人工光植物工厂特殊光照模式及其应用策略

LED光源可调制光谱和光环境,实现了动态光照过程的智能控制,极大地丰富了人工光植物工厂光照的内涵,通过LED光照属性特征的调控实现了一些特殊光照模式的应用,比如连续光照、交替光照、间歇光照。通过三种特殊光照模式属性特征的筛选优化,建立合理的光照模式应用策略被认为可大幅度提高人工光植物工厂的生产效率和植物生产力,达到优质高产高效的生产应用目标的重要手段。本文系统总结了国内外有关连续光照、交替光照、间歇光照的概念及其应用策略,以提高人工光植物工厂的植物生产力。     

植物工厂立体照明及其应用策略

人工光植物工厂可采用LED照明和无土栽培技术生产绝大多数农作物种类,包括低矮(叶菜、根菜等)和高大植株种类(工业大麻、甘草等)。人工光植物工厂通常采用传统的顶部光照的生产模式,但由于照射灯具及其照射方位固定单一,植物冠层截获的光照强度和光质固定(仅随植株大小或株龄变化),而且冠层上部叶片必然遮挡过滤来自上方的光辐射。经冠层上层叶片充分过滤吸收后,冠层下方叶片的光照强度的锐减,导致叶片光照不足,易衰老,削减了植株光合效率和高产潜力。针对上述问题作者提出了LED立体照明的观点。本文重点阐述了立体照明的定义、内涵和生物学原理,并以工业大麻为例提出了立体照明的应用策略。     

LED植物照明产业的发展现状与趋势

正光是植物生长发育的基本环境因素。光照不仅通过光合作用供应植物生长所需的能量,还是植物生长发育的重要调控因子。通过人工光补充或全人工光照射植物,可以促进植物生长,提高产量,改善产品形态、色泽,提升功能成分等,还可以减少病虫害的发生。人工光源技术在植物照明领域的应用越来越广泛,LED以其光效高、发热低、体积小、寿命长等诸多优点,在植物照明领域应用的优势明显,植物照明灯也将逐渐以LED照明灯具为主。1 LED植物照明产业的发展现状1)植物照明封装。在植物照明封装领域,封装器件     

植物工厂LED照明应用的几点思考

植物工厂LED照明是设施农业照明研究的前沿和重要内容,是设施园艺LED照明光生物学和应用策略研究的重要途径和应用重点方向。从科学认知和科学发展的角度,通过阐述作物LED红蓝光栽培的充要性原理、LED光源植物工厂水培蔬菜的品质优势、LED植物工厂绿光应用策略、LED连续光照应用策略等问题,论证了植物工厂生产的科学技术基础和潜力优势,以推进植物工厂LED照明研发和产业发展,促进跨界交融与协同创新。     

LED短时强光照射提升植物工厂叶菜品质的应用策略

人工光植物工厂可采用LED照明和无土栽培技术生产绝大多数农作物种类,其中叶菜是最重要、应用最广泛的农作物种类。叶菜因受无土栽培营养液硝态氮供给浓度高、LED光照强度较低等因素的影响造成蔬菜可食部分硝酸盐累积、维生素和糖类含量低,综合营养品质偏低,是亟需解决的问题。如何通过投入较小的电能消耗利用光照调控短时间内获得较高营养品质的蔬菜产品是国内外人工光植物工厂领域的研究热点。强光照射可通过强化植物光合作用,诱导产生氧化胁迫等方式消除硝酸盐累积,增加维生素和糖类合成,提高酚酸、类黄酮和花青素等抗氧化物质的含量水平,是一种快速提升人工光植物工厂鲜食蔬菜品质的有效方法。本文提出了短时强光照射提升人工光植物工厂叶菜品质的策略,包括全生育期和采收前应用方法,并总结了研究进展和技术参数。     

