植物补光用LED荧光粉研究进展

植物的生长需要适宜的光照环境,然而在自然条件下,植物生长面临阳光、温度、水分等诸多不可控问题。为解决传统农业种植中气温光照不稳定的问题,人们开始发展工厂种植,其中植物的工厂种植核心就是人工光源。近年来植物补光技术被越来越广泛地应用,光照对植物生长的影响及人工补光技术的研究也越来越多。本文介绍了LED植物灯的发展历程、现代LED光源作为植物工厂人工光源的优势、LED植物补光灯发光原理、及部分文中所涉及的光学参数;并总结了Eu^(2+)、Eu^(3+)、Mn^(4+)、Cr^(3+)、多离子共掺杂等荧光粉在植物补光技术中的研究现状。最后对以上不同荧光粉在植物补光技术中的优缺点进行了分析,对LED荧光粉在植物补光领域的发展前景进行了展望,为相关科研人员或机构提供了一些有技术价值的参考。

人工光植物工厂水培生菜高效生产关键技术

人工光植物工厂是现代高效农业的一种新的表现形式,植物工厂可人工取代不稳定的农业环境,采用立体栽培模式可充分利用有限空间,精确调控水、光、温、气、肥,提高作物种植效率和作物品质。生菜是国内外植物工厂种植面积较大的一种优质蔬菜。本文利用人工光植物工厂,通过一体式环境水肥智能调控技术、蔬菜工厂环境因子和营养液实时监测与动态精准调控技术,开展生菜周年化生产工作。从生产实际出发,对生菜的品种选择、育苗管理、移栽定植、营养液配置与循环、植物工厂智能化管理和操控等方面对水培生菜的高效栽培生产技术进行总结,以期为植物工厂内水培生菜高品质周年化生产和深液流高效栽培应用提供参考。

将“幻想植物”带入现实——纳米材料功能化的“植物光容器”

随着城市的进一步发展,对土地利用效率的要求提高,我们将植物与纳米功能材料结合,赋予了植物神奇的功能,实现了植物的高效利用。通过对文献方案的优化与植物功能的拓展,我们成功设计出“植物光容器”。这些功能化植物便于展示,绿色安全,具有很强的趣味性。本实验开展梯度科普:对象包括从幼儿园小朋友到高中生、本科生及社会大众等不同知识储备的人群。此外,我们还就公众关心的纳米、纳米粒子等前沿概念进行科学解读。通过生动直观的实验,为青少年埋下科学探究的种子,帮助大众体会化学之美和化学之趣,阐释化学使生活更美好的理念。

植物补光技术对西安地区日光温室番茄生长的影响

为探讨植物补光灯在设施作物栽培上的应用效果,对比日光温室番茄在补光和不补光2种条件下的生长情况,探究补光对西安地区日光温室番茄生长的影响。结果表明,补光后番茄株高、茎粗、叶片数、单株花数均较不补光高。随着补光时间的延长,补光后番茄株高、茎粗、叶片数、单株花数与不补光的差异增加。补光后番茄产量和产值均较不补光高,经济效益显著。利用植物补光灯补光对番茄植株营养生长及产量增加均有促进作用,说明植物补光灯在西安地区设施蔬菜种植中具有一定的推广意义。

基于嵌入式的植物生长补光灯设计

在植物补光过程中,针对单一色源LED灯无法提供充足光源以满足植物特定生长的问题,本研究基于嵌入式设计了一款植物生长补光灯。该补光灯选用STM32单片机作为中心控制模块,可以对检测到的光源信息进行处理,计算补光值,并根据补光值自动选取相适应的驱动电路,实现对补光模块的精准控制。测试结果表明,该设计可实现光质、光强及工作方式的动态调节,操作简单、功耗低、性价比高,能有效实现精准定量补光,应用前景广阔。

