LED补光灯在设施园艺中的应用与对作物生长的影响

　　LED补光灯在设施园艺中的应用与对作物生长的影响，设施园艺的设施类型主要包括塑料大棚、日光温室、连栋温室和植物工厂等，由于设施建筑在一定程度上遮挡了自然光源，导致室内光线不足，进而造成作物减产和品质降低。因此，补光灯在设施作物的优质高产上起到了不可或缺的作用，但也成为设施内能耗和运行成本增加的主要因素。

　　长期以来，在设施园艺领域使用的人工光源主要有高压钠灯、荧光灯、金属卤素灯、白炽灯等，突出缺点是产热高、能耗大、运行费用高。新一代照明光源发光二极管（Light－Emitting Diode，LED）的发展，使低能耗人工光源在设施园艺领域的应用成为可能。LED具有光电转换效率高、使用直流电、体积小、寿命长、耗能低、波长固定、热辐射低、环保等优点，与目前普遍使用的高压钠灯和荧光灯相比，LED不仅光量、光质（ 各种波段光的比例等） 可以根据植物生长的需要精确调整，并因其冷光性可近距离照射植物， 从而使栽培层数和空间利用率提高，实现传统光源无法替代的节能、环保和空间高效利用等功能。基于这些优点，LED被成功应用于设施园艺照明、可控环境基础研究、植物组织培养、植物工厂化育苗及航天生态系统等。近年来，LED补光灯的性能不断提高、价格逐渐下降以及各类特定波长的产品逐渐被开发，其在农业与生物领域的应用范围将会更加广阔。

　　该文综述了LED在设施园艺领域的研究现状，重点介绍了LED补光灯应用的光生物学基础、LED补光灯对植物光形态建成、营养品质与延缓衰老的影响、光配方的构建与应用等方面的应用，并对LED补光灯技术目前存在的问题与前景进行了分析和展望。

　　LED补光灯对园艺作物生长的影响

　　光对植物生长发育的调节作用包括种子萌发、茎的伸长、叶和根的发育、向光性、叶绿素的合成与分解及花的诱导等。设施内的光照环境要素包括光照强度、光照周期和光谱分布，采用人工补光的方式，可以对其要素进行调节而不受天气条件的限制。

　　植物对光具有选择性吸收的特性，由不同的光受体感知光信号，目前发现植物体内至少有三类光受体，光敏素（吸收红光和远红光）、隐花色素（吸收蓝光和近紫外光）和紫外光受体（UV－A和UV－B）。采用特定波长光源来照射作物，可提高植物的光合作用效率，使其光形态建成加快，从而促进植物的生长发育。植物光合作用主要是利用红橙光（610～720 nm）和蓝紫光（400～510nm）。利用LED技术，能够辐射出符合叶绿素最强吸收区波段的单色光（如波峰为660nm的红光、波峰为450nm的蓝光等），光谱域宽仅为±20 nm。目前认为，红橙光会使植物的发育显著加速，促进干物质的积累，鳞茎、块根、叶球以及其他植物器官的形成，引起植物较早开花、结实，在植物增色中起着主导作用；蓝、紫光能够控制植物叶片向光性，促进气孔开放及叶绿体运动，抑制茎伸长，防止植物徒长，还可延迟植物开花，促进营养器官的生长；红蓝光LED 组合后可弥补两者单色光的不足，形成与作物光合作用和形态建成基本吻合的光谱吸收峰值，光能利用率可达80％～90％，节能效果显著。

　　设施园艺中配备LED补光灯可达到非常显著的增产效果。有研究表明，300 μmol／（m2·s）LED灯带和LED灯管12h（8：00～20：00）补光下的樱桃番茄的挂果数、总产量和单果重都显著提高， 其中LED灯带补光分别提高了42．67％、66．89％和16．97％，LED灯管补光分别提高了48．91％、94．86％和30．86％。全生育期LED灯补光［红蓝光质比为3：2，光强为300 μmol／（m2·s）］ 处理可显著增加节瓜和茄子的单果质量和单位面积产量，节瓜提高了5．3％、15．6％，茄子提高了7．6％、7．8％。通过全生育期LED光质及其强度、时长的时空调配，能够缩短植物生长周期，提高农产品商品性产量、营养品质及形态价值，实现设施园艺作物高效、节能和智能化生产。

　　LED补光灯在蔬菜育苗上的应用

　　LED补光灯光源调控植株形态建成和生长发育是温室栽培领域的一项重要技术。高等植物能通过光敏色素、隐花色素、向光素等光受体系统感应并接受光信号，经胞内信使传导，调控植物组织和器官建成等形态变化。光形态建成是植物依赖光来控制细胞的分化、结构和功能的改变，以及组织和器官的建成，包括对部分种子萌发的影响、促进顶端优势抑制侧芽生长、茎伸长、引起向性运动等。​