稀土LED植物补光灯在设施农业上的应用

人工光源在设施农业上的应用一改往日作物种植过程中单纯依靠自然光源的窘境。不同植物种类和生长阶段对光源的需求不尽相同,本文通过分析现有研究及应用试验,对不同生育时期常见经济作物在补光前后植物生理生态特征进行了对比。结果显示,LED植物补光灯在设施农业上的应用有利于培育优苗壮苗,提升蔬菜水果品质;利用补光灯产生的光环境的动态控制管理技术将会是日后植物工厂研究领域的一大热点。     

设施园艺LED光源设计与应用策略探讨

为应对连阴天、雾霾等恶劣天气导致的弱光寡照逆境,设施园艺趋向采纳新型半导体节能固态光源,即LED光源装备进行应对,以保障设施作物高产稳产。本文依据LED光源光电特性,基于园艺设施类型内的光环境特征,提出了针对塑料大棚、日光温室、连栋温室和植物工厂专用的LED光源的设计和智能应用策略。     

LED智能植物工厂光配方构建与应用

植物工厂是设施园艺发展的高级阶段和必然趋势,LED智能植物工厂是植物工厂的发展方向。基于光配方的植物工厂光环境动态管理水平高低决定着LED智能植物工厂运行效率(高产、优质和节能)的高低,智能光环境管理是植物工厂核心关键技术。本文综述了LED智能植物工厂光配方概念、内在参数及其构建方法,强调了LED智能植物工厂光环境调控模式。在今后很长时期内,光环境的动态管控技术装备研究将一直是LED智能植物工厂领域的研究热点。     

植物工厂LED光源与光环境智能控制策略

简述了植物工厂的定义、优势、本质技术特征和产生的技术基础,提出了LED光源在植物工厂中应用的优势及能耗削减的必要性,强调指出：基于植物光环境需求特性,建立光照配方（ Lighting recipe , LR）和制定光环境控制策略（ Light environment control strategy , LECS）,是保证优质高产前提下实现光能最大利用效率,削减能耗的有效方法。     

植物生长用高强度气体放电灯（下）

2．4LED（Light Emitting Diode）LED是近几年迅速发展的新型光源。目前LED应用于植物生长照明仍处于初期研究阶段,但LED本身独特的优势如极低的能量消耗、极长的使用寿命、较低的热量释放以及针对植物光合作用波长可专门设计光输出等,使得LED光源被认为是适用于植物生长照明最有前景的光源。     

LED光质对于生菜生长的影响

为了研究不同红蓝光质配比的LED光源对生菜生长的影响,本文设置红(R)、蓝(B)光质比分别为R∶B=4∶1,R∶B=1∶3,R∶B=1∶4,R∶B=2∶1的四组光源,并以白光LED照射为对照组,在光周期,光照强度的相同的情况下照射生菜,探究不同光质对于生菜子叶、真叶、株高的影响并进行分析,分析结果表明对生菜生长最有利的光质是R∶B=4∶1。该研究可应用于植物工厂领域,提高生产效率。     

多通道光合有效辐射传感器

光合有效辐射传感器可测量可见光波段400nm~700nm的光量子流密度,不能准确区分LED组合光源的各种光质比例,已无法满足光生物学研究和植物工厂生产的实际需要。本文提出一种多通道光合有效辐射传感器,通过模拟植物窄带光谱响应的传感器同时测量红光、蓝光光量子流密度,其成本低、便携,适用于应用LED补光的光伏农业大棚和植物工厂应用。大量传感器组网,可以采集植物生长的光配方数据和实现光照智能控制、对规模化的植物工厂光质需求数据积累与降低能耗意义重大。     

关于召开第二届全国植物工厂高效生产与产业发展高层论坛的通知(第二轮)

正各有关单位:LED光源智能植物工厂是设施园艺发展的高级阶段和必然趋势,是颠覆性的土地利用方式和农作方式,在安全洁净植物产品工厂化生产、发展家庭园艺和城市农业等方面具有重大应用前景,是解决传统农业资源环境问题,保障食物(蔬菜等高附加值植物)安全上有着不可或缺的作用。LED光源智能植物工厂发展是设施园艺发展的必然趋势,受多元背景驱动,发展前景诱人,整体市场规模达1000亿元以上,其产业发展对实现我国     