重度盐碱地改良措施对土壤特性和不同植物光合、生长的影响

研究了重度盐碱地改良对土壤特征及不同植物光合生长的影响,结果发现:实施不同改良措施后,土壤特性方面发生了显著变化,土壤总孔隙度比对照(盐碱裸地)提高5%～20%;田间持水量比对照提高3%～13%;土壤容重由对照的1.2～1.4g.cm-3降到0.7～1.0g.cm-3;土壤紧实度由对照的2000～2500kPa降低到500～1000kPa;土壤毛细管上升高度和土壤透水速率也高于对照;土壤电导率平均降低了1288μs.cm-1;土壤pH值平均降低1.5左右;浅槽改良和深槽改良后碱解氮分别提高了50%和100%;浅槽改良和深槽改良后土壤CO2浓度达到2500～3500和3000～3500μL.L-1;深槽改良使得土壤深层氧气浓度下降到17%左右。改良后种植的植物光合能力方面也有不同提高,其中甘草、甜玉米和偃柏等经深槽改良处理后比对照提高2.5～12μmol.m-2.s-1。不同植物经过处理后在生物量方面明显提高,其中甜玉米、白菜、萝卜和偃柏等深槽改良处理明显高于其客土覆盖处理,我们的研究表明大规模盐碱地改良后种植品种选择应该因地制宜,综合考虑其土壤特性和植物适应性。

植物补光用蓝绿色荧光粉Li_(2)Ca_(2)Si_(2)O_(7):Eu^(2+)的合成与光谱性能研究

该文采用高温固相法制备一种植物补光用蓝绿色Li_(2)Ca_(2)Si_(2)O_(7):Eu^(2+)荧光粉,并对其结构、光谱性能及色度坐标进行表征。结果表明,荧光粉Li_(2)Ca_(2)Si_(2)O_(7):Eu^(2+)加入10%的NH4Cl时的最佳合成温度为900℃,该荧光粉在330 nm的紫外激发下发射光谱位于450~520 nm的宽峰。荧光粉Li_(2)Ca_(2(1-x))Si_(2)O7:2x Eu^(2+)中Eu^(2+)的最佳浓度为0.07,Eu^(2+)离子之间的能量传递机制为电多级相互作用。

基于单片机与Proteus植物补光系统设计及仿真

为了提高植物的光合作用,采用Proteus平台设计及仿真了以STC89C52单片机为主控制器的植物补光系统。该系统通过光敏电阻模拟光强信号,用温度传感器采集温度,再通过程序控制进行补光。该系统体积小、功耗小,适合室内环境补光,具有较好的应用前景。

人工光植物工厂风机和空调协同降温节能效果

为减少人工光植物工厂中空调降温耗电量,该文利用风机引进外界低温空气与空调协同降温方式,以低功率的风机减少高功率空调的运行时间。结果表明,与仅利用空调进行降温的对照植物工厂相比,利用风机和空调协同降温的试验植物工厂节能效果明显,当植物工厂内部明、暗期空气温度分别设定在25℃和15℃,外界空气温度在-4～12℃时,明期耗电量的节省率为24.6%～63.0%,暗期为2.3%～33.6%,其节能效果随着外界空气温度的降低而增加;并且该降温方式可以将植物工厂内空气温度控制在目标值。因此,采用风机与空调协同方式对植物工厂内空气温度进行调控,可以减少植物工厂降温耗电量,降低其运行成本。

新的天然化合物杀虫剂——植物源光敏毒素

植物光敏毒素以其高效、安全、易降解、商业上可大量得到、经济、有工业开发前途以及得到公众认可等特点 ,成为合成杀虫剂的替代物前景广阔。已知植物光敏毒素包括聚酮化合物、肉桂酸衍生物、生物碱、卟啉等。并阐述了光敏毒素的光化学作用方式与机制 ,及其对昆虫的影响 ,从而展示了光敏毒素杀虫剂的应用前景 ,基本对α -T进行了详细的阐述。

