LED燈在植物組織培養(yǎng)中的應用效果研究

魏進莉

摘要 LED燈作為節(jié)能型新光源，被越來越廣泛地應用于植物栽培乃至植物組織培養(yǎng)中，以取代熒光燈提供植物所需的光源。本文在礬根和大花萱草2個種類花卉的組培過程中，以LED燈為新光源與常用熒光燈光源在組培苗增殖培養(yǎng)中進行比較，對苗的生長量（干重、鮮重）以及2個種類光源的產熱及耗能情況進行測量。結果表明，LED燈在對植物生長的促進性方面，與熒光燈相較無顯著性差異；但在節(jié)能性方面，有著非常顯著的差異，是熒光燈的2～3倍。

關鍵詞 LED燈；熒光燈；組織培養(yǎng)；節(jié)能；生長量

中圖分類號 S336 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）08-0143-02

植物組織培養(yǎng)已廣泛應用于農業(yè)、林業(yè)、醫(yī)藥、化工等領域[1]，在組培中存在著能源消耗量大和人工費用投入多的兩大發(fā)展瓶頸，而作為組培過程中重要環(huán)節(jié)之一的光照，其設備也日新月異。隨著光電技術的發(fā)展，LED發(fā)光效率不斷提高，尤其是其具有體積小、壽命長、能耗低和發(fā)熱低等優(yōu)點[2]，而且還能根據(jù)植物的需要精確調整發(fā)光光譜，顯著促進植物生長發(fā)育，提高農業(yè)生物的產量和品質[3]。近年來，LED燈取代熒光燈在包括花卉、中藥材、瓜果蔬菜的設施栽培上以及育苗和組織培養(yǎng)方面的研究與應用[4]，得到重視和快速發(fā)展，成為世界各國研究的熱點[2]。

在花卉組織培養(yǎng)中，本文應用了LED燈作為培養(yǎng)過程中提供光照的光源，對其節(jié)能性和對植物生長的促進作用方面做了初步研究，以提高植物的生長速率，節(jié)約能耗，降低成本。另外，對于LED燈在花卉組織培養(yǎng)方面的應用，尤其是應用于宿根花卉的組培中還鮮有報道，本試驗可為同行提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 植物材料。礬根酒紅（Heuchera Beaujolais）和礬根梔子黃（Heuchera Pistache）和大花萱草（Hemerocallis midden-dorffii）的組培增殖苗。

1.1.2 光照燈具、測量工具和烘干設備。LED-V1、LED-V2、LED-V3、LED-V4、T5-28W細熒光燈和FLP-40W粗熒光燈等6種不同光質的燈管，光度計，酒精溫度計，電子分析天平（精確度0.1 mg），鼓風干燥箱（溫度范圍25～255 ℃）。

1.2 試驗方法

1.2.1 不同光質光源的產熱和耗能性測定。用光度計在培養(yǎng)架層面的5個不同位點測量光源光照強度；用玻璃酒精溫度計與燈管平行，酒精感溫部位貼于燈管表面，測量各種光源上下表面產熱溫度及燈下架層表面的溫度，測量時間5 min。

1.2.2 不同光質的光源對植物生長量的影響。以礬根酒紅、礬根梔子黃和大花萱草為材料，將接種于增殖培養(yǎng)基中同等大小的芽苗，在LED-V1、LED-V2、LED-V3、LED-V4、T5-28W細熒光燈和FLP-40W粗熒光燈等6種不同光質的光源下培養(yǎng)，每個品種每種光源各5瓶重復，每瓶7株苗，培養(yǎng) 30 d時將苗從培養(yǎng)瓶中取出稱取鮮重，而后在設定溫度為 90 ℃的鼓風干燥箱里烘干10 h后稱取干重，統(tǒng)計結果[5-6]。

2 結果與分析

2.1 不同光質光源的產熱和節(jié)能性

LED燈的光照強度大于熒光燈管，產熱性均低于常用的熒光燈，并且LED燈的下表溫度與架層表面的溫差小而穩(wěn)定，常用光源熒光燈下的溫差大；LED燈的能耗均低于熒光燈，具有明顯的節(jié)能性能。

