LED特定農(nóng)用光譜光源的研制及試驗(yàn)研究.pdf

LED 特定農(nóng)用光譜光源的研制及試驗(yàn)研究 張 洪 銳 1 趙 睿 明 1 曹 春 卿 2 孫 磊 1 范 曉 飛 1 索 雪 松 1 1 河 北 農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 河北 保定 071000 2 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 軟件學(xué)院 山西 太谷 030800 摘 要 設(shè)計(jì)了一款 LED 特定光譜光源 為植物工廠中的植物生長(zhǎng) 發(fā)育 開(kāi)花 結(jié)果提供所需光環(huán)境 LED 特 定光譜光源采用雙控開(kāi)關(guān) BLOOM 與 VEG 控制不同波段燈珠的亮滅 從而調(diào)控植物生長(zhǎng)所需的光譜 其中 開(kāi) 關(guān) VEG 的光譜配比為紅 藍(lán) 白 紅外 36 18 5 1 以達(dá)到配比紅 藍(lán) 2 1 開(kāi)關(guān) BLOOM 的光譜配比為紅 藍(lán) 白 紅外 40 10 9 1 以達(dá)到配比紅 藍(lán) 4 1 以生菜 美國(guó)大速生 為試驗(yàn)材料 采用華南農(nóng)業(yè)大 學(xué)蔬菜營(yíng)養(yǎng)液配方統(tǒng)一進(jìn)行無(wú)土栽培水耕培植 通過(guò) 3 組不同光譜條件 即室外太陽(yáng)光 對(duì)照 溫室太陽(yáng)光 紅 藍(lán)配比為 2 比 1 的溫室 LED 光源進(jìn)行生菜育苗照射試驗(yàn) 研究不同光譜對(duì)生菜的生長(zhǎng) 品質(zhì)及葉綠素含量的影 響 結(jié)果表明 通過(guò)溫室 LED 培育出的生菜株高 株莖 葉片數(shù) 最大葉高 最大葉寬及葉綠素含量的參數(shù)明顯高 于室外太陽(yáng)光和溫室太陽(yáng)光兩組的生菜參數(shù) 關(guān)鍵詞 LED 光源 光譜 水培 生菜 中圖分類(lèi)號(hào) S237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1003 188X 2022 07 0258 06 0 引 言 近 年 來(lái) 植物工廠作為一種能夠完全實(shí)現(xiàn)人工控 制 不受自然光照等條件限制的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式 是公認(rèn)的現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的高級(jí)階段 1 2 光 是 影響 植物生長(zhǎng)發(fā)育和生物物質(zhì)積累的最重要環(huán)境因素之 一 其參與植物光合作用 調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng) 分化和代 謝 3 植 物 在 380 760nm 光譜范圍內(nèi)進(jìn)行光合作 用 以紅 藍(lán)光為主要吸收光譜 4 LED 光 源 具有光 質(zhì) 光強(qiáng) 光周期可實(shí)現(xiàn)控制的特點(diǎn) 同時(shí)具有冷光 源 壽命長(zhǎng) 節(jié)能的特性 是植物工廠作為光源的優(yōu)選 之一 5 國(guó)內(nèi) 外許多學(xué)者研究了 LED 不同光質(zhì) 光強(qiáng) 光 周期對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育 產(chǎn)量和品質(zhì) 功能性化學(xué)物質(zhì) 積累的影響 有研究表明 藍(lán)光對(duì)植物壯苗 生長(zhǎng)和 發(fā)育有促進(jìn)作用 馮漢青等人對(duì)菜豆葉片的試驗(yàn)表 明 隨著光強(qiáng)的增加 菜豆葉片的光化學(xué)效率呈現(xiàn)降 低趨勢(shì) 但葉片在藍(lán)光下的光化學(xué)吸收和利用效率高 于紅光 6 Hern ndez 的 實(shí) 驗(yàn)表明 黃瓜幼苗通過(guò) 補(bǔ)照紅藍(lán)光 壯苗指數(shù)得到顯著提高 7 有 研 究表 明 紅光對(duì)植物開(kāi)花和結(jié)果有促進(jìn)作用 如 張 婭婷 收稿 日期 2021 05 07 基金項(xiàng)目 河北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目 20327403D 20327213D 作者簡(jiǎn)介 張洪銳 1996 男 河北保定人 碩士研究生 E mail 1007031315 qq com 通 訊 作者 趙睿明 1978 男 河北保定人 副教授 E mail pow erzrm 163 com 等 人 的研究表明紅光有助于番茄產(chǎn)量的增加 8 紅 