LED植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈在遼寧省茄果類蔬菜生產(chǎn)上的應(yīng)用

付 明

（遼寧省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，遼寧 沈陽(yáng) 110031）

據(jù)《2017年遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒》顯示，2016年全省蔬菜播種面積為46萬(wàn)hm2，設(shè)施蔬菜面積為24萬(wàn)hm2；2017年全省蔬菜播種面積為50萬(wàn)hm2[1]。在北方農(nóng)作物栽培中，使用補(bǔ)光照明是獲得高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品的保證，也可以降低蔬菜的肥料使用量[2]。L E D植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈又稱發(fā)光二極管（Light-emitting diode），是利用同體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。利用植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈對(duì)日光溫室茄果類蔬菜進(jìn)行適時(shí)補(bǔ)光，能夠有效解決寡照天氣對(duì)植株正常生長(zhǎng)的影響[3]，是提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的有效途徑之一。

1 LED植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈的優(yōu)勢(shì)

目前市場(chǎng)上出售的植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈種類很多，常見的類型有LED燈、高壓鈉燈、熒光燈等。陳培英[4]研究得出，LED植物補(bǔ)光燈的波長(zhǎng)非常適合植物生長(zhǎng)、開花、結(jié)果。市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果表明，同等功率的LED燈和熒光燈對(duì)比，單價(jià)方面熒光燈稍便宜一些，但LED燈的光照強(qiáng)度大，使用壽命長(zhǎng)。LED燈（40 W）有效光照面積約為30 m2，高壓鈉燈（400 W）有效光照面積約為30～40 m2，但高壓鈉燈的價(jià)格是LED燈的近10倍。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求，結(jié)合投入的性價(jià)比，生產(chǎn)中常選用LED類型的補(bǔ)光燈。

1.1 投入產(chǎn)出比高

據(jù)研究，隨著光照強(qiáng)度的增加，茄子株高、莖粗、葉面積的相對(duì)生長(zhǎng)量顯著增加，坐果率、果實(shí)縱徑與橫徑的生長(zhǎng)速度均顯著增加[5]。使用植物生長(zhǎng)燈在弱光寡照的冬春溫室對(duì)番茄進(jìn)行補(bǔ)光，可以明顯促進(jìn)番茄的生長(zhǎng)發(fā)育，每667 m2增產(chǎn)20.9%，提早開花，縮短生育期，使產(chǎn)品提早上市6 d，每667 m2凈增產(chǎn)值23.5%，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高，是溫室番茄栽培的一項(xiàng)增產(chǎn)技術(shù)，而且設(shè)備簡(jiǎn)單易操作，投資成本較少，易推廣[6]。實(shí)際生產(chǎn)中每667 m2安裝補(bǔ)光燈的費(fèi)用在3 000元左右，平均1年使用的電費(fèi)為200元，理論上LED補(bǔ)光燈的使用年限應(yīng)在10年以上，所以使用LED補(bǔ)光燈平均每年每667 m2增加的費(fèi)用為500元，而每667 m2番茄增加的產(chǎn)值在15 000元以上，由此可見使用LED補(bǔ)光燈能夠較好地提升經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 節(jié)能環(huán)保

目前，生產(chǎn)上常用的人工補(bǔ)光光源有熒光燈、白熾燈、高壓鈉燈、高壓汞燈等，但這些補(bǔ)光燈均存在光效低、能耗大、熱效應(yīng)高等缺點(diǎn)[5]。LED燈的平均使用時(shí)間為12萬(wàn)h，40 W的有效光照面積約為30 m2。綜合來(lái)看，LED燈在節(jié)能環(huán)保方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

1.3 紅藍(lán)光組合提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)

有研究發(fā)現(xiàn)，不同波長(zhǎng)的光線對(duì)植物光合作用的影響是不同的。植物光合作用需要的光線波長(zhǎng)在400～700 nm，400～500 nm的藍(lán)光以及610～720 nm的紅光對(duì)光合作用貢獻(xiàn)最大。藍(lán)色（470 nm）和紅色（630 nm）的LED，剛好可以提供植物所需的光線；因此，比較理想的選擇就是使用這2種顏色組合的LED作為補(bǔ)光光源[4]。

