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        LED植物生長補光燈在遼寧省茄果類蔬菜生產(chǎn)上的應用

        2018-08-14 03:47:20
        蔬菜 2018年8期
        關鍵詞:植物生長生產(chǎn)

        付 明

        (遼寧省農業(yè)技術推廣總站,遼寧 沈陽 110031)

        據(jù)《2017年遼寧省統(tǒng)計年鑒》顯示,2016年全省蔬菜播種面積為46萬hm2,設施蔬菜面積為24萬hm2;2017年全省蔬菜播種面積為50萬hm2[1]。在北方農作物栽培中,使用補光照明是獲得高質量農產(chǎn)品的保證,也可以降低蔬菜的肥料使用量[2]。L E D植物生長補光燈又稱發(fā)光二極管(Light-emitting diode),是利用同體半導體芯片作為發(fā)光材料,當兩端加上正向電壓,半導體中的載流子發(fā)生復合,放出過剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見光。利用植物生長補光燈對日光溫室茄果類蔬菜進行適時補光,能夠有效解決寡照天氣對植株正常生長的影響[3],是提高蔬菜產(chǎn)量和品質的有效途徑之一。

        1 LED植物生長補光燈的優(yōu)勢

        目前市場上出售的植物生長補光燈種類很多,常見的類型有LED燈、高壓鈉燈、熒光燈等。陳培英[4]研究得出,LED植物補光燈的波長非常適合植物生長、開花、結果。市場調研結果表明,同等功率的LED燈和熒光燈對比,單價方面熒光燈稍便宜一些,但LED燈的光照強度大,使用壽命長。LED燈(40 W)有效光照面積約為30 m2,高壓鈉燈(400 W)有效光照面積約為30~40 m2,但高壓鈉燈的價格是LED燈的近10倍。根據(jù)生產(chǎn)實際需求,結合投入的性價比,生產(chǎn)中常選用LED類型的補光燈。

        1.1 投入產(chǎn)出比高

        據(jù)研究,隨著光照強度的增加,茄子株高、莖粗、葉面積的相對生長量顯著增加,坐果率、果實縱徑與橫徑的生長速度均顯著增加[5]。使用植物生長燈在弱光寡照的冬春溫室對番茄進行補光,可以明顯促進番茄的生長發(fā)育,每667 m2增產(chǎn)20.9%,提早開花,縮短生育期,使產(chǎn)品提早上市6 d,每667 m2凈增產(chǎn)值23.5%,經(jīng)濟效益顯著提高,是溫室番茄栽培的一項增產(chǎn)技術,而且設備簡單易操作,投資成本較少,易推廣[6]。實際生產(chǎn)中每667 m2安裝補光燈的費用在3 000元左右,平均1年使用的電費為200元,理論上LED補光燈的使用年限應在10年以上,所以使用LED補光燈平均每年每667 m2增加的費用為500元,而每667 m2番茄增加的產(chǎn)值在15 000元以上,由此可見使用LED補光燈能夠較好地提升經(jīng)濟效益。

        1.2 節(jié)能環(huán)保

        目前,生產(chǎn)上常用的人工補光光源有熒光燈、白熾燈、高壓鈉燈、高壓汞燈等,但這些補光燈均存在光效低、能耗大、熱效應高等缺點[5]。LED燈的平均使用時間為12萬h,40 W的有效光照面積約為30 m2。綜合來看,LED燈在節(jié)能環(huán)保方面表現(xiàn)出較強的優(yōu)勢。

        1.3 紅藍光組合提升作物產(chǎn)量和品質

        有研究發(fā)現(xiàn),不同波長的光線對植物光合作用的影響是不同的。植物光合作用需要的光線波長在400~700 nm,400~500 nm的藍光以及610~720 nm的紅光對光合作用貢獻最大。藍色(470 nm)和紅色(630 nm)的LED,剛好可以提供植物所需的光線;因此,比較理想的選擇就是使用這2種顏色組合的LED作為補光光源[4]。

        1.4 作為植物工廠的補光光源

        LED燈可以作為植物工廠的補光光源[7-8]。日光溫室主要在冬季應用LED植物生長補光燈進行蔬菜生產(chǎn),此季節(jié)光照長度相對較短,且陰、雨、雪、霧、霾天氣頻繁出現(xiàn),每天有效光照時間平均不足6 h,嚴重影響植株正常生長,造成生長緩慢、開花延遲、落花、落果、畸形果等現(xiàn)象。選購通過3C認證的LED補光燈作為補光光源,可有效提升蔬菜產(chǎn)量。

        2 LED燈在遼寧省的應用現(xiàn)狀

        目前遼寧省沈陽、大連、錦州、朝陽等地的日光溫室應用補光燈比較多,但從全省來看使用的規(guī)模和范圍較小,主要集中在示范園區(qū),其中大多數(shù)是政府扶持項目,農戶應用面積仍較少。主要存在問題有:一是推廣力度不夠,菜農未全面了解其功效;二是一次性投入較大,菜農主觀意識上不能夠接受;三是補光燈的生產(chǎn)廠家、種類繁多,菜農怕選購不到優(yōu)質補光燈;四是政府扶持力度較小,菜農購買意識較弱。