藍(lán)光進(jìn)行配比對(duì)植物生長(zhǎng)更能起到促進(jìn)作用 如 Jamal 和 Shandiz 對(duì)溫室番茄進(jìn)行 LED 光照處理后發(fā)現(xiàn) 在 LED 紅 光 處理或者 LED 紅藍(lán)混合光處理下的植株莖 粗更大 9 何蔚等人研究表明 晝 夜 為 14h 10h 紅 藍(lán)比為 1 1 最有利于番茄的生長(zhǎng)發(fā)育 10 周 成 波 等人的研究結(jié)果與嚴(yán)宗山等人的研究結(jié)果均表明 紅 藍(lán)比為 4 1 光強(qiáng)為 200 mol m 2 s時(shí) 可促 進(jìn)生菜的 生長(zhǎng) 11 12 在 紅 藍(lán)光對(duì)植物生長(zhǎng)起作用的基礎(chǔ)上 有研究表明紅藍(lán)光對(duì)植物功能性化學(xué)物質(zhì)的積累也 有促進(jìn)作用 張文彬等人的研究表明 生菜采收前集 中連續(xù) LED 紅藍(lán)光的照射 可提高生菜品質(zhì)或生產(chǎn)富 含某種營(yíng)養(yǎng)元素的功能性 13 Goto 等 人 研究紅 藍(lán) 光 LED 對(duì)紅葉生菜花青素積累的影響 結(jié)果表明 藍(lán) 光照射能夠有效促進(jìn)紅葉生菜功能性化學(xué)物質(zhì)的合 成 14 有 研 究表明除紅藍(lán)光外 紅外光對(duì)植物生長(zhǎng) 和物質(zhì)的積累有促進(jìn)作用 如 Stutte 等人研究表明紅 外光可刺激生菜葉片的伸長(zhǎng) 15 Li 等人發(fā)現(xiàn)紅外光 750nm 可 提高生菜生物量和 Vc 含量 而葉片類(lèi)胡 蘿卜素含量顯著減少 16 Chen 等人發(fā)現(xiàn)通過(guò)紅外 850nm 光 處 理的生菜 Vc 含量升高 而葉綠素和類(lèi) 胡蘿卜素含量明顯降低 17 截 止 到目前 研究多集中于不同光強(qiáng) 光譜配比 補(bǔ)光周期對(duì)一種植物階段性生長(zhǎng)周期狀況的影響 實(shí)際燈具設(shè)計(jì)試制的報(bào)道不多 為此 基于前人的研 究成果 設(shè)計(jì)了一款實(shí)際用于生產(chǎn)的 LED 特定光譜光 852 2022 年 7 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 7 期 DOI 10 13427 ki njyi 2022 07 046 源 波段 為 380 840nm 不僅可以滿(mǎn)足植物幼苗期 生 長(zhǎng)期使用 同時(shí)可以滿(mǎn)足植物花期 果期使用 且燈具 可以實(shí)現(xiàn)不同使用期的切換 以生菜為對(duì)象進(jìn)行了 生長(zhǎng)期的對(duì)比照射試驗(yàn) 以驗(yàn)證 LED 光源的利用率和 效率 為提高生菜品質(zhì)與產(chǎn)量研究提供理論依據(jù)和技 術(shù)參考 1 光 源 硬件設(shè)計(jì) 1 1 外 殼 設(shè)計(jì) 光源整體設(shè)計(jì)大小為 40cm 24cm 7cm 為保證 LED 光源壽命 外殼采用通風(fēng)設(shè)計(jì) 背部有 3 個(gè)散熱 風(fēng)扇 7 2cm 7 2cm 側(cè)部有豎向開(kāi)孔 5cm 1cm 光源 外殼材質(zhì)選用國(guó)標(biāo) 6063 鋁型材 表面進(jìn) 行陽(yáng)極氧化處理 進(jìn)一步提高了光源使用壽命 外殼 側(cè)部如圖 1 所示 外殼背部如圖 2 所示 圖 1 外殼 側(cè)部圖 Fig 1 Side view of housing 圖 2 外 殼 背部圖 Fig 2 Case back view 1 2 硬 件 電路設(shè)計(jì) 1 2 1 LED 光源電路 光源采用矩陣型排布方式 其連接方式為每?jī)尚?進(jìn)行串聯(lián) 共串聯(lián) 30 個(gè)燈珠 如圖 3 所示 其中 紅線(xiàn) 和綠線(xiàn)分別表示串聯(lián) 30 燈珠 在鋁基板 4 個(gè)角的位置 引出正負(fù)極 光源驅(qū)動(dòng)采用恒流式驅(qū)動(dòng)電源 根據(jù)設(shè) 計(jì)需求 選取最佳的電阻和電容 搭建橫流驅(qū)動(dòng)電路 確保恒流電路驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)確 1 2 2 風(fēng)扇電路 LED 光源雖然有冷光源的特性 但當(dāng)溫度過(guò)高仍 會(huì)引起內(nèi)阻的改變 以至于影響燈珠的光強(qiáng)與使用壽 命 因此 電路設(shè)計(jì)加入 3 個(gè)并聯(lián)的無(wú)刷風(fēng)扇 以達(dá) 到降溫的目的 保證光源持續(xù)工作 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)采用恒 流式驅(qū)動(dòng)電源 