选择适宜的温室补光系统

刘晓雨

室生产中在光照不足的情况下，选择适宜的补光系统需要考虑能耗以及投入产出比。HPS（高压钠灯）是温室内传统的补光光源，LED（发光二极管）是一种可以替代HPS或作为HPS补充的新型光源。在选择时，需综合考虑二者的光电转换效率、光谱分布和补光效果。

光电转换效率

在园艺生产中，光电转换效率是衡量特定装置单位功率每秒钟照射到物体表面的光子流量。这个数字可以按照固定规格进行计算或者直接给出。例如，如果规范表给出了发射率和电功率，只需用发射率除以总电功率即可得出光电转换效率，或者设备直接给出以?mol·s-1·W-1为单位的光电转换效率。

LED的光电转换效率范围在0.9～2.7 ?mol·s-1·W-1之间，HPS的光电转换效率范围则在1.6～1.9 ?mol·s-1·W-1之间。从2种光源的最高值可以看出，LED的光电转换效率比最新的双头HPS高40%，即在理论上节省了40%的能源，光电转换效率是省电的关键。

所以，在园艺中使用LED会比HPS省电。出于这个原因，种植者在购买园艺灯具前要确保产品上标注的信息准确，尽量选择光电转换效率大的灯具。另外，补光系统中不能转化成光子的能量都将以热能的方式散发出来，LED与HPS也会有类似的热量生产。不同之处在于LED释放的热量是在电路中产生，通过对流的方式来冷却；而HPS产生的热量是通过辐射冷却。虽然肉眼不可见，但HPS的热能却以近似红外线的方式散发出来，这可能会导致植物叶片温度增加0.5～2℃（图1），也就是说在相同的光照条件下，植物在HPS照射下会有较高的叶冠层温度，这在一定程度上加快了植物的生长速度。因此，HPS光源在冬天是对植物生长有益的，然而它会对喜凉作物或夏季高温季节的作物种植产生不利影响。

LED的光谱“调配”

LED发出的光是可以定制的，这意味着可以用不同剂量的光线来调配特定光谱。LED阵列可以由许多单色二极管或不同颜色的二极管组成，市场上最常见的LED面板是蓝色和红色的组合（图2）。

定制光谱的优势是可以使用不同颜色的光来诱发植物的形态反应，这可能会减少或取代植物激素对植物的调节作用。为此，研究人员对种植在温室内的黄瓜分别补充了HPS、LED（红色）、LED（蓝色）3种不同光源，并对比了黄瓜幼苗的生长情况（图3）。试验结果发现补充了HPS和蓝色LED的黄瓜幼苗比補充红色LED的黄瓜幼苗高46%～61%。如果种植者需要更健壮的幼苗，选择不同类型的光源是有效的方法。

在对矮牵牛花的扦插条进行补光试验中，研究人员发现，和补充HPS光源的扦插条相比，补充LED光源（70%蓝色光+30%红色光）的扦插条新生的根、叶更为健壮。但HPS光源具有相对固定的光谱和可微调的光谱，其光谱大致包含5%的蓝色（光谱波段为400～500 nm），53%的黄绿色（光谱波段为500～600 nm）和

42%红色（光谱波段为600～

700 nm），这组光谱范围限制了种植者通过光的不同色谱来调节作物形态变化的能力。另外，由于每个作物品种对特定的光源都会做出不同的反应，因此未来我们还需对园艺植物的光照需求进行深入的研究。

LED灯的未来发展

海兹定律指出，在未来10年，LED光源的使用量将增加20倍，而每个LED灯的成本将会降低10倍，该推测由LED技术实际发展情况的相关数据支持的。这意味着LED光源将在未来起到更重要的作用。种植者必须通过计算基于光电转换效率的用电成本和初始投资资本计算出2种光源（HPS、LED）的投资回报率。如果计算结果证实是HPS光源的话，种植者还需考虑近红外光谱辐射使植物冠层增温的影响，而LED光源可定制的光谱特点则可以满足园艺作物所需的理想光谱。

（摘译自：http：//magazine.greenhousemag.com/article/april-2016/luminous-possibilities.aspx）