LED植物生長補光燈在遼寧省茄果類蔬菜生產上的應用

付 明

（遼寧省農業技術推廣總站，遼寧 沈陽 110031）

據《2017年遼寧省統計年鑒》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光二極管（Light-emitting diode），是利用同體半導體芯片作為發光材料，當兩端加上正向電壓，半導體中的載流子發生復合，放出過剩的能量而引起光子發射產生可見光。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]，是提高蔬菜產量和品質的有效途徑之一。

1 LED植物生長補光燈的優勢

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。根據生產實際需求，結合投入的性價比，生產中常選用LED類型的補光燈。

1.1 投入產出比高

據研究，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育，每667 m2增產20.9%，提早開花，縮短生育期，使產品提早上市6 d，每667 m2凈增產值23.5%，經濟效益顯著提高，是溫室番茄栽培的一項增產技術，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濟效益。

1.2 節能環保

目前，生產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燈在節能環保方面表現出較強的優勢。

1.3 紅藍光組合提升作物產量和品質

有研究發現，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，此季節光照長度相對較短，且陰、雨、雪、霧、霾天氣頻繁出現，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，可有效提升蔬菜產量。

2 LED燈在遼寧省的應用現狀

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模和范圍較小，主要集中在示范園區，其中大多數是政府扶持項目，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；三是補光燈的生產廠家、種類繁多，菜農怕選購不到優質補光燈；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，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范》標準[9]進行操作。

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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、開關控制不良等現象，如出現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

常規日光溫室蔬菜生產，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

日光溫室冬季生產過程中，棚室內溫度高、濕度大，環境相對復雜，開關、電源線、燈具等設備腐蝕、損壞現象較容易發生；因此在生產過程中要安排人員定期進行巡查，如發現損壞及時進行維修保養，若有嚴重損壞，無法維修，要及時進行更換，以確保安全生產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，以備繼續使用。

3.7 注意事項

日光溫室冬季生產，補光燈、線路、開關等設備易遭腐蝕，且冬季棚室外干燥、低溫，較容易發生火災；所以，在冬季日光溫室蔬菜生產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認證產品。器材安裝時要聘請專業技術人員布線、安裝，嚴格遵循《住宅建筑電氣設計規范》標準[9]，杜絕危險事件發生。

3.7.2 定期排查隱患

日光溫室生產季時，棚內的溫濕度較高，而且時常噴施具有腐蝕、揮發性的肥、藥，這些嚴重影響到電器的使用壽命。在實際生產中，要組織專人定期檢查電器設備的使用狀態，如有危險現象發生，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，容易發生火災、漏電等事故。在正常日光溫室生產作業時，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。