根據(jù)設(shè)計(jì)需求 選取最佳的電阻和電 容 搭建橫流驅(qū)動(dòng)電路 確保恒流電路驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)確 圖 4 表示風(fēng)扇電路的連接方式 圖 3 光 源 串聯(lián)方式 Fig 3 Light source series connection 圖 4 風(fēng)扇 連接方式 Fig 4 Fan connection method 1 3 特定光譜光源設(shè)計(jì) 1 3 1 光源排布方式及配比 基 于 前人的研究成果 為達(dá)到光譜最佳 設(shè)計(jì)的 LED 光源 采用波段為 380 840nm 的紅 藍(lán) 紅外燈 珠 以發(fā)射全光譜的白色燈珠為光源 其配比為 紅 B 藍(lán) W 白 I 紅外 76 28 14 2 這里及以下圖中采用 代表紅光 LED B 代表藍(lán)光 LED W 代表白光 LED I 代表紅外光 LED 為了提 高光照平面的光量子流密度及光照強(qiáng)度 采用矩陣型 排列方式 LED 燈珠的排布方式如圖 5 所示 圖 5 LED 燈珠 排布方式 Fig 5 Arrangement of LED lamp beads 特定光譜光源是根據(jù)不同時(shí)期的植物提供了 3 種 光 照 模式 蔬菜開(kāi)關(guān) VEG 主要用于植物苗期的生長(zhǎng) 和發(fā)育 花期開(kāi)關(guān) BLOOM 主要用于植物花期和果期 的生長(zhǎng)成熟和著色 兩開(kāi)關(guān)全部打開(kāi)增加光量子流密 度主要用于生長(zhǎng)期 系統(tǒng)開(kāi)關(guān)采用雙控開(kāi)關(guān) 開(kāi)關(guān) BLOOM 管控圖 5 中第 2 4 6 8 排燈珠 其光譜配比為 B W I 40 10 9 1 以達(dá)到配比紅 藍(lán) 952 2022 年 7 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 7 期 4 1 開(kāi)關(guān) VEG 管控圖 5 中第 1 3 5 7 排燈珠 其光 譜配比為 B W I 36 18 5 1 以達(dá)到配比 B 2 1 1 3 2 光源光譜圖 LED 光源在暗室中進(jìn)行光譜檢測(cè) 設(shè)備采用 PS 1100 光譜儀 通過(guò)在 PC 端進(jìn)行操作后 分別得到了 LED 光源在開(kāi)關(guān) VEG BLOOM 和全開(kāi)情況下的光譜 圖 其光譜波段主要集中在 380 840nm 開(kāi)關(guān) VEG 光譜圖如圖 6 所示 開(kāi)關(guān) BLOOM 光譜圖如圖 7 所示 圖 6 開(kāi)關(guān) VEG 光譜圖 Fig 6 Switch VEG spectrum 圖 7 開(kāi)關(guān) BLOOM 光譜圖 Fig 7 Switch BLOOM spectrum 1 4 LED 光 源 實(shí)物圖 LED 光源通過(guò)外殼 電路及光源的設(shè)計(jì) 并采用 最優(yōu)性?xún)r(jià)比設(shè)計(jì)出 LED 特定光譜光源 其實(shí)物正面圖 如圖 8 所示 實(shí)物背面圖如圖 9 所示 圖 8 LED 光源 實(shí)物正面圖 Fig 8 Front view of LED light source 圖 9 LED 光源實(shí)物背面圖 Fig 9 ear view of LED light source 2 驗(yàn) 證 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2 1 試 驗(yàn) 材料 試驗(yàn)材料選用美國(guó)大速生生菜幼苗 其生長(zhǎng)環(huán)境 為水培基質(zhì) 基質(zhì)選用華南農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜營(yíng)養(yǎng)液配 方 2 2 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)于 2020 年 7 月在保定某試驗(yàn)基地栽培試驗(yàn) 室進(jìn)行 采用生長(zhǎng)狀況基本一致的生菜苗試驗(yàn) 其標(biāo) 準(zhǔn)是生長(zhǎng)狀況 大小 葉綠素含量等差異不大的幼苗 試驗(yàn)前一天將 112 顆生菜苗 見(jiàn)圖 10 的株高 株莖 葉片數(shù) 最大葉高 最大葉寬和葉綠素含量在 Excel 中 記錄和篩選 篩選出 72 顆生菜苗 其 A B C3 組的初 始值如表 1 所示 其初始圖如圖 11 所示 圖 10 112 顆 生 菜苗 Fig 10 112 lettuce seedlings 為 保 證試驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性 科學(xué)性 