LED植物生长补光灯在辽宁省茄果类蔬菜生产上的应用

付 明

（辽宁省农业技术推广总站，辽宁 沈阳 110031）

据《2017年辽宁省统计年鉴》显示，2016年全省蔬菜播种面积为46万hm2，设施蔬菜面积为24万hm2；2017年全省蔬菜播种面积为50万hm2[1]。在北方农作物栽培中，使用补光照明是获得高质量农产品的保证，也可以降低蔬菜的肥料使用量[2]。L E D植物生长补光灯又称发光二极管（Light-emitting diode），是利用同体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。利用植物生长补光灯对日光温室茄果类蔬菜进行适时补光，能够有效解决寡照天气对植株正常生长的影响[3]，是提高蔬菜产量和品质的有效途径之一。

1 LED植物生长补光灯的优势

目前市场上出售的植物生长补光灯种类很多，常见的类型有LED灯、高压钠灯、荧光灯等。陈培英[4]研究得出，LED植物补光灯的波长非常适合植物生长、开花、结果。市场调研结果表明，同等功率的LED灯和荧光灯对比，单价方面荧光灯稍便宜一些，但LED灯的光照强度大，使用寿命长。LED灯（40 W）有效光照面积约为30 m2，高压钠灯（400 W）有效光照面积约为30～40 m2，但高压钠灯的价格是LED灯的近10倍。根据生产实际需求，结合投入的性价比，生产中常选用LED类型的补光灯。

1.1 投入产出比高

据研究，随着光照强度的增加，茄子株高、茎粗、叶面积的相对生长量显著增加，坐果率、果实纵径与横径的生长速度均显著增加[5]。使用植物生长灯在弱光寡照的冬春温室对番茄进行补光，可以明显促进番茄的生长发育，每667 m2增产20.9%，提早开花，缩短生育期，使产品提早上市6 d，每667 m2净增产值23.5%，经济效益显著提高，是温室番茄栽培的一项增产技术，而且设备简单易操作，投资成本较少，易推广[6]。实际生产中每667 m2安装补光灯的费用在3 000元左右，平均1年使用的电费为200元，理论上LED补光灯的使用年限应在10年以上，所以使用LED补光灯平均每年每667 m2增加的费用为500元，而每667 m2番茄增加的产值在15 000元以上，由此可见使用LED补光灯能够较好地提升经济效益。

1.2 节能环保

目前，生产上常用的人工补光光源有荧光灯、白炽灯、高压钠灯、高压汞灯等，但这些补光灯均存在光效低、能耗大、热效应高等缺点[5]。LED灯的平均使用时间为12万h，40 W的有效光照面积约为30 m2。综合来看，LED灯在节能环保方面表现出较强的优势。

1.3 红蓝光组合提升作物产量和品质

有研究发现，不同波长的光线对植物光合作用的影响是不同的。植物光合作用需要的光线波长在400～700 nm，400～500 nm的蓝光以及610～720 nm的红光对光合作用贡献最大。蓝色（470 nm）和红色（630 nm）的LED，刚好可以提供植物所需的光线；因此，比较理想的选择就是使用这2种颜色组合的LED作为补光光源[4]。

1.4 作为植物工厂的补光光源

LED灯可以作为植物工厂的补光光源[7-8]。日光温室主要在冬季应用LED植物生长补光灯进行蔬菜生产，此季节光照长度相对较短，且阴、雨、雪、雾、霾天气频繁出现，每天有效光照时间平均不足6 h，严重影响植株正常生长，造成生长缓慢、开花延迟、落花、落果、畸形果等现象。选购通过3C认证的LED补光灯作为补光光源，可有效提升蔬菜产量。

2 LED灯在辽宁省的应用现状

目前辽宁省沈阳、大连、锦州、朝阳等地的日光温室应用补光灯比较多，但从全省来看使用的规模和范围较小，主要集中在示范园区，其中大多数是政府扶持项目，农户应用面积仍较少。主要存在问题有：一是推广力度不够，菜农未全面了解其功效；二是一次性投入较大，菜农主观意识上不能够接受；三是补光灯的生产厂家、种类繁多，菜农怕选购不到优质补光灯；四是政府扶持力度较小，菜农购买意识较弱。

