LED光源育苗技術的現狀與應用研究

齊健+善新民

【摘 要】結合當前國際國內人工光源育苗的研究形勢，以衢州基于LED光源建立的育苗綠色工廠為例，研究發現，（1）LED光源綠色育苗的苗種莖根比例協調，干濕重量較高，苗粗壯；（2）大田種植效果明顯，種植成活率高達90%以上，鮮有幼苗徒長現象；（3）較自然光育苗移植后，爬藤速度和結果數量具有明顯優勢。這對當地工廠化設施育苗有借鑒價值。

【關鍵詞】LED光源；育苗技術；現狀與應用

光質和光譜分布對植物光合作用和形態建成具有重要影響，波長400-700nm的部分是植物光合作用主要吸收利用的能量空間，稱為光合作用有效輻射[1]。實踐證明，紅光是植物光合作用的主要能量來源，但是鑒于單純紅光照射并不能提高光合作用效率，甚至會造成植物形態的異常。因此，人工光光源照射多采用紅光藍光配合的方法。大量光譜實驗證明，紅光與藍光適當的配比才能培育出形態健全和生長健康的植物。

近年來，在農業領域廣泛使用的人工光源有高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素燈、白熾燈等。但是，以上幾種光源存在很多缺點，主要表現在：能量消耗較大、運行費用較高等。綜合考慮，研究適合育苗的人工光源，應主要著眼于兩方面：滿足植物生長的光質要求；滿足發光效率較高且能量消耗較少的光源要求。

1 LED光源育苗技術的現狀

LED光源實質是可以發光的半導體，開展LED光源育苗首先要改進LED燈的制造技術，大力開展半導體發光物質的特性和新材料的研究開發勢在必行。近年來，超高亮度的LED光源研制成功，標志著LED光源制造技術和發光特性研究取得了突破性進展，另外，其生產和出售價格較早期有所降低，使得 LED燈被廣泛應用于生產和生活環境照明，其節能效果受到人們的青睞。鑒于LED光源具有發光性質單一、能耗少、發光效率高等特點，在農業育苗和種植領域受到歡迎，國內外學者圍繞LED植物照明應用進行了不懈的探索。

國外研究人員主要從應用LED光源的光質配比、植物生長特性、植物光合速率、植物葉綠素合成和工作機制等方面研究LED光源育苗的優越性，為植物工廠建設和大面積推廣提供參考。例如，Shin等[2]開展了基于紅藍組合LED燈光照甜菜的研究，實驗證明，經適當的紅藍組合LED燈照射的甜菜，其生物形態特征值累積量較大，毛根中糖分和淀粉累積量較高，甜菜素累積量較顯著。Rey等通過研究得出紅光可有效促進根形態建成的結論。

國內也有學者研究了不同光質對經濟作物幼苗生長特性、形態指標、光合作用效率、氣孔導度等的研究，像黃瓜、番茄、草莓、彩色甜辣椒幼苗培育等均有報道。另外，不同光質照射油菜、菠菜、萵苣等葉菜類作物以后，對比研究其作物生長發育特征也有報道。石嶺等通過研究紅藍混合光照射培育河套蜜瓜，得出紅光明顯促進蜜瓜根系生長的結論。李勝等[3]通過不同光照射葡萄幼苗培育的對比研究發現，適合的紅光光強對幼苗根生長等形態特性效果顯著。

2 LED光源育苗技術的應用

2.1 LED光源育苗技術的應用簡介

LED光源育苗技術屬于人工光源利用型育苗技術，是在完全密閉的環境下采用人工光源與營養液組培技術，進行幼苗培育的一種方式，它主要著眼于兩個階段的應用。

一方面，LED光源育苗從光質上來講，它較熒光燈等人工光源，其光譜特性明顯，可以隨意搭配不同的光照環境，可按照植物的需求提供光譜能量。另一方面，LED光源安裝方便且空間占用率小，環保優勢明顯，可以使育苗工廠小型化，因此近年來受到很多農企和大專院校實驗室的青睞。通過人工光源組培育苗獲得同源的基因幼苗，與自然光下培育的幼苗相同，可以移植入大田進行種植，在農業經濟作物領域，林木建設領域得以應用。目前，國外利用LED光源育苗的研究和應用推廣較國內有明顯效果，采用LED光源提供光能進行育苗是未來育苗發展的重要方向。