栽培室環(huán)境控制 為 溫度 25 30 濕度 50 60 水培基質(zhì)配比好 后每?jī)商旒?200mL 水 試驗(yàn)分為 A B C3 組進(jìn)行對(duì) 比試驗(yàn) C 組為對(duì)照組 A B C3 組的水培種植箱采 用 24 孔設(shè)計(jì) 箱子大小為 39cm 29cm 14cm 孔的 大小為 4cm 4cm 箱子開(kāi)孔圖如圖 12 所示 試驗(yàn)將生菜苗根部用溫濕的海綿塊夾住中 并依 次栽培入 24 孔水培種植箱 如圖 13 所示 試驗(yàn)采用 3 種光譜條件進(jìn)行照射 其條件如表 2 所示 062 2022 年 7 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 7 期 表 1 A B C3 組生 菜苗初始值 Table 1 The initial value of A B C three groups of lettuce seedlings 組別 株高 cm 株莖 cm 葉片數(shù) 片 最大葉高 cm 最大葉寬 cm 葉綠素含量 SPAD A 組 6 11 0 54 4 08 6 11 5 55 26 30 B 組 6 11 0 54 3 92 6 11 5 17 26 19 C 組 6 11 0 54 3 83 6 11 5 61 26 12 圖 11 A B C3 組初 始生菜苗 Fig 11 Three groups of initial lettuce seedlings A B and C 圖 12 箱子 開(kāi)孔圖 Fig 12 Box opening diagram 圖 13 A B C3 組 生 菜苗水培箱 Fig 13 A B C three groups of lettuce seedling hydroponic tank 表 2 不同組別光譜條件設(shè)置 Table 2 Spectral condition settings for different groups 組別 條 件 環(huán) 境 光 譜 光照時(shí)長(zhǎng) h d 1 A 組 溫 室 B 2 1 10 B 組 溫 室 太陽(yáng)光 10 C 組 對(duì)照 室外 太陽(yáng)光 10 1 A 組 苗 條件 在溫室中 采用本文設(shè)計(jì) LED 光 源 光譜為紅 藍(lán) 2 1 每天進(jìn)行光周期為 10h 的照 射時(shí)長(zhǎng) 2 B 組苗條件 在溫室中 采用太陽(yáng)光 每天進(jìn)行 光周期為 10h 的照射時(shí)長(zhǎng) 3 C 組苗條件 在室外太陽(yáng)光下 采用太陽(yáng)光 每 天進(jìn)行光周期為 10h 的照射時(shí)長(zhǎng) 2 3 指標(biāo)測(cè)定 1 生理指標(biāo)測(cè)定 采用直尺和游標(biāo)卡尺測(cè)量生菜 的株高 莖寬 葉寬和葉片數(shù) 2 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 生菜葉片葉綠素的含量 采用 SPAD 502Plus 型葉綠素測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè) 2 4 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)每?jī)商爝M(jìn)行株高 莖寬 葉寬 葉片數(shù)和 葉綠素含量的采集 并在 Excel 2019 中記錄和整合數(shù) 據(jù) 采用 SPSS 25 軟件 通過(guò) LSD 和 Duncan 法進(jìn)行差 異性和顯著性分析 采用 Graphpad 進(jìn)行顯著圖繪制 3 結(jié) 果 與分析 3 1 不同光質(zhì)對(duì)生菜生長(zhǎng)的影響 生 菜 通過(guò) A 組 溫室特定光譜 LED 光源 B 組 溫室太陽(yáng)光 和 C 組 對(duì)照 的處理 3 組第 15 天生 菜如圖 14 所示 3 組的差異顯著水平如表 3 所示 其 中 株高 株莖 葉片數(shù) 最大葉高 最大葉寬和葉綠素 含量均是 A 組明顯高于 B 組和 C 組 對(duì)照 B 組與 對(duì)照組株高 株莖 葉片數(shù) 最大葉高 最大葉寬差異 不顯著 但葉綠素含量 B 組與 C 組 對(duì)照 有顯著差 異 圖 14 A B C3 組第 15 天 圖 Fig 14 A B and C three groups on the fifteenth day 由 表 3 可 以看出 生菜通過(guò) 3 組處理 A 組與 B 組株高比 C 組分別增加了 8 32 與 1 23 在日照 時(shí)間等長(zhǎng)情況下 B 2 1 的 LED 光源可促進(jìn)生 菜的伸 長(zhǎng) A 組 與 B 組 株 莖 比 C 組 分 別 增 加 了 33 33 與 1 58 在日照時(shí)間等長(zhǎng)情況下 B 2 1 的 LED 光源可促進(jìn)生菜的莖的增長(zhǎng) A 組與 B 