LED光源育苗技术的现状与应用研究

齐健+善新民

【摘 要】结合当前国际国内人工光源育苗的研究形势，以衢州基于LED光源建立的育苗绿色工厂为例，研究发现，（1）LED光源绿色育苗的苗种茎根比例协调，干湿重量较高，苗粗壮；（2）大田种植效果明显，种植成活率高达90%以上，鲜有幼苗徒长现象；（3）较自然光育苗移植后，爬藤速度和结果数量具有明显优势。这对当地工厂化设施育苗有借鉴价值。

【关键词】LED光源；育苗技术；现状与应用

光质和光谱分布对植物光合作用和形态建成具有重要影响，波长400-700nm的部分是植物光合作用主要吸收利用的能量空间，称为光合作用有效辐射[1]。实践证明，红光是植物光合作用的主要能量来源，但是鉴于单纯红光照射并不能提高光合作用效率，甚至會造成植物形态的异常。因此，人工光光源照射多采用红光蓝光配合的方法。大量光谱实验证明，红光与蓝光适当的配比才能培育出形态健全和生长健康的植物。

近年来，在农业领域广泛使用的人工光源有高压钠灯、荧光灯、金属卤素灯、白炽灯等。但是，以上几种光源存在很多缺点，主要表现在：能量消耗较大、运行费用较高等。综合考虑，研究适合育苗的人工光源，应主要着眼于两方面：满足植物生长的光质要求；满足发光效率较高且能量消耗较少的光源要求。

1 LED光源育苗技术的现状

LED光源实质是可以发光的半导体，开展LED光源育苗首先要改进LED灯的制造技术，大力开展半导体发光物质的特性和新材料的研究开发势在必行。近年来，超高亮度的LED光源研制成功，标志着LED光源制造技术和发光特性研究取得了突破性进展，另外，其生产和出售价格较早期有所降低，使得 LED灯被广泛应用于生产和生活环境照明，其节能效果受到人们的青睐。鉴于LED光源具有发光性质单一、能耗少、发光效率高等特点，在农业育苗和种植领域受到欢迎，国内外学者围绕LED植物照明应用进行了不懈的探索。

国外研究人员主要从应用LED光源的光质配比、植物生长特性、植物光合速率、植物叶绿素合成和工作机制等方面研究LED光源育苗的优越性，为植物工厂建设和大面积推广提供参考。例如，Shin等[2]开展了基于红蓝组合LED灯光照甜菜的研究，实验证明，经适当的红蓝组合LED灯照射的甜菜，其生物形态特征值累积量较大，毛根中糖分和淀粉累积量较高，甜菜素累积量较显著。Rey等通过研究得出红光可有效促进根形态建成的结论。

国内也有学者研究了不同光质对经济作物幼苗生长特性、形态指标、光合作用效率、气孔导度等的研究，像黄瓜、番茄、草莓、彩色甜辣椒幼苗培育等均有报道。另外，不同光质照射油菜、菠菜、莴苣等叶菜类作物以后，对比研究其作物生长发育特征也有报道。石岭等通过研究红蓝混合光照射培育河套蜜瓜，得出红光明显促进蜜瓜根系生长的结论。李胜等[3]通过不同光照射葡萄幼苗培育的对比研究发现，适合的红光光强对幼苗根生长等形态特性效果显著。

2 LED光源育苗技术的应用

2.1 LED光源育苗技术的应用简介

LED光源育苗技术属于人工光源利用型育苗技术，是在完全密闭的环境下采用人工光源与营养液组培技术，进行幼苗培育的一种方式，它主要着眼于两个阶段的应用。

一方面，LED光源育苗从光质上来讲，它较荧光灯等人工光源，其光谱特性明显，可以随意搭配不同的光照环境，可按照植物的需求提供光谱能量。另一方面，LED光源安装方便且空间占用率小，环保优势明显，可以使育苗工厂小型化，因此近年来受到很多农企和大专院校实验室的青睐。通过人工光源组培育苗获得同源的基因幼苗，与自然光下培育的幼苗相同，可以移植入大田进行种植，在农业经济作物领域，林木建设领域得以应用。目前，国外利用LED光源育苗的研究和应用推广较国内有明显效果，采用LED光源提供光能进行育苗是未来育苗发展的重要方向。

2.2 LED光源育苗的实例

衢州市中恒农业科技有限公司已建设育苗工厂，主要承接经济作物的育苗。目前已育有黄瓜苗、西瓜苗、茄子、辣椒等，并将幼苗投入衢州当地的九华、石梁、龙游、常山等地开展大田种植，植株粗壮，效果良好，深受农民青睐。

以LED光源作为主要光源，保证红蓝光的合理配比，育苗厂区按照植物工厂要求配置，保证幼苗生长的温湿度要求。以黄瓜苗培育为例开展实验。黄瓜培育至两叶一心时移植至LED光源育苗区进行实验，实验区划分为： LED育苗室培育黄瓜苗区和自然光照射培育黄瓜苗区，利用光辐照度计测量LED灯源光谱，植物光合速率，胞间二氧化碳浓度等指标。对比分析发现，经过LED光源培育的黄瓜苗优势明显。主要表现在：LED光源绿色育苗的苗种茎根比例协调，干湿重量较高，苗粗壮；大田种植效果明显，种植成活率高达90%以上，鲜有幼苗徒长现象；较自然光育苗移植后，爬藤速度和结果数量具有明显优势。这对当地工厂化设施育苗有借鉴价值。

3 LED光源育苗技术应用面临的问题

3.1 LED光源成本偏高

实际中，推广育苗工厂社会化建设，不仅依靠LED光源育苗效果的优越性，更加重要的影响因素在于成本。目前，利用LED灯育苗的成本较自然光照射育苗成本较高，这就导致流向市场的种苗成本较高，种苗流向农业市场以后，因为种苗价格问题得不到农民的认可，市场占有率低。衢州市中恒农业科技有限公司前身以LED灯出口加工为主要产业，LED灯作为其主要原材料，因此可以开展大规模育苗工厂实践，也是当前经济环境下企业合理转型的成功案例。

3.2 政府补贴政策缺乏

近年来，国家出台了很多惠农政策，大大促进了新型农业的发展。但是LED技术应用于农业生产多停留在科研领域，大力推广开展LED光源育苗存在一定风险性，加之政府在LED光源育苗领域的相关优惠政策较少，鉴于LED灯源成本偏高，育苗工厂技术成本投入较大等现实问题，单靠企业一家之力举步维艰。因此，政府财政补贴和政策合理落实也是LED光源育苗技术大面积推广的重要因素。在衢州政府联合当地农业局、科技局的大力扶持下，衢州市中恒农业科技有限公司得以开展相关育苗实践，大面积社会推广该技术政府政策扶持起到关键作用。

3.3 科学研究投入不足

开展LED光源用于育苗研究涉及农业、电业、照明等专业领域，涉及面广，专业知识要求较高，需要多方面研究人才共同投入精力才能有效开展，并大力推广。目前开展此类研究的人才较少，经费较少，知识补充匮乏，制约了该育苗方式的发展。

【参考文献】

[1]周晚来，刘文科，闻婧，等.短期连续光照下水培生菜品质指标变化及其关联性分析[J].中国生态农业学报，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]李胜，李唯，杨德龙，等.不同光质对葡萄试管苗根系生长的影响[J].园艺学报， 2005，32（5）：872-874.

[责任编辑：朱丽娜]