魏進(jìn)莉

摘要 LED燈作為節(jié)能型新光源，被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于植物栽培乃至植物組織培養(yǎng)中，以取代熒光燈提供植物所需的光源。本文在礬根和大花萱草2個(gè)種類(lèi)花卉的組培過(guò)程中，以LED燈為新光源與常用熒光燈光源在組培苗增殖培養(yǎng)中進(jìn)行比較，對(duì)苗的生長(zhǎng)量（干重、鮮重）以及2個(gè)種類(lèi)光源的產(chǎn)熱及耗能情況進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果表明，LED燈在對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)性方面，與熒光燈相較無(wú)顯著性差異；但在節(jié)能性方面，有著非常顯著的差異，是熒光燈的2～3倍。

關(guān)鍵詞 LED燈；熒光燈；組織培養(yǎng)；節(jié)能；生長(zhǎng)量

中圖分類(lèi)號(hào) S336 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）08-0143-02

植物組織培養(yǎng)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域[1]，在組培中存在著能源消耗量大和人工費(fèi)用投入多的兩大發(fā)展瓶頸，而作為組培過(guò)程中重要環(huán)節(jié)之一的光照，其設(shè)備也日新月異。隨著光電技術(shù)的發(fā)展，LED發(fā)光效率不斷提高，尤其是其具有體積小、壽命長(zhǎng)、能耗低和發(fā)熱低等優(yōu)點(diǎn)[2]，而且還能根據(jù)植物的需要精確調(diào)整發(fā)光光譜，顯著促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，提高農(nóng)業(yè)生物的產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。近年來(lái)，LED燈取代熒光燈在包括花卉、中藥材、瓜果蔬菜的設(shè)施栽培上以及育苗和組織培養(yǎng)方面的研究與應(yīng)用[4]，得到重視和快速發(fā)展，成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)[2]。

在花卉組織培養(yǎng)中，本文應(yīng)用了LED燈作為培養(yǎng)過(guò)程中提供光照的光源，對(duì)其節(jié)能性和對(duì)植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用方面做了初步研究，以提高植物的生長(zhǎng)速率，節(jié)約能耗，降低成本。另外，對(duì)于LED燈在花卉組織培養(yǎng)方面的應(yīng)用，尤其是應(yīng)用于宿根花卉的組培中還鮮有報(bào)道，本試驗(yàn)可為同行提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 植物材料。礬根酒紅（Heuchera Beaujolais）和礬根梔子黃（Heuchera Pistache）和大花萱草（Hemerocallis midden-dorffii）的組培增殖苗。

1.1.2 光照燈具、測(cè)量工具和烘干設(shè)備。LED-V1、LED-V2、LED-V3、LED-V4、T5-28W細(xì)熒光燈和FLP-40W粗熒光燈等6種不同光質(zhì)的燈管，光度計(jì)，酒精溫度計(jì)，電子分析天平（精確度0.1 mg），鼓風(fēng)干燥箱（溫度范圍25～255 ℃）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同光質(zhì)光源的產(chǎn)熱和耗能性測(cè)定。用光度計(jì)在培養(yǎng)架層面的5個(gè)不同位點(diǎn)測(cè)量光源光照強(qiáng)度；用玻璃酒精溫度計(jì)與燈管平行，酒精感溫部位貼于燈管表面，測(cè)量各種光源上下表面產(chǎn)熱溫度及燈下架層表面的溫度，測(cè)量時(shí)間5 min。

1.2.2 不同光質(zhì)的光源對(duì)植物生長(zhǎng)量的影響。以礬根酒紅、礬根梔子黃和大花萱草為材料，將接種于增殖培養(yǎng)基中同等大小的芽苗，在LED-V1、LED-V2、LED-V3、LED-V4、T5-28W細(xì)熒光燈和FLP-40W粗熒光燈等6種不同光質(zhì)的光源下培養(yǎng)，每個(gè)品種每種光源各5瓶重復(fù)，每瓶7株苗，培養(yǎng) 30 d時(shí)將苗從培養(yǎng)瓶中取出稱取鮮重，而后在設(shè)定溫度為 90 ℃的鼓風(fēng)干燥箱里烘干10 h后稱取干重，統(tǒng)計(jì)結(jié)果[5-6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光質(zhì)光源的產(chǎn)熱和節(jié)能性

