LED在植物栽培中的應用 

      光環境是植物生長發育不可缺少的重要物理環境因素之一，通過光質調節，控制植株形態建成是設施栽培領域的一項重要技術。作為第四代新型照明光源，LED具有許多不同于其他電光源的特點（表1），這也使其成為節能環保光源的首選。應用於植物培養領域的LED還表現以下特征：波長類型豐富、正好與植物光合成和光形態建成的光譜範圍吻合；頻譜波寬度半寬窄，可按照需要組合獲得純正單色光與復合光譜，；可以集中特定波長的光均衡地照射作物；不僅可以調節作物開花與結實，而且還能控制株高和植物的營養成分；系統發熱少，占用空間小，可用於多層栽培立體組合系統，實現了低熱負荷和生產空間小型化；此外，其特強的耐用性也降低了運行成本。由於這些顯著的特征，LED十分適合應用於可控設施環境中的植物栽培，如植物組織培養、設施園藝與工廠化育苗和航天生態生保系統等。 

2. LED應用於植物設施栽培的研究近十年來，我國設施園藝面積發展迅速，植物生長的光環境控制照明技術已經引起重視。設施園藝照明技術主要應用於兩個方面：一、在日照量少或日照時間短的時候作為植物光合作用的補充照明；二、作為植物光週期、光形態建成的誘導照明。 

2.1 LED作為植物光合作用補充照明的研究 傳統人工光源產生太多熱量，如採用LED補充照明和水培系統，空氣能夠被循環使用，過多的熱量和水份可以被移除，電能能夠被高效地轉變為有效光合輻射，最終轉化為植物物質。研究表明：採用LED照明，生菜的生長速率、光合速率都提高20%以上，將LED用於植物工廠是可行的。 

 研究發現，與熒光燈相比，混合波長的LED光源能夠顯著促進菠菜、蘿蔔和生菜的生長發育，提高形態指標；能夠使甜菜生物積累量最大，毛根中甜菜素積累最顯著，並在毛根中產生最高的糖分和澱粉積累。 

 與金屬鹵化燈相比，生長在符合波長LED下的胡椒、紫甦植株，其莖、葉的解剖學形態發生顯著的變化，並且隨着光密度提高，植株的光合速率提高。復合波長的LED可引起萬壽菊和鼠尾草兩種植物的氣孔數目增多。 

2.2 LED作為植物光週期、光形態建成的誘導照明特定波長的LED可影響植物的開花時間、品質和花期持續時間。某些波長的LED能夠提高植物的花芽數和開花數；某些波長的LED能夠降低成花反應，調控了花梗長度和花期，有利於切花生產和上市。由此可見通過LED調控可以調控植物的開花和隨後的生長。 

2.3 LED應用於航天生態生保系統的研究 建立受控生態生保系統(Controlled Ecological Life Support System,CELSS)是解決長期載人航天生命保障問題的根本途徑，高等植物的栽培是CELSS的重要元件，其關鍵之一光照。基於空間環境的特殊要求，空間高等植物栽培中使用的光源必須具有發光效率高、輸出的光波適合於植物光合作用和形態建成、體積小、重量輕、壽命長、高安全可靠性記錄和無環境污染等特點。與冷白熒光燈、高壓鈉燈和金屬鹵素燈等其它光源相比較，LED更能有效地將光能轉化成光合有效輻射；此外,它具有壽命長、體積小、重量輕和呈固態等特點，因此，近年來在地面和空間植物栽培中倍受重視。研究表明LED照明系統能提供光譜能量分布均勻的照明，其電能轉換為植物所需光的效率超過金鹵燈的520倍。 

3  LED應用於植物設施栽培的前景分析LED以其固有的優越性正吸引着世界的目光。特別在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，由於LED光源具有發光效率高、使用壽命長、安全可靠，環保節能等特性，使LED在照明市場的前景更備受全球矚目。 在傳統農業生產中一般使用普通電光源補充光照和應用不同覆蓋材料等農業技術措施，如採用單色熒光燈或彩色塑料薄膜，改變光環境以調控設施栽培環境中植物的生長發育。但這些措施存在着不同程度的問題，如缺乏對具體光譜成分的分析導致光質處理不純，光強不一致、接近甚至或低於植物的光補償點，照射光源能效低等。LED在植物設施栽培環境中的大量應用研究結果表明，LED能夠解決這些難題，特別適合應用於人工光控制型植物設施栽培環境。