2.2 LED光源育苗的實例

衢州市中恒農業科技有限公司已建設育苗工廠，主要承接經濟作物的育苗。目前已育有黃瓜苗、西瓜苗、茄子、辣椒等，并將幼苗投入衢州當地的九華、石梁、龍游、常山等地開展大田種植，植株粗壯，效果良好，深受農民青睞。

以LED光源作為主要光源，保證紅藍光的合理配比，育苗廠區按照植物工廠要求配置，保證幼苗生長的溫濕度要求。以黃瓜苗培育為例開展實驗。黃瓜培育至兩葉一心時移植至LED光源育苗區進行實驗，實驗區劃分為： LED育苗室培育黃瓜苗區和自然光照射培育黃瓜苗區，利用光輻照度計測量LED燈源光譜，植物光合速率，胞間二氧化碳濃度等指標。對比分析發現，經過LED光源培育的黃瓜苗優勢明顯。主要表現在：LED光源綠色育苗的苗種莖根比例協調，干濕重量較高，苗粗壯；大田種植效果明顯，種植成活率高達90%以上，鮮有幼苗徒長現象；較自然光育苗移植后，爬藤速度和結果數量具有明顯優勢。這對當地工廠化設施育苗有借鑒價值。

3 LED光源育苗技術應用面臨的問題

3.1 LED光源成本偏高

實際中，推廣育苗工廠社會化建設，不僅依靠LED光源育苗效果的優越性，更加重要的影響因素在于成本。目前，利用LED燈育苗的成本較自然光照射育苗成本較高，這就導致流向市場的種苗成本較高，種苗流向農業市場以后，因為種苗價格問題得不到農民的認可，市場占有率低。衢州市中恒農業科技有限公司前身以LED燈出口加工為主要產業，LED燈作為其主要原材料，因此可以開展大規模育苗工廠實踐，也是當前經濟環境下企業合理轉型的成功案例。

3.2 政府補貼政策缺乏

近年來，國家出臺了很多惠農政策，大大促進了新型農業的發展。但是LED技術應用于農業生產多停留在科研領域，大力推廣開展LED光源育苗存在一定風險性，加之政府在LED光源育苗領域的相關優惠政策較少，鑒于LED燈源成本偏高，育苗工廠技術成本投入較大等現實問題，單靠企業一家之力舉步維艱。因此，政府財政補貼和政策合理落實也是LED光源育苗技術大面積推廣的重要因素。在衢州政府聯合當地農業局、科技局的大力扶持下，衢州市中恒農業科技有限公司得以開展相關育苗實踐，大面積社會推廣該技術政府政策扶持起到關鍵作用。

3.3 科學研究投入不足

開展LED光源用于育苗研究涉及農業、電業、照明等專業領域，涉及面廣，專業知識要求較高，需要多方面研究人才共同投入精力才能有效開展，并大力推廣。目前開展此類研究的人才較少，經費較少，知識補充匱乏，制約了該育苗方式的發展。

【參考文獻】

[1]周晚來，劉文科，聞婧，等.短期連續光照下水培生菜品質指標變化及其關聯性分析[J].中國生態農業學報，2011，19（6）：1319-1323.

[2]Shin K S， Murthy H N， Heo J W， et al. Induction of Betalain Pigmentation in Hairy Roots of Red Beet under Different Radiation Sources[J]. Biologia Plantarum， 2003，47（1）：149-152.

[3]李勝，李唯，楊德龍，等.不同光質對葡萄試管苗根系生長的影響[J].園藝學報， 2005，32（5）：872-874.

[責任編輯：朱麗娜]