基于LabVIEW的智能LED植物补光照明系统设计

基于植物对光和温湿度的需求,系统利用RRGB芯片配光设计开发了LED光源模块,若干个光源模块组成LED阵列平面光源模组,基于Lab VIEW的上位机与控制器相结合的系统实现对温室或园艺植物的智能补光照明。控制器实时检测红绿蓝三色波段的光量子通量密度(PFD)和温湿度值,并将检测信息显示在上位机界面,通过控制器对脉宽调制(PWM)信号进行动态调节,以保持照射到植物的红、绿、蓝PFD值随环境光照改变而保持恒定不变,实现照明系统结合环境光照的智能补光。同时,系统也实现了对温湿度阈值范围的智能调节。该智能补光照明系统根据不同植物或同一植物不同生长阶段对PFD、光质比例补光需求的不同,通过上位机设置红、绿、蓝三色波段光不同的PFD值和温湿度范围,下位机按照设置完成环境调控,既满足了植物对补光环境的要求,又大大节省了能源。

LED植物补光照明系统对拟南芥萌发率的效用探究

根据光谱范围对植物生长的影响以及LED的光源特性,本文设计了一种用于拟南芥生长补光的LED照明系统。该系统主要由LED照明模块、电源驱动器、调光控制器以及定时器等几个部分组成。通过对LED和荧光灯的光谱分析以及照度测试,我们可以发现LED照明系统更高效,可以实现与植物叶绿素吸收光谱峰值完全吻合。在对拟南芥种子萌发率测试实验中,可以看出LED组和荧光灯组在最终萌发率上几乎无差异,但LED组消耗的功率仅为荧光灯组的一半。实验也认为LED组中的红外模块延缓了萌发时间。

不同耐光特性植物的光合速率日变化

以耐强光植物玉米掖单１３号、耐弱光植物辣椒海椒１７号、中性耐光植物水稻汕优６３为材料，对其在不同光照条件下的光合速率日变化特征与叶绿素ａ／ｂ比值、ＳＯＤ活性进行了研究，结果表明：在夏季，不同耐光特性植物的光合速率日变化均为双峰型，下午的高峰比上午的低，在自然光照下，３种植物的光合速率、ＳＯＤ活性、叶绿素ａ／ｂ比值均为玉米＞水稻＞辣椒，但午睡程度却是辣椒＞水稻＞玉米，利用弱光的能力大小为辣椒＞水稻＞玉米；３种植物的ＳＯＤ及叶绿素ａ／ｂ比值均表现光合速率日变化的类似节律。

用于温室植物补光的LED组合光源的设计与优化

选择合适的红、蓝光LED组合,能够形成与植物光合作用和形态建成的光谱吸收峰值基本吻合的光源,而保证光源在照射面内辐照度均匀分布是非常重要的。文章采用点光源模型,设计了两种红、蓝光LED组合阵列:阵列1,红、蓝光LED个数比为1∶1,LED间隔均匀排列;阵列2,红、蓝光LED个数比为4∶1,4个红光LED分别位于正四边形的顶点,蓝光LED位于4个红光LED的中心位置。通过数值计算和光学软件Trace Pro仿真表明:阵列2在辐照度分布均匀性上优于阵列1。在阵列二的基础上进行如下优化和改进:增大阵列组合的LED间距。改进后的LED提高了照射面内R/B比的均匀化程度;由于其阵列相邻LED间距较大,有利于电路板的焊接和LED阵列整体散热。通过工作电流的改变来控制光源光强和得到植物补光所需的R/B比。模块化的设计可以实现快速安装、更换和拓展的目的,并保持照射区域内辐照度分布均匀。

基于机器视觉的人工光植物工厂植物生长状况监测系统

设计了一种基于机器视觉的人工光植物工厂植物生长状况监测系统,主要利用机器视觉技术对植物工厂中植物生长进行无损监测,获取植物的生长信息。同时解决了针对LED偏色光情况下,获取植物前景图像不完整的问题。利用该系统可以快速、准确地获取植物生长的叶面积等参数,实现植物生长状况的实时监测,为植物生产过程中有关作业的自动化奠定了基础,具有广阔的应用前景。

智能照明在植物生长补光系统中的应用探讨

对于植物生长补光而言,智能照明的引入可以根据不同植物的生长周期,进行远程化、封闭式、全过程地智能监控与操作,实现农业工业化,农业自动化,农业智能化。本文将分别介绍智能照明及植物补光照明发展应用,并讨论智能照明与植物补光照明系统结合应用的可能性以及系统优劣势分析。