由表1可知，6種不同的光源中，4種LED燈的光照強度均高于2種熒光燈；燈管下表面所測得的溫度為2種熒光燈高于4種LED燈3～5 ℃，而幾種LED燈之間的溫差很小，同樣2種熒光燈之間的溫差也很??；燈管上表面所測得溫度仍為熒光燈高于LED燈，溫差為1.2～3.5 ℃，同樣是LED與熒光燈2種類型間溫差相對較大而同類型燈管間的溫差??；6種不同的燈，其見下面架層表面的溫度比較均一，溫差很小。

由表2可知，LED燈與熒光燈2種類型的燈管之間在價格、使用壽命、功率、耗電量和年費用等方面，均存在很大差異；LED燈的價格和使用壽命遠高于熒光燈，分別是熒光燈的5～9倍和3.5倍；LED燈的耗電量和費用遠低于熒光燈，是熒光燈的1/3～1/2，則節(jié)能性就是熒光燈的2～3倍。

2.2 不同光質的光源對苗生長量的影響

從各光源對植物生長量影響或者促進方面來講，不同強度和光質的光源對礬根酒紅、礬根梔子黃、大花萱草組培苗生長的影響不大，不同品種的生長量不同，但各光源之間沒有顯著差異；不同強度、光質和功率的光源對礬根酒紅、礬根梔子黃、大花萱草組培苗的生長具有同樣的影響。這樣在達到同樣生長量的情況下，耗能越小的光源，其促進植物生長的優(yōu)勢越明顯。

由表3、4可知，礬根酒紅在光源LED-V3燈下的生長量最大，并且鮮重、干重的結果一致；礬根梔子黃則在光源LED-V2燈下的生長量最大，鮮重、干重結果一致；大花萱草在FLP-40W粗熒光燈下培養(yǎng)的生長量相較最大，略高于其他各光源。但將所有數(shù)據(jù)經(jīng)過SPSS系統(tǒng)的Duncan分析法進行方差分析后，結果顯示各組數(shù)據(jù)間無顯著性差異，說明不同的光源對礬根和萱草組培苗生長量的影響沒有顯著性差別。

2.3 LED燈的節(jié)能性分析

若以LED燈的使用壽命7年為一個單位時間，計算LED燈和熒光燈的1支燈在單位時間內的費用情況。由表5可知，使熒光燈的費用遠高于LED燈，是熒光燈的1.5～2.0倍。

1支LED燈與熒光燈相較，在7年間可節(jié)省269～435 元。由此可推測，1個有100個培養(yǎng)架（1 200支燈）的組培室，僅培養(yǎng)架提供光照耗電費用每年可節(jié)約4.6萬～7.5萬元，7年可節(jié)省32.2萬～52.5萬元。若考慮燈管產熱降溫費用，則LED燈的節(jié)能性能更為突出，值得大量推廣應用。

3 結論與討論

隨著半導體光源技術的不斷進步，LED燈發(fā)光強度提高，價格降低，作為密閉式植物工廠中的人工光源取代熒光燈，在植物栽培領域的研究與應用逐漸受到世界各國的廣泛關注和重視。但在植物組織培養(yǎng)方面的研究還很欠缺，尤其是對組培苗生長的促進作用方面，還需做更多的研究，為LED燈更廣泛地應用于植物組培提供依據(jù)。

4 參考文獻

[1] 李國樹，徐成東，王波，等.植物組織培養(yǎng)節(jié)能降耗研究進展[J].Bota-nical Research，2014，3（3）：105-110.

[2] 魏靈玲，楊其長，劉水麗，等.LED在植物工廠中的研究現(xiàn)狀與應用前景[J].中國農學通報，2007，23（11）：408-411.

[3] 楊其長.LED在農業(yè)領域的應用現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略[J].中國科技財富，2011（1）：52-57.

[4] 趙根，潘月，楊鈺，等.LED光源在設施園藝生產中的應用與前景[J].浙江農業(yè)科學，2013（9）：1110-1112.

[5] 賴瑞聯(lián)，馮新，賴恭梯，等.LED在植物離體培養(yǎng)中的應用與前景[J].亞熱帶農業(yè)研究，2012（3）：199-204.

[6] 肖哲麗，柳金鳳.植物組織培養(yǎng)的研究進展及新技術應用[J].寧夏農林科技，2011（1）：13-14.