1.4 作為植物工廠的補(bǔ)光光源

LED燈可以作為植物工廠的補(bǔ)光光源[7-8]。日光溫室主要在冬季應(yīng)用LED植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，此季節(jié)光照長(zhǎng)度相對(duì)較短，且陰、雨、雪、霧、霾天氣頻繁出現(xiàn)，每天有效光照時(shí)間平均不足6 h，嚴(yán)重影響植株正常生長(zhǎng)，造成生長(zhǎng)緩慢、開花延遲、落花、落果、畸形果等現(xiàn)象。選購(gòu)?fù)ㄟ^(guò)3C認(rèn)證的LED補(bǔ)光燈作為補(bǔ)光光源，可有效提升蔬菜產(chǎn)量。

2 LED燈在遼寧省的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前遼寧省沈陽(yáng)、大連、錦州、朝陽(yáng)等地的日光溫室應(yīng)用補(bǔ)光燈比較多，但從全省來(lái)看使用的規(guī)模和范圍較小，主要集中在示范園區(qū)，其中大多數(shù)是政府扶持項(xiàng)目，農(nóng)戶應(yīng)用面積仍較少。主要存在問(wèn)題有：一是推廣力度不夠，菜農(nóng)未全面了解其功效；二是一次性投入較大，菜農(nóng)主觀意識(shí)上不能夠接受；三是補(bǔ)光燈的生產(chǎn)廠家、種類繁多，菜農(nóng)怕選購(gòu)不到優(yōu)質(zhì)補(bǔ)光燈；四是政府扶持力度較小，菜農(nóng)購(gòu)買意識(shí)較弱。

3 LED植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈應(yīng)用技術(shù)

3.1 安裝前準(zhǔn)備工作

為方便后期作業(yè)，植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈一般在定植前安裝，由于日光溫室內(nèi)濕度較大，在安裝前一定要切斷電源，防止發(fā)生觸電。在安裝的過(guò)程中，開關(guān)、電源線、燈頭等安裝、連接方法要嚴(yán)格遵守《住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)[9]進(jìn)行操作。

《西游記之大圣歸來(lái)》將傳統(tǒng)的《西游記》故事進(jìn)行了新的演繹。電影根據(jù)中國(guó)傳統(tǒng)神化故事進(jìn)行拓展和演繹。講述了壓在五行山下五百年的孫悟空被小和尚江流兒解除封印，在冒險(xiǎn)之旅中找回初心，完成自我救贖的故事。電影畫風(fēng)寫實(shí)，CG動(dòng)畫技術(shù)十分出色。影片運(yùn)用了好萊塢式的故事結(jié)構(gòu)，詮釋了一個(gè)普通人戰(zhàn)勝自我成長(zhǎng)為英雄的心路歷程。

3.2 確定安置位置

補(bǔ)光燈安置在日光溫室內(nèi)距離采光屋面地腳線3.0～3.5 m點(diǎn)位的垂直上方，植物補(bǔ)光燈的光源距離冠層1.5～2.0 m，隨著植物生長(zhǎng)，適當(dāng)調(diào)節(jié)安置高度。如果日光溫室跨度＜8 m，從一端山墻開始逐一排放，每隔3.5 m安置1盞補(bǔ)光燈，首盞和末盞補(bǔ)光燈距離側(cè)墻（山墻）1.5 m。如果日光溫室跨度≥8 m，可適當(dāng)安裝2排補(bǔ)光燈，或者可以互相交叉、均勻分布安裝補(bǔ)光燈，平均每30 m2安置1盞補(bǔ)光燈。

3.3 安裝與調(diào)試

補(bǔ)光燈安置之后，及時(shí)進(jìn)行調(diào)試，觀察是否有短路、接觸不嚴(yán)、燈具不亮、開關(guān)控制不良等現(xiàn)象，如出現(xiàn)上述問(wèn)題要及時(shí)切斷電源進(jìn)行檢修、重新安裝，再次調(diào)試，直至正常運(yùn)行。