組 葉片數(shù)比 C 組分別增加了 34 58 與 8 54 在日照 時(shí)間等長(zhǎng)情況下 B 2 1 的 LED 光源可促進(jìn)生 菜的葉片數(shù)的增加 A 組與 B 組最大葉高比 C 組分別 增加了 8 32 與 1 23 A 組與 B 組最大葉寬分別比 162 2022 年 7 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 7 期 C 組增 加了 5 11 與 1 23 在日照時(shí)間等長(zhǎng)情況 下 B 2 1 的 LED 光源可促進(jìn)生菜的葉寬的增 長(zhǎng) 圖 15 為 A B C3 組對(duì)生菜進(jìn)行 15 天的處理后 其株高 株莖 葉片數(shù) 最大葉高 最大葉寬的顯著圖 表 3 不同 光處理 15 天后生菜生長(zhǎng)指標(biāo)比較 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 Table 3 Comparison of lettuce growth indexes after 15 days of different light treatments mean standard deviation 組別 株高 cm 株莖 cm 葉片數(shù) 片 最大葉高 cm 最大葉寬 cm 葉綠素含量 SPAD A 組 7 03 0 53a 0 84 0 15a 6 46 1 2a 7 03 0 53a 5 97 0 19a 31 39 2 43a B 組 6 57 0 26b 0 64 0 06b 5 21 0 87b 6 57 0 26b 5 61 0 21b 28 80 2 06b C 組 6 49 0 19b 0 63 0 06b 4 80 0 65b 6 49 0 19b 5 68 0 04b 26 58 1 66c 注 同 一 行小寫(xiě)字母表示處理間在 0 05 水平上的差異顯著性 圖 15 A B C3 組 對(duì) 生菜株高 株莖 葉片數(shù) 最大葉高 最大葉寬 葉綠素含量的影響 Fig 15 The effects of three groups A B and C on lettuce plant height stems number of leaves maximum leaf height maximum leaf width and chlorophyll content 3 2 不同光質(zhì)對(duì)生菜生理生化的影響 由 表 3 可 以看出 A 組與 B 組葉綠素含量比 C 組 分別增加了 18 09 與 8 35 在日照時(shí)間等長(zhǎng)情況 下 B 2 1 的 LED 光源可提高生菜的葉綠素含 量 B 2 1 的 LED 光源 A 組葉綠素含量與 C 組 對(duì)照 相比十分顯著 溫室太陽(yáng)光 B 組比 C 組 對(duì) 照 相比較為顯著 4 討 論 與結(jié)論 1 光是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基本環(huán)境因素 不 僅 是光 合作用的基本能源 而且是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要調(diào)節(jié) 因子 18 很 多 研究證實(shí) 紅藍(lán)光補(bǔ)光燈比熒光燈或白 光燈的補(bǔ)光效果好 更能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和有機(jī) 化學(xué)物成分的積累 1 4 6 17 2 試 驗(yàn) 表明 溫室太陽(yáng)光下生菜的綜合指標(biāo)要比 室外太陽(yáng)光下的綜合指標(biāo)要強(qiáng) 尤其是在葉綠素含量 上更加顯著 紅藍(lán)比為 2 1 的 LED 特定光源 在同等 10h 天的光照時(shí)長(zhǎng)下 其生菜的產(chǎn)量和品質(zhì)最佳 尤 其是在葉綠素含量上更甚 設(shè)計(jì)了紅藍(lán)比為 2 1 與紅藍(lán)比為 4 1 的 LED 特定光源 并通過(guò)生菜種植進(jìn)行了試驗(yàn) 結(jié)果表明 紅 藍(lán)比為 2 1 的特定光譜更能促進(jìn)生菜株高 株莖 葉 片數(shù) 最大葉高及最大葉寬的生長(zhǎng) 增加葉綠素含量 的積累 但是 對(duì)于水培種植過(guò)程中其他條件 如光 照強(qiáng)度 環(huán)境溫度 水 液溫 通氣量 pH 值 EC 等 均是目標(biāo)作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的關(guān)鍵條件 這些影響因 素都需要進(jìn)一步的研究 參考文獻(xiàn) 1 崔 世 鋼 陳苗 張永立 等 基于 LED 光源水培生菜最佳 光配方的篩選 J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020 48 16 152 155 2 