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温室的人工光系统,我推荐这三种光源。

文章出处:来源百度搜索       发表时间:2018/4/19 9:19:09 

利用温室种植蔬菜,我们可以精确控制水、二氧化碳、温度、湿度和植物营养供应,同样的,我们也能精确控制光,控制光用的是人工光系统。植物有几种能够吸收光能和提供植物光合作用的植物色素,但主要的植物色素是叶绿素。本文将介绍叶绿素对什么光谱吸收和利用的最好,并推荐三种光源。

如图 1 中所示,植物叶片含有 2 种叶绿素——叶绿素 a和叶绿素 b。在红光和蓝光区域都有吸收峰,黄色光谱 / 绿色光谱能够被其他的诸如胡萝卜素的植物色素 所吸收,其他光没有被吸收而被叶片反射(这赋予了植物绿色),可以看到该光谱超过50%的成分被反射掉或者利用不足。

图1 光合作用的吸收光谱

图 2 显示了整个 PAR 光谱范围的植物吸收过程。由图 2可知,绿色 / 黄色边界的吸收低到了30%, 并且从620 nm(红色边界)到 520 nm(蓝色 / 绿色边界)吸收率完全低于 50%。 除了叶绿素之外,还有其他的色素可以吸收和利用这些光谱,但是他们通常位于叶片底部并且效率要低得多。

图2 植物吸收峰和PAR曲线

人工光系统的光源种类介绍

高压钠灯

图 3 所示的是在商业玻璃温室中最流行的600 W 和1000 W 农用钠灯的光谱图。高压钠灯在种植作物的温室大棚中应用的效果非常好,因为高压钠灯有非常高的光输出。例如,飞利浦 1000 W 的高压钠灯能够达到超过 15 万流明的光输出和超过2100 μmol/(m 2 ·s)的 PPFD,并且输出维持率也非常好,在使用 10000 h 的情况下,仍然能够保证超过 95%的输出特性。但是高压钠灯也存在一些缺点,如随着功率的增加热量大幅度增加,蓝色光谱成分较少等。

图3 典型农用钠灯光谱图

陶瓷金卤灯(CMH)

图 4 所示的是温室中典型的陶瓷金卤灯的光谱。与钠灯相比陶瓷金卤灯有更多的蓝光成分。在过去的几年中,陶瓷金卤灯被成功应用于植株生长阶段,能够达到很 高的 PAR 值输出[超过1.7 μmol/(m2 ·s)] 。 陶瓷金卤灯在温室中应用的缺点也相对明显,如功率密度偏低、产生的热量太高等。

图4 温室中典型的陶瓷金卤灯光谱

发光二极管(LED)

图 5 所示的是在温室中应用于顶端补光和株间补光典型的LED光源的光谱。与高压钠灯和金卤灯相比,LED能够简单的选择不同波长的光(色温)。这就意味着LED 能 够通过设计配比出不同的光谱,可以满足植物在不同生长阶段所需要的特殊光谱需求。

图5 顶端和株间补光使用的LED光源

“白光”LED 本身是不可能存在的。白光 LED 通过2 种形式“封装”出来,第一种也是最少见的一种,是将红、绿和蓝3 种颜色的LED芯片混合在一起从而产生的白色。但是由于绿色LED 价格昂贵并且效率很低,所以最常见的白光 LED 是由蓝色 LED芯片和涂有荧光粉的透镜所组成,是使用蓝色 LED 发出的蓝光来激发荧光粉。对于植物生长的最优设计是被称为混合光谱的方法。混合光谱如图 5所示。LED灯具的光谱可以根据作物的实际需求使用不同颜色的LED混合而成,使用混合光谱的LED 是十分高效的。而混合光谱 LED 也有它的缺点,如与高压钠灯和陶瓷金卤灯相比功率密度太低,没有辐射热等。

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摘自:《人工光系统在现代化玻璃温室中的应用研究》


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