植物工厂中光照效率提升途径简述

介绍了人工光植物工厂内的能量转换概况,指出了植物工厂中影响人工照明效率的主要因素,基于植物光合作用对光照的需求,从光源的光合有效辐射效率、植物冠层光能截获率、植物叶片的光吸收率方面阐述了改善光照效率的基本途径。     

《中国照明电器》“植物工厂照明专辑”征文通知

<正>植物工厂被认为是农业现代化进程中吸收应用高新技术成果最具活力和潜力的领域之一,可用于蔬菜、苗木(蔬菜苗、水稻、烟草等)、中草药等的规模化高效生产。近年来,我国政府对植物工厂的发展极为重视,除已建立和正在运行的约40多个植物工厂(主要是科研单位和高等院校的)外,目前全国很多大型国企和民企都在各级政府的大力支持下筹划建立植物工厂。智能化人工光源及其光环境调控对植物工厂的生产效率起到决定性作用。随着生     

关于召开第二届全国植物工厂高效生产与产业发展高层论坛的通知(第一轮)

正各有关单位:LED光源智能植物工厂是设施园艺发展的高级阶段和必然趋势,是颠覆性的土地利用方式和农作方式,在安全洁净植物产品工厂化生产、发展家庭园艺和城市农业等方面具有重大应用前景,是解决传统农业资源环境问题,保障食物(蔬菜等高附加值植物)安全上有着不可或缺的作用。LED光源智能植物工厂发展是设施园艺发展的必然趋势,受多元背景驱动,发展前景诱人,整体市场规模达1000亿元以上,其产业发展对实现我国     

多通道光量子传感器的设计与应用

对植物生长的光环境的测量是LED植物工厂等都市农业研发和生产的基础。目前,人工光源植物照明多使用蓝光、红光、远红光等单色LED,而光合有效辐射(PAR)光量子传感器测量400~700 nm波段的光量子通量密度,无法同时测量这几种单色LED的光量子通量密度,因而无法实现光质比的实时测量及与其他系统的反馈控制,为此我们提出一种多通道光量子传感器来解决该问题。我们阐述了该传感器的设计原理及结构;推导出不同通道的标定系数表达式,随后应用基于DMX512协议的控制器搭建标定装置,并以红光通道与蓝光通道为例对文章所设计传感器定标,结果表明该传感器拥有很好的线性响应度;最后利用该传感器设计了一套能够控制总光量子通量密度及光质比的智能光环境控制系统。     

人工光在植物工厂中的应用

人工光在植物工厂中的应用集中在光生物学和光化学两个领域。补光和人工光环境调控分别适用于太阳光植物工厂和人工光植物工厂的光生物学管控的方式,光催化技术则是用于植物工厂营养液微生物和自毒物质去除的光化学应用方式。本文综述了人工光植物工厂和太阳光植物工厂中人工光的应用领域、调控方式、调控目标与研究进展。     

面向无土栽培的LED灯板制作和特性研究

植物生长灯是目前精准农业和人工光合作用的研究热点问题。研制人工光源、改进植物生长环境是植物工厂发展的一个至关重要的环节。本文从LED光源设计出发,设计了适合绿色叶菜植物生长的LED照明灯板,并结合植物光合作用光谱分析手段,改进了LED灯板配光比,经过两轮实验,获得7∶1的红蓝光强比是适合油麦菜培育的配光方式。     

LED光源在医学中的应用

发光二极管(LED)作为一种新型的医用光源,由于其独有的特点,引起了各方的广泛关注和深入研究。该文分别对医用照明、医学诊断、医学治疗领域进行了分析,并对LED光源应用于医学治疗进行了重点研究,从多方面简单比较了LED光疗法与传统激光光源疗法,突出了LED光疗的优势。LED光源疗法将在医学领域有广阔的应用,在产品商业化上也会有较大的发展。