植物光敏素在玉米胚芽鞘不同类型向光性反应中的作用模式(英文)

先前的研究考察了红光对玉米 (ZeamaysL .cv .RoyaldentHit85 )胚芽鞘向光性反应的影响。本研究进一步分析了红光对蓝光照射时间依赖型向光性 (TDP)影响的光量 反应曲线 ,发现该反应不像红光对脉冲蓝光诱导的向光性的影响那样属于超低光量反应 ,而是一种低光量反应 ,且之后的脉冲远红光可以逆转红光对TDP影响的效果。但远红光预处理延长后 ,逆转了的TDP反应性可以得到恢复。不仅如此 ,暗适应胚芽鞘接受不同时间的单独远红光预处理后可同样获得与预处理光量成比例的TDP反应性 ,表明暗适应胚芽鞘在接受远红光预处理后亦可建立起对长时间向光性蓝光照射的反应能力。远红光对TDP反应性影响的光量 反应曲线分析揭示 ,该远红光影响依赖于照射时间并要求高光量。鉴于高光量范围内上述远红光影响不符合所谓反比定律 ,远红光对TDP反应性的影响很可能属一高辐照反应。根据上述研究发现探讨了植物光敏素作用模式与不同向光性反应信号转导途径之间可能存在的相互关系。

LED灯在植物补光领域的效用探究

该文旨在通过实验探究在我国东南沿海的温室种植环境下利用LED和荧光灯对种植植物进行补光的效用对比。荧光灯选用专门研制的植物生长用荧光灯,其辐射光谱峰值为405.9nm、437.3nm、547.5nm、612.9nm和659.4nm,而LED光源为自行组装的LED光源,采用了单颗功率为1W的LED,按照红蓝光发光颗粒数比为5∶1比例混合。实验另设有空白对照组,即没有选择任何补光设备。借由植物的生长状况来评价两种光源在植物补光领域的效用。实验结果显示植物补光照明对植物生长有促进植株干重增长15%～20%的效果,其中荧光灯补光的番茄叶绿素含量最高,LED次之,而自然光组较差。另外,展示了LED补光的节能效果和改进潜力能体现植物补光应用的乐观前景。

德国南部落叶阔叶林下常见植物的光适应性研究——以德国Kraichtal地区落叶阔叶林为例

通过在 13个样地中测定林下相对照度和多个植物物种的盖度指标 ,建立了林下相对照度与林下植物盖度变化的相关关系 ,对德国南部落叶阔叶林下 12种植物的光适应性进行了分析。结合植物的生态因子指示值和种在群落中的恒有度等生态指标 ,探讨了林下植物群落地位的形成原因。结果表明 :1)在散射光条件下进行森林群落中的光照分布特征测定 ,能够降低光斑造成的干扰 ,获得相对稳定的光分布 ;2 )在被研究的 12个物种中 ,有 9种植物在林下的分布与光照条件相关显著 ,其中 7种植物的盖度与相对照度之间具有正相关关系 ,2种植物具有负相关关系。其余 3种植物的盖度与相对照度之间无显著的线性相关 ;3)与光指示值相比 ,盖度与照度之间关系的定量分析能够更清楚地反映林下植物的光适应性 ,揭示植物的光生态幅特征 ;4)光适应性直接影响着林下植物的种间关系 ,也影响着物种的群落地位和作用。光生态幅广的植物 ,在群落中具有较强的适应能力 ,因此能够在多种群落类型中出现 ,表现出较高的恒有度值。

高等植物开花时程的调控与光受体 Ⅰ.开花时程的基因与光受体调控

系统评述了高等植物开花时程的调控与植物光受体的联系 .重点说明了控制开花时程的遗传途径以及光周期途径的有关基因的研究进展 .影响高等植物开花的最重要的因子之一便是光周期 ,光周期对高等植物开花的调控是通过相关基因间的相互作用来实现的 ,这些基因包括参与花启动发育控制基因 ,昼夜节律时间钟调控基因及光受体信号转导基因 .近