED燈照射的甜菜，其生物形態(tài)特征值累積量較大，毛根中糖分和淀粉累積量較高，甜菜素累積量較顯著。Rey等通過研究得出紅光可有效促進(jìn)根形態(tài)建成的結(jié)論。

國內(nèi)也有學(xué)者研究了不同光質(zhì)對經(jīng)濟(jì)作物幼苗生長特性、形態(tài)指標(biāo)、光合作用效率、氣孔導(dǎo)度等的研究，像黃瓜、番茄、草莓、彩色甜辣椒幼苗培育等均有報道。另外，不同光質(zhì)照射油菜、菠菜、萵苣等葉菜類作物以后，對比研究其作物生長發(fā)育特征也有報道。石嶺等通過研究紅藍(lán)混合光照射培育河套蜜瓜，得出紅光明顯促進(jìn)蜜瓜根系生長的結(jié)論。李勝等[3]通過不同光照射葡萄幼苗培育的對比研究發(fā)現(xiàn)，適合的紅光光強(qiáng)對幼苗根生長等形態(tài)特性效果顯著。

2 LED光源育苗技術(shù)的應(yīng)用

2.1 LED光源育苗技術(shù)的應(yīng)用簡介

LED光源育苗技術(shù)屬于人工光源利用型育苗技術(shù)，是在完全密閉的環(huán)境下采用人工光源與營養(yǎng)液組培技術(shù)，進(jìn)行幼苗培育的一種方式，它主要著眼于兩個階段的應(yīng)用。

一方面，LED光源育苗從光質(zhì)上來講，它較熒光燈等人工光源，其光譜特性明顯，可以隨意搭配不同的光照環(huán)境，可按照植物的需求提供光譜能量。另一方面，LED光源安裝方便且空間占用率小，環(huán)保優(yōu)勢明顯，可以使育苗工廠小型化，因此近年來受到很多農(nóng)企和大專院校實(shí)驗(yàn)室的青睞。通過人工光源組培育苗獲得同源的基因幼苗，與自然光下培育的幼苗相同，可以移植入大田進(jìn)行種植，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物領(lǐng)域，林木建設(shè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。目前，國外利用LED光源育苗的研究和應(yīng)用推廣較國內(nèi)有明顯效果，采用LED光源提供光能進(jìn)行育苗是未來育苗發(fā)展的重要方向。

2.2 LED光源育苗的實(shí)例

衢州市中恒農(nóng)業(yè)科技有限公司已建設(shè)育苗工廠，主要承接經(jīng)濟(jì)作物的育苗。目前已育有黃瓜苗、西瓜苗、茄子、辣椒等，并將幼苗投入衢州當(dāng)?shù)氐木湃A、石梁、龍游、常山等地開展大田種植，植株粗壯，效果良好，深受農(nóng)民青睞。

以LED光源作為主要光源，保證紅藍(lán)光的合理配比，育苗廠區(qū)按照植物工廠要求配置，保證幼苗生長的溫濕度要求。以黃瓜苗培育為例開展實(shí)驗(yàn)。黃瓜培育至兩葉一心時移植至LED光源育苗區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)區(qū)劃分為： LED育苗室培育黃瓜苗區(qū)和自然光照射培育黃瓜苗區(qū)，利用光輻照度計測量LED燈源光譜，植物光合速率，胞間二氧化碳濃度等指標(biāo)。對比分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過LED光源培育的黃瓜苗優(yōu)勢明顯。主要表現(xiàn)在：LED光源綠色育苗的苗種莖根比例協(xié)調(diào)，干濕重量較高，苗粗壯；大田種植效果明顯，種植成活率高達(dá)90%以上，鮮有幼苗徒長現(xiàn)象；較自然光育苗移植后，爬藤速度和結(jié)果數(shù)量具有明顯優(yōu)勢。這對當(dāng)?shù)毓S化設(shè)施育苗有借鑒價值。

3 LED光源育苗技術(shù)應(yīng)用面臨的問題

3.1 LED光源成本偏高

實(shí)際中，推廣育苗工廠社會化建設(shè)，不僅依靠LED光源育苗效果的優(yōu)越性，更加重要的影響因素在于成本。目前，利用LED燈育苗的成本較自然光照射育苗成本較高，這就導(dǎo)致流向市場的種苗成本較高，種苗流向農(nóng)業(yè)市場以后，因?yàn)榉N苗價格問題得不到農(nóng)民的認(rèn)可，市場占有率低。衢州市中恒農(nóng)業(yè)科技有限公司前身以LED燈出口加工為主要產(chǎn)業(yè)，LED燈作為其主要原材料，因此可以開展大規(guī)模育苗工廠實(shí)踐，也是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)環(huán)境下企業(yè)合理轉(zhuǎn)型的成功案例。

3.2 政府補(bǔ)貼政策缺乏

近年來，國家出臺了很多惠農(nóng)政策，大大促進(jìn)了新型農(nóng)業(yè)的發(fā)展。但是LED技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多停留在科研領(lǐng)域，大力推廣開展LED光源育苗存在一定風(fēng)險性，加之政府在LED光源育苗領(lǐng)域的相關(guān)優(yōu)惠政策較少，鑒于LED燈源成本偏高，育苗工廠技術(shù)成本投入較大等現(xiàn)實(shí)問題，單靠企業(yè)一家之力舉步維艱。因此，政府財政補(bǔ)貼和政策合理落實(shí)也是LED光源育苗技術(shù)大面積推廣的重要因素。在衢州政府聯(lián)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)局、科技局的大力扶持下，衢州市中恒農(nóng)業(yè)科技有限公司得以開展相關(guān)育苗實(shí)踐，大面積社會推廣該技術(shù)政府政策扶持起到關(guān)鍵作用。

3.3 科學(xué)研究投入不足

開展LED光源用于育苗研究涉及農(nóng)業(yè)、電業(yè)、照明等專業(yè)領(lǐng)域，涉及面廣，專業(yè)知識要求較高，需要多方面研究人才共同投入精力才能有效開展，并大力推廣。目前開展此類研究的人才較少，經(jīng)費(fèi)較少，知識補(bǔ)充匱乏，制約了該育苗方式的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]Shin K S， Murthy H N， Heo J W， et al. Induction of Betalain Pigmentation in Hairy Roots of Red Beet under Different Radiation Sources[J]. Biologia Plantarum， 2003，47（1）：149-152.

[3]李勝，李唯，楊德龍，等.不同光質(zhì)對葡萄試管苗根系生長的影響[J].園藝學(xué)報， 2005，32（5）：872-874.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]