光是植物生长发育的基本因素之一。光质对植物的生长、形态建成、光合作用、物质代谢以及基因表达均有调控作用。
通过光质调节,控制植株形态建成和生长发育是设施栽培领域的一项重要技术。
作为第四代新型照明光源,LED具有节能环保、安全可靠、使用寿命长、响应时间短、体积小、重量轻、发热量少、易于分散或组合控制等许多不同于其他电光源的重要特点。
传统植物设施栽培中使用的光源一般是荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯和白炽灯。
这些光源是依据人眼对光的适应性所选择的,其光谱有很多不必要的波长,对植物生长的促进作用少。
而随着光电技术革新和生产成本下降,LED因具备以下卓越性能成为植物设施栽培领域的重要光源；
光谱性能好,可按照需要组合获得纯正单色光与复合光谱,其波谱宽度小于±30nm,波长正好与植物光合成和光形态建成的光谱范围吻合；
光能有效利用率可达80%~90%,并能对不同光质和发光强度实现单独控制；
作为冷光源,可以近距离地照射植物,大大提高空间的利用效率,可用于多层栽培立体组合系统,实现了低热负荷和生产空间小型化；
此外,LED耐冲击,不易破碎,不含汞,无污染,废弃物可回收利用,使用寿命是普通光源的数十倍,特强的耐用性也降低了运行成本。
由于这些显著的特征,LED十分适合应用于可控设施环境中的植物栽培,如植物组织培养、设施园艺和闭锁式植物工厂以及航天生态生保系统等。
LED应用于植物组织培养的研究
在植物组织培养中,光合光量子通量密度、光照周期和光谱分布对植物的光合作用和形态建成起重要作用。
植物组培主要依靠电光源,传统电光源对植物的生物能效极低、发热量大,光照用电约占整个电费成本的65%,是植物组织培养中最高的非人力成本之一。
因此在植物组织培养中采用LED提供照明,调控光质和PPFD,不仅能够调控组培植物的生长发育和形态建成、缩短培养周期、提高品质,而且能够大大减少能耗,降低成本。
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