LED光调控技术在设施农业中的应用,本文是设施农业有关硕士论文开题报告范文与设施农业和LED光调控技术和应用研究有关专科开题报告范文.
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相比于在自然环境下进行农业生产,在设施农业生产过程中,光照对植物的影响因素更多,但是这些因素往往都是可控的.例如,采用LED光调控技术能够尽可能消除这些影响因素,从而确保植物能够快速生长.
1 对设施农业采用光调控的必要性
光是影响植物生长发育的重要环境因素之一,其不仅给作为一种能量参与植物的光合作用,而且可以作为一种信号源调节植物的生长、分化和代谢.在之前的农作物种植过程中,往往大量使用肥料和农药,使得农作物的生长环境越来越差.再加上受到气候等不确定因素的影响,使得光照逐渐成为制约设施农业发展的重要因素,农作物种植已经无法满足人们高品质的要求.而利用光调控技术来改变各光色的成分占比和光照强度,能够调整植物生长情况,缩短农作物生长周期,同时保障农产品的质量［1］.
2 LED光调控技术在设施农业中的应用
传统农业生产一般采用高压钠灯、荧光灯等进行照明,但是这些光源存在能耗大、效率低下等弊端.LED是直接将电转化为光的发光二极管,有着能耗低、能效高、体积小等特点,现已被广泛应用于设施农业领域.目前,LED在农作物繁育的时候用作温室补光,在植物培育的时候,作为光源来控制农作物生长.LED光源是目前最合适运用到现代农业中的光源.
2.1 在温室补光中的应用
在自然界中,太阳光随着地理位置、海拔高度、四季变化和时间的不同而变化,温室光照度除了与此有关外,还与温室结构、管理措施和材料的透光性等有关.受到上述因素的影响,尤其是在冬季或早春,温室内的光照往往满足不了农作物的生长需求.为了确保给农作物生长提供充足的光照,人工补光成为温室管理过程中必不可少的一环.将LED作为温室补光光源,可以根据气候条件、作物类型等调整LED补光的强度、时间等,而且其结构简单、高度可调等,应用优势显著.通过大量的研究表明,对农作物进行不同强度、光谱、光色等的LED光照处理,能直接影响农作物的生长情况.例如,在温室中栽培番茄,不同的光质会对番茄的生长产生不同的影响,如受到红光和红蓝光混合照射以后,番茄苗木的茎更加粗壮,而在蓝光照射下,番茄的生长高度会明显降低［2］.
2.2 在种苗繁育中的应用
光调控技术运用在种苗繁育中,对于保护和利用种质资源、提高种苗质量等有着非常重要的作用.LED在种苗繁育中的应用主要包括植物组织培养、扦插和嫁接苗的光照研究等.例如,在组织培养过程中,将LED作为供给光源,对其光照强度、光质配比等进行调控,有利于促进植株的生长发育和形态建成,而且能缩短培育周期.目前,国内外专家针对LED光源在植物培苗中的运用进行了广泛的研究,其研究方向包括LED散发不同的单色光对于培苗的影响、红色和蓝色占比不同的情况下对培苗的影响、光质参数不同对培苗的影响［3］.
3 LED光调控技术对设施农作物生长发育调节的复杂性
首先,各种农产品、农作物生长的不同阶段对于光源的需求方式及吸收方式不同,以及农作物对于营养的需求迥异,在人工光照条件下,还需要考虑到光照的偏振性及相干性等因素,从而大大增强了光照的复杂性.其次,植物之间对于光照的需求各异,无法将某一种植物的光使用情况直接复制到另一种植物上,植物对光照的需求需要多次研究论证.最后,LED光对于植物之间的影响出现离散型响应方式.三方面的共同影响会加大其复杂程度,所以在实际应用过程中,需要有针对性地对植物进行光环境的调控,以确保通过最小的投入来获取最大的收益,避免出现采用LED光调控技术对植物生长产生不利影响的现象［4］.
4 LED光调控技术在设施农业中的应用展望
植物光合作用是植物生长的基本条件,在光照不足的时候,通过人工补充光照能够确保植物获取其快速生长所需的能量.LED补光的原理是通过采取光催化来促进植物进行光合作用,以实现对农作物生长的调控.LED 光调控技术运用在设施农业中是对外部条件的控制,依照植物生长所需有针对性地进行补充,以实现农作物增产的目标.最近几年,随着科学技术的快速发展,LED的制造成本和能耗成本也越来越低,其在设施农业中的应用优势愈发明显,未来可能出现根据植物需求而进行自动调节的光照及光谱的LED光调控技术,其光谱、光强都能够实时根据植物的生长情况进行调整,进而降低生产成本.
5 结语
目前,以LED作为设施作物照明主要供给光源的研究方兴未艾,但是,基于LED对设施农作物生长发育调节的复杂性,探索LED影响设施农作物生长发育的光配方及专用灯具的研发尚有很长的路要走.随着科学技术的不断发展,未来LED光调控技术在设施农业生产中将会发挥更大的作用.
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