郭祥 雨 薛新宇 路軍靈 等 我國(guó)植物工廠智能化裝備 研究現(xiàn)狀與展望 J 中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào) 2020 41 9 162 169 3 WANG Y ZHANG H ZHAO B et al Improved growth of Artemisia annua L hairy roots and artemisinin production under red light conditions J Biotechnology letters 2001 23 1971 1973 4 王 君 紅藍(lán)光下不同光 強(qiáng)和光質(zhì)配比對(duì)生菜光合能力影 響機(jī)理 D 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2016 5 石平平 趙眾 LED 全光譜植物工廠的關(guān)鍵技術(shù)研究 J 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊 2019 27 33 46 262 2022 年 7 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 7 期 6 馮 漢 青 焦青松 田武英 等 不同強(qiáng)度的紅光和藍(lán)光下 菜豆葉片的熒光特性 J 廣西植物 2015 35 3 338 342 365 7 H EN NDEZ C KUBOTA Physiological responses of cu cumber seedlings under different blue and red photon flux ra tios using LEDs J Environmental and experimental botany 2016 121 8 ZHANG YA TING ZHANG YU QI YANG QI CHANG et al Overhead supplemental far red light stim ulates tomato growth under intra canopy lighting with LEDs J Journal of integrative agriculture 2019 18 1 62 69 9 JANMAL J SHANDIZ E esponse of tomato and pepper transplants to light spectra provided by light emitting diodes J International journal of vegetable science 2013 19 2 138 149 10 何 蔚 陳 丹艷 胡曉婷 等 不同光周期與光質(zhì)配比對(duì)番 茄植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響 J 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2018 27 4 562 570 11 周 成 波 劉文科 查凌雁 等 LED 紅藍(lán)光強(qiáng)對(duì)水培生菜 生長(zhǎng)以及有機(jī)碳和自毒物質(zhì)分泌的影響 J 植物生理 學(xué)報(bào) 2019 55 4 466 474 12 嚴(yán) 宗 山 張想平 王蕾 等 不同光強(qiáng)和光質(zhì)對(duì)管道水培 生菜生長(zhǎng)發(fā)育的影響 J 北方園藝 2020 21 15 20 13 張 玉 彬 劉文科 楊其長(zhǎng) 等 采收前 LED 紅藍(lán)光連續(xù)照 射對(duì)水培生菜品質(zhì)的提升作用 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象 2020 41 7 436 445 14 GOTO E Plant production in a closed plant factory with ar tificial lighting J Acta horticulturae 2012 956 1 37 49 15 STUTTE G W EDNEY S SKE ITT T Photoregulation of bioprotectant content of red leaf lettuce with light emit ting diodes J Hortscience a publication of the American society for horticultural science 2009 44 1 79 82 16 GILIBE TO L PE OTTA G PALLA A P et al Manip ulation of the blue light photoreceptor cryptochrome 2 in to mato affects vegetative development flowering time