早在1991年Bula等使用红光LED配上蓝光荧光灯作为组培光源,成功栽培了生菜和天竺葵。1996年Okamoto等使用超高亮度红光LED与蓝光LED,在蓝光与红光光量子数之比为1:2下可正常培育蔬菜。应用LED已成功栽培的组培苗品种还有菠菜,虎头竺,蝴蝶兰,香蕉和马铃暮等。在与使用日光灯管的栽培方式比较后,发现LED作光源的组培苗生长数月后在湿质量、干质量、叶片数、叶宽、根数和根长上并无差异,证实在环控室中使用LED为栽培光源来栽培组培苗是可行的,与其他光源栽培下之苗株在出瓶后的后续生长上亦无发现明显差异。2004年Tamulaitis等开始在温室大棚中运用高功率LED栽培植物,使用640nm的红光LED,660nm的红光LED,455nm的蓝光LED和735nm的远红光LED作温室大棚人工光源成功栽培了萝卜和生菜,但4种LED没有组合在一起,布置在作物上方的不同位置,LED的高指向性致使照明区域内的R/B和R/FR不均匀。

图:采用LED光源人工补光的连栋智能温室—山东北方永信温室工程
由于LED光源安装时可距离植株较近,加上它的光效比荧光灯还要高2倍,因此,单位栽培面积上需配置的功率数较低。
作为温室大棚植物生产用的人工光源,LED光源具有以下优点:
①体积小,强固,设施小型化,可用于多层栽培立体组合系统;②由于是冷光源,可实现近距离照明,可降低降温成本;③脉冲间歇照射,使植物有足够的暗期合成有机物,从而促进植物生长;④使用期间衰减少,平均寿命长达1万小时,使用寿命达5-10年;⑤亮度高,能耗低,耗电量低,仅为白炽灯的1/10;⑥可选择按特定波长,具有针对性,单一波长的LED要比波段宽的太阳光更能促进光合作用;⑦使用直流电,可通过调频与调工作比进一步省电。因此,使用LED作植物生产的人工光源,只要通过调节红色、蓝色和远红色光源的数量,即可实现R/B比和R/FR比的调节,从而促进光合作用和控制植株形态。
北方温室大棚建设网总结
温室大棚人工补光技术的应用对于推进温室大棚产业的发展有着十分重要的作用。与广阔的光谱范围的其他人工光源相比,发射单色光的LED光源目前还存在着难以应对更多种类作物的问题。此外,尽管最小/一般亮度为22000/25000mcd的红光LED价格为0.8元•颗;最小/一般亮度5000/7000mcd的蓝光LED价格为0.28元/颗,原先限制其运用的价格障碍已不再存在,但是作为植物生长光源应用,LED光源受制于其单颗提供的光照度有限,必须组合使用才能达到理想的光照强度。而红光LED、蓝光LED和远红光LED的驱动电压是不同的,必须设计3套电路给其供电。尽管LED光源已成功应用于组培苗栽培,但组培室中组培苗的受光特性完全不同于温室大棚作物,并且组培苗对光的需求相对较低,所以针对温室大棚应用的LED成套光源还有待于进一步加快研制。由于较传统人工光源具有明显的优势,LED光源部分替代甚至完全替代传统人工光源应用于温室大棚补光将为期不远。