3 LED植物生长补光灯应用技术

3.1 安装前准备工作

为方便后期作业，植物生长补光灯一般在定植前安装，由于日光温室内湿度较大，在安装前一定要切断电源，防止发生触电。在安装的过程中，开关、电源线、灯头等安装、连接方法要严格遵守《住宅建筑电气设计规范》标准[9]进行操作。

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3.2 确定安置位置

补光灯安置在日光温室内距离采光屋面地脚线3.0～3.5 m点位的垂直上方，植物补光灯的光源距离冠层1.5～2.0 m，随着植物生长，适当调节安置高度。如果日光温室跨度＜8 m，从一端山墙开始逐一排放，每隔3.5 m安置1盏补光灯，首盏和末盏补光灯距离侧墙（山墙）1.5 m。如果日光温室跨度≥8 m，可适当安装2排补光灯，或者可以互相交叉、均匀分布安装补光灯，平均每30 m2安置1盏补光灯。

3.3 安装与调试

补光灯安置之后，及时进行调试，观察是否有短路、接触不严、灯具不亮、开关控制不良等现象，如出现上述问题要及时切断电源进行检修、重新安装，再次调试，直至正常运行。

3.4 应用时间

常规日光温室蔬菜生产，在正常光照较强的天气条件下，上午揭开草帘前补光约2 h和下午盖上草帘后补光约2 h；当遇到阴、雨、雪、雾、霾天气时（光照度低于20 000 lx），已影响了蔬菜光合作用，就应及时进行补光，保证植株有效光照在10 h以上。结合相关材料和日光温室冬季生产的实际情况，制定出了不同作物的补光时长（表1）。

3.5 定期检修

日光温室冬季生产过程中，棚室内温度高、湿度大，环境相对复杂，开关、电源线、灯具等设备腐蚀、损坏现象较容易发生；因此在生产过程中要安排人员定期进行巡查，如发现损坏及时进行维修保养，若有严重损坏，无法维修，要及时进行更换，以确保安全生产和植物生长补光灯正常工作。

表1 常见蔬菜光照时间需求 h

3.6 拆卸保管

当越冬生产结束时，及时将植物生长补光灯及相关设备拆卸，并仔细检查设备使用情况，对有损坏的设备进行维修更换，同时对完好的设备进行清除灰尘、杂物等，之后将整理好的设备装入收纳箱，放置阴凉处，以备继续使用。

3.7 注意事项

日光温室冬季生产，补光灯、线路、开关等设备易遭腐蚀，且冬季棚室外干燥、低温，较容易发生火灾；所以，在冬季日光温室蔬菜生产中使用补光灯要注意以下几方面事项。

3.7.1 正确选择、安装器材

通过计算棚内补光灯等电器同时工作所消耗的功率，合理选择电源线，灯头、开关等辅助器材要选择防水的3C认证产品。器材安装时要聘请专业技术人员布线、安装，严格遵循《住宅建筑电气设计规范》标准[9]，杜绝危险事件发生。

3.7.2 定期排查隐患

日光温室生产季时，棚内的温湿度较高，而且时常喷施具有腐蚀、挥发性的肥、药，这些严重影响到电器的使用寿命。在实际生产中，要组织专人定期检查电器设备的使用状态，如有危险现象发生，及时维修、更换。

3.7.3 按时开、关电源

不同植物对光照时间的需求不同，茄果类蔬菜一般为10～14 h，光照时间过长或者过短都会影响植物正常生长。同时，长时间开启补光灯不但造成资源浪费，还存在安全隐患，容易发生火灾、漏电等事故。在正常日光温室生产作业时，一定要及时开启和关闭电源。

3.7.4 适时调整高度

植物补光灯的光源距离冠层1.5～2.0 m为最佳安置高度，随着植株的生长，要及时调整补光灯的高度，直到灯座与钢筋相吻合。同时随时整理植株的叶片，使补光灯的光源与植株的叶片保持一定距离，防止灯的热量烫伤植株。

3.7.5 及时收纳保管

一般在越冬茬蔬菜收获后，及时聘请专业技术人员将补光灯及配套设备拆卸下来，并擦拭干净，将损坏设备清理出来，集中销毁，并将完好设备整理到收纳箱内，放置于干燥、阴凉处，以备再用。