3.4 應(yīng)用時(shí)間

常規(guī)日光溫室蔬菜生產(chǎn)，在正常光照較強(qiáng)的天氣條件下，上午揭開草簾前補(bǔ)光約2 h和下午蓋上草簾后補(bǔ)光約2 h；當(dāng)遇到陰、雨、雪、霧、霾天氣時(shí)（光照度低于20 000 lx），已影響了蔬菜光合作用，就應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)光，保證植株有效光照在10 h以上。結(jié)合相關(guān)材料和日光溫室冬季生產(chǎn)的實(shí)際情況，制定出了不同作物的補(bǔ)光時(shí)長(zhǎng)（表1）。

3.5 定期檢修

日光溫室冬季生產(chǎn)過(guò)程中，棚室內(nèi)溫度高、濕度大，環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，開關(guān)、電源線、燈具等設(shè)備腐蝕、損壞現(xiàn)象較容易發(fā)生；因此在生產(chǎn)過(guò)程中要安排人員定期進(jìn)行巡查，如發(fā)現(xiàn)損壞及時(shí)進(jìn)行維修保養(yǎng)，若有嚴(yán)重?fù)p壞，無(wú)法維修，要及時(shí)進(jìn)行更換，以確保安全生產(chǎn)和植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈正常工作。

表1 常見蔬菜光照時(shí)間需求 h

3.6 拆卸保管

當(dāng)越冬生產(chǎn)結(jié)束時(shí)，及時(shí)將植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈及相關(guān)設(shè)備拆卸，并仔細(xì)檢查設(shè)備使用情況，對(duì)有損壞的設(shè)備進(jìn)行維修更換，同時(shí)對(duì)完好的設(shè)備進(jìn)行清除灰塵、雜物等，之后將整理好的設(shè)備裝入收納箱，放置陰涼處，以備繼續(xù)使用。

3.7 注意事項(xiàng)

日光溫室冬季生產(chǎn)，補(bǔ)光燈、線路、開關(guān)等設(shè)備易遭腐蝕，且冬季棚室外干燥、低溫，較容易發(fā)生火災(zāi)；所以，在冬季日光溫室蔬菜生產(chǎn)中使用補(bǔ)光燈要注意以下幾方面事項(xiàng)。

3.7.1 正確選擇、安裝器材

通過(guò)計(jì)算棚內(nèi)補(bǔ)光燈等電器同時(shí)工作所消耗的功率，合理選擇電源線，燈頭、開關(guān)等輔助器材要選擇防水的3C認(rèn)證產(chǎn)品。器材安裝時(shí)要聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員布線、安裝，嚴(yán)格遵循《住宅建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)[9]，杜絕危險(xiǎn)事件發(fā)生。

3.7.2 定期排查隱患

日光溫室生產(chǎn)季時(shí)，棚內(nèi)的溫濕度較高，而且時(shí)常噴施具有腐蝕、揮發(fā)性的肥、藥，這些嚴(yán)重影響到電器的使用壽命。在實(shí)際生產(chǎn)中，要組織專人定期檢查電器設(shè)備的使用狀態(tài)，如有危險(xiǎn)現(xiàn)象發(fā)生，及時(shí)維修、更換。

3.7.3 按時(shí)開、關(guān)電源

不同植物對(duì)光照時(shí)間的需求不同，茄果類蔬菜一般為10～14 h，光照時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短都會(huì)影響植物正常生長(zhǎng)。同時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間開啟補(bǔ)光燈不但造成資源浪費(fèi)，還存在安全隱患，容易發(fā)生火災(zāi)、漏電等事故。在正常日光溫室生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，一定要及時(shí)開啟和關(guān)閉電源。

3.7.4 適時(shí)調(diào)整高度

植物補(bǔ)光燈的光源距離冠層1.5～2.0 m為最佳安置高度，隨著植株的生長(zhǎng)，要及時(shí)調(diào)整補(bǔ)光燈的高度，直到燈座與鋼筋相吻合。同時(shí)隨時(shí)整理植株的葉片，使補(bǔ)光燈的光源與植株的葉片保持一定距離，防止燈的熱量燙傷植株。

3.7.5 及時(shí)收納保管

一般在越冬茬蔬菜收獲后，及時(shí)聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員將補(bǔ)光燈及配套設(shè)備拆卸下來(lái)，并擦拭干凈，將損壞設(shè)備清理出來(lái)，集中銷毀，并將完好設(shè)備整理到收納箱內(nèi)，放置于干燥、陰涼處，以備再用。