LED植物生長補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 110031）

據(jù)《2017年遼寧省統(tǒng)計年鑒》顯示，2016年全省蔬菜播種面積為46萬hm2，設(shè)施蔬菜面積為24萬hm2；2017年全省蔬菜播種面積為50萬hm2[1]。在北方農(nóng)作物栽培中，使用補光照明是獲得高質(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植物生長補光燈又稱發(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，放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。利用植物生長補光燈對日光溫室茄果類蔬菜進行適時補光，能夠有效解決寡照天氣對植株正常生長的影響[3]，是提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的有效途徑之一。

1 LED植物生長補光燈的優(yōu)勢

目前市場上出售的植物生長補光燈種類很多，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植物補光燈的波長非常適合植物生長、開花、結(jié)果。市場調(diào)研結(jié)果表明，同等功率的LED燈和熒光燈對比，單價方面熒光燈稍便宜一些，但LED燈的光照強度大，使用壽命長。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，但高壓鈉燈的價格是LED燈的近10倍。根據(jù)生產(chǎn)實際需求，結(jié)合投入的性價比，生產(chǎn)中常選用LED類型的補光燈。

1.1 投入產(chǎn)出比高

據(jù)研究，隨著光照強度的增加，茄子株高、莖粗、葉面積的相對生長量顯著增加，坐果率、果實縱徑與橫徑的生長速度均顯著增加[5]。使用植物生長燈在弱光寡照的冬春溫室對番茄進行補光，可以明顯促進番茄的生長發(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)濟效益顯著提高，是溫室番茄栽培的一項增產(chǎn)技術(shù)，而且設(shè)備簡單易操作，投資成本較少，易推廣[6]。實際生產(chǎn)中每667 m2安裝補光燈的費用在3 000元左右，平均1年使用的電費為200元，理論上LED補光燈的使用年限應(yīng)在10年以上，所以使用LED補光燈平均每年每667 m2增加的費用為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補光燈能夠較好地提升經(jīng)濟效益。

1.2 節(jié)能環(huán)保

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

1.3 紅藍光組合提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)

有研究發(fā)現(xiàn)，不同波長的光線對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在400～700 nm，400～500 nm的藍光以及610～720 nm的紅光對光合作用貢獻最大。藍色（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作為補光光源[4]。

1.4 作為植物工廠的補光光源

LED燈可以作為植物工廠的補光光源[7-8]。日光溫室主要在冬季應(yīng)用LED植物生長補光燈進行蔬菜生產(chǎn)，此季節(jié)光照長度相對較短，且陰、雨、雪、霧、霾天氣頻繁出現(xiàn)，每天有效光照時間平均不足6 h，嚴(yán)重影響植株正常生長，造成生長緩慢、開花延遲、落花、落果、畸形果等現(xiàn)象。選購?fù)ㄟ^3C認(rèn)證的LED補光燈作為補光光源，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、大連、錦州、朝陽等地的日光溫室應(yīng)用補光燈比較多，但從全省來看使用的規(guī)模和范圍較小，主要集中在示范園區(qū)，其中大多數(shù)是政府扶持項目，農(nóng)戶應(yīng)用面積仍較少。主要存在問題有：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)主觀意識上不能夠接受；三是補光燈的生產(chǎn)廠家、種類繁多，菜農(nóng)怕選購不到優(yōu)質(zhì)補光燈；四是政府扶持力度較小，菜農(nóng)購買意識較弱。

3 LED植物生長補光燈應(yīng)用技術(shù)

3.1 安裝前準(zhǔn)備工作

為方便后期作業(yè)，植物生長補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)計規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)[9]進行操作。

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3.2 確定安置位置

補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點位的垂直上方，植物補光燈的光源距離冠層1.5～2.0 m，隨著植物生長，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盞補光燈，首盞和末盞補光燈距離側(cè)墻（山墻）1.5 m。如果日光溫室跨度≥8 m，可適當(dāng)安裝2排補光燈，或者可以互相交叉、均勻分布安裝補光燈，平均每30 m2安置1盞補光燈。

3.3 安裝與調(diào)試

補光燈安置之后，及時進行調(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)上述問題要及時切斷電源進行檢修、重新安裝，再次調(diào)試，直至正常運行。

3.4 應(yīng)用時間

常規(guī)日光溫室蔬菜生產(chǎn)，在正常光照較強的天氣條件下，上午揭開草簾前補光約2 h和下午蓋上草簾后補光約2 h；當(dāng)遇到陰、雨、雪、霧、霾天氣時（光照度低于20 000 lx），已影響了蔬菜光合作用，就應(yīng)及時進行補光，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)的實際情況，制定出了不同作物的補光時長（表1）。

3.5 定期檢修

日光溫室冬季生產(chǎn)過程中，棚室內(nèi)溫度高、濕度大，環(huán)境相對復(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)過程中要安排人員定期進行巡查，如發(fā)現(xiàn)損壞及時進行維修保養(yǎng)，若有嚴(yán)重?fù)p壞，無法維修，要及時進行更換，以確保安全生產(chǎn)和植物生長補光燈正常工作。

表1 常見蔬菜光照時間需求 h

3.6 拆卸保管

當(dāng)越冬生產(chǎn)結(jié)束時，及時將植物生長補光燈及相關(guān)設(shè)備拆卸，并仔細檢查設(shè)備使用情況，對有損壞的設(shè)備進行維修更換，同時對完好的設(shè)備進行清除灰塵、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

日光溫室冬季生產(chǎn)，補光燈、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)中使用補光燈要注意以下幾方面事項。

3.7.1 正確選擇、安裝器材

通過計算棚內(nèi)補光燈等電器同時工作所消耗的功率，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。器材安裝時要聘請專業(yè)技術(shù)人員布線、安裝，嚴(yán)格遵循《住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)[9]，杜絕危險事件發(fā)生。

3.7.2 定期排查隱患

日光溫室生產(chǎn)季時，棚內(nèi)的溫濕度較高，而且時常噴施具有腐蝕、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)，如有危險現(xiàn)象發(fā)生，及時維修、更換。

3.7.3 按時開、關(guān)電源

不同植物對光照時間的需求不同，茄果類蔬菜一般為10～14 h，光照時間過長或者過短都會影響植物正常生長。同時，長時間開啟補光燈不但造成資源浪費，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，一定要及時開啟和關(guān)閉電源。

3.7.4 適時調(diào)整高度

植物補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，要及時調(diào)整補光燈的高度，直到燈座與鋼筋相吻合。同時隨時整理植株的葉片，使補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 及時收納保管

一般在越冬茬蔬菜收獲后，及時聘請專業(yè)技術(shù)人員將補光燈及配套設(shè)備拆卸下來，并擦拭干凈，將損壞設(shè)備清理出來，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。