        3 LED植物生長補光燈應用技術

        3.1 安裝前準備工作

        為方便后期作業(yè),植物生長補光燈一般在定植前安裝,由于日光溫室內濕度較大,在安裝前一定要切斷電源,防止發(fā)生觸電。在安裝的過程中,開關、電源線、燈頭等安裝、連接方法要嚴格遵守《住宅建筑電氣設計規(guī)范》標準[9]進行操作。

        《西游記之大圣歸來》將傳統(tǒng)的《西游記》故事進行了新的演繹。電影根據(jù)中國傳統(tǒng)神化故事進行拓展和演繹。講述了壓在五行山下五百年的孫悟空被小和尚江流兒解除封印,在冒險之旅中找回初心,完成自我救贖的故事。電影畫風寫實,CG動畫技術十分出色。影片運用了好萊塢式的故事結構,詮釋了一個普通人戰(zhàn)勝自我成長為英雄的心路歷程。

        3.2 確定安置位置

        補光燈安置在日光溫室內距離采光屋面地腳線3.0~3.5 m點位的垂直上方,植物補光燈的光源距離冠層1.5~2.0 m,隨著植物生長,適當調節(jié)安置高度。如果日光溫室跨度<8 m,從一端山墻開始逐一排放,每隔3.5 m安置1盞補光燈,首盞和末盞補光燈距離側墻(山墻)1.5 m。如果日光溫室跨度≥8 m,可適當安裝2排補光燈,或者可以互相交叉、均勻分布安裝補光燈,平均每30 m2安置1盞補光燈。

        3.3 安裝與調試

        補光燈安置之后,及時進行調試,觀察是否有短路、接觸不嚴、燈具不亮、開關控制不良等現(xiàn)象,如出現(xiàn)上述問題要及時切斷電源進行檢修、重新安裝,再次調試,直至正常運行。

        3.4 應用時間

        常規(guī)日光溫室蔬菜生產(chǎn),在正常光照較強的天氣條件下,上午揭開草簾前補光約2 h和下午蓋上草簾后補光約2 h;當遇到陰、雨、雪、霧、霾天氣時(光照度低于20 000 lx),已影響了蔬菜光合作用,就應及時進行補光,保證植株有效光照在10 h以上。結合相關材料和日光溫室冬季生產(chǎn)的實際情況,制定出了不同作物的補光時長(表1)。

        3.5 定期檢修

        日光溫室冬季生產(chǎn)過程中,棚室內溫度高、濕度大,環(huán)境相對復雜,開關、電源線、燈具等設備腐蝕、損壞現(xiàn)象較容易發(fā)生;因此在生產(chǎn)過程中要安排人員定期進行巡查,如發(fā)現(xiàn)損壞及時進行維修保養(yǎng),若有嚴重損壞,無法維修,要及時進行更換,以確保安全生產(chǎn)和植物生長補光燈正常工作。

        表1 常見蔬菜光照時間需求 h

        3.6 拆卸保管

        當越冬生產(chǎn)結束時,及時將植物生長補光燈及相關設備拆卸,并仔細檢查設備使用情況,對有損壞的設備進行維修更換,同時對完好的設備進行清除灰塵、雜物等,之后將整理好的設備裝入收納箱,放置陰涼處,以備繼續(xù)使用。

        3.7 注意事項

        日光溫室冬季生產(chǎn),補光燈、線路、開關等設備易遭腐蝕,且冬季棚室外干燥、低溫,較容易發(fā)生火災;所以,在冬季日光溫室蔬菜生產(chǎn)中使用補光燈要注意以下幾方面事項。

        3.7.1 正確選擇、安裝器材

        通過計算棚內補光燈等電器同時工作所消耗的功率,合理選擇電源線,燈頭、開關等輔助器材要選擇防水的3C認證產(chǎn)品。器材安裝時要聘請專業(yè)技術人員布線、安裝,嚴格遵循《住宅建筑電氣設計規(guī)范》標準[9],杜絕危險事件發(fā)生。

        3.7.2 定期排查隱患

        日光溫室生產(chǎn)季時,棚內的溫濕度較高,而且時常噴施具有腐蝕、揮發(fā)性的肥、藥,這些嚴重影響到電器的使用壽命。在實際生產(chǎn)中,要組織專人定期檢查電器設備的使用狀態(tài),如有危險現(xiàn)象發(fā)生,及時維修、更換。

        3.7.3 按時開、關電源

        不同植物對光照時間的需求不同,茄果類蔬菜一般為10~14 h,光照時間過長或者過短都會影響植物正常生長。同時,長時間開啟補光燈不但造成資源浪費,還存在安全隱患,容易發(fā)生火災、漏電等事故。在正常日光溫室生產(chǎn)作業(yè)時,一定要及時開啟和關閉電源。

        3.7.4 適時調整高度

        植物補光燈的光源距離冠層1.5~2.0 m為最佳安置高度,隨著植株的生長,要及時調整補光燈的高度,直到燈座與鋼筋相吻合。同時隨時整理植株的葉片,使補光燈的光源與植株的葉片保持一定距離,防止燈的熱量燙傷植株。

        3.7.5 及時收納保管

        一般在越冬茬蔬菜收獲后,及時聘請專業(yè)技術人員將補光燈及配套設備拆卸下來,并擦拭干凈,將損壞設備清理出來,集中銷毀,并將完好設備整理到收納箱內,放置于干燥、陰涼處,以備再用。

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