and fruit antioxidant content J Plant physiology 2005 137 1 199 208 17 XIAO lI CHEN Growth and nutritional properties of let tuce affected by mixed irradiation of white and supplemental light provided by light emitting diode J Scientia horti culturae 2016 200 111 118 18 許 大 全 高偉 阮軍 光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 J 植物生理學(xué)報(bào) 2015 51 8 1217 1234 Development and Experimental esearch of LED Spectroscopic Light Source for Special Agricultural Use Zhang Hongrui 1 Zhao uiming 1 Cao Chunqing 2 Sun Lei 1 Fan Xiaofei 1 Suo Xuesong 1 1 College of Mechanical and Electrical Engineering Hebei Agricultural University Baoding 071000 China 2 School of Software Shanxi Agricultural University Taigu 030800 China Abstract This article designs a specific spectrum of LED light source to provide the required light environment for plant growth development flowering and fruiting in the plant factory The LED specific spectrum light source adopts dual control switches BLOOM and VEG to control the on and off of different bands of lamp beads thereby regulating the spectrum required for plant growth The spectral ratio of the switch VEG is red blue white infrared 36 18 5 1 to achieve the ratio of red blue 2 1 the spectral ratio of the switch BLOOM is red blue white infrared 40 10 9 1 to achieve the ratio of red blue 4 1 The experimental study used lettuce American big fast growth as the test ma terial and used the vegetable nutrient solution formula of South China Agricultural University to uniformly carry out soil less cultivation and hydroponic cultivation Through three sets of different spectral conditions outdoor sunlight con trol greenhouse sunlight greenhouse LED light source with a ratio of red and blue of 2 to 1 was used for lettuce seed lings irradiation experiments to study the effects of different spectra on the growth quality and chlorophyll content of let tuce The results showed that the parameters of lettuce plant height stems number of leaves maximum leaf height maximum leaf width and chlorophyll content cultivated by greenhouse LED were significantly higher than those of outdoor sunlight and greenhouse sunlight Key words LED light source spectrum hydroponics lettuce 362 2022 年 7 月 農(nóng) 機(jī) 化 研 究 第 7 期