LED燈的光照強(qiáng)度大于熒光燈管，產(chǎn)熱性均低于常用的熒光燈，并且LED燈的下表溫度與架層表面的溫差小而穩(wěn)定，常用光源熒光燈下的溫差大；LED燈的能耗均低于熒光燈，具有明顯的節(jié)能性能。

由表1可知，6種不同的光源中，4種LED燈的光照強(qiáng)度均高于2種熒光燈；燈管下表面所測(cè)得的溫度為2種熒光燈高于4種LED燈3～5 ℃，而幾種LED燈之間的溫差很小，同樣2種熒光燈之間的溫差也很小；燈管上表面所測(cè)得溫度仍為熒光燈高于LED燈，溫差為1.2～3.5 ℃，同樣是LED與熒光燈2種類(lèi)型間溫差相對(duì)較大而同類(lèi)型燈管間的溫差??；6種不同的燈，其見(jiàn)下面架層表面的溫度比較均一，溫差很小。

由表2可知，LED燈與熒光燈2種類(lèi)型的燈管之間在價(jià)格、使用壽命、功率、耗電量和年費(fèi)用等方面，均存在很大差異；LED燈的價(jià)格和使用壽命遠(yuǎn)高于熒光燈，分別是熒光燈的5～9倍和3.5倍；LED燈的耗電量和費(fèi)用遠(yuǎn)低于熒光燈，是熒光燈的1/3～1/2，則節(jié)能性就是熒光燈的2～3倍。

2.2 不同光質(zhì)的光源對(duì)苗生長(zhǎng)量的影響

從各光源對(duì)植物生長(zhǎng)量影響或者促進(jìn)方面來(lái)講，不同強(qiáng)度和光質(zhì)的光源對(duì)礬根酒紅、礬根梔子黃、大花萱草組培苗生長(zhǎng)的影響不大，不同品種的生長(zhǎng)量不同，但各光源之間沒(méi)有顯著差異；不同強(qiáng)度、光質(zhì)和功率的光源對(duì)礬根酒紅、礬根梔子黃、大花萱草組培苗的生長(zhǎng)具有同樣的影響。這樣在達(dá)到同樣生長(zhǎng)量的情況下，耗能越小的光源，其促進(jìn)植物生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)越明顯。

由表3、4可知，礬根酒紅在光源LED-V3燈下的生長(zhǎng)量最大，并且鮮重、干重的結(jié)果一致；礬根梔子黃則在光源LED-V2燈下的生長(zhǎng)量最大，鮮重、干重結(jié)果一致；大花萱草在FLP-40W粗熒光燈下培養(yǎng)的生長(zhǎng)量相較最大，略高于其他各光源。但將所有數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)SPSS系統(tǒng)的Duncan分析法進(jìn)行方差分析后，結(jié)果顯示各組數(shù)據(jù)間無(wú)顯著性差異，說(shuō)明不同的光源對(duì)礬根和萱草組培苗生長(zhǎng)量的影響沒(méi)有顯著性差別。

2.3 LED燈的節(jié)能性分析

若以LED燈的使用壽命7年為一個(gè)單位時(shí)間，計(jì)算LED燈和熒光燈的1支燈在單位時(shí)間內(nèi)的費(fèi)用情況。由表5可知，使熒光燈的費(fèi)用遠(yuǎn)高于LED燈，是熒光燈的1.5～2.0倍。

1支LED燈與熒光燈相較，在7年間可節(jié)省269～435 元。由此可推測(cè)，1個(gè)有100個(gè)培養(yǎng)架（1 200支燈）的組培室，僅培養(yǎng)架提供光照耗電費(fèi)用每年可節(jié)約4.6萬(wàn)～7.5萬(wàn)元，7年可節(jié)省32.2萬(wàn)～52.5萬(wàn)元。若考慮燈管產(chǎn)熱降溫費(fèi)用，則LED燈的節(jié)能性能更為突出，值得大量推廣應(yīng)用。

3 結(jié)論與討論

隨著半導(dǎo)體光源技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED燈發(fā)光強(qiáng)度提高，價(jià)格降低，作為密閉式植物工廠中的人工光源取代熒光燈，在植物栽培領(lǐng)域的研究與應(yīng)用逐漸受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注和重視。但在植物組織培養(yǎng)方面的研究還很欠缺，尤其是對(duì)組培苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用方面，還需做更多的研究，為L(zhǎng)ED燈更廣泛地應(yīng)用于植物組培提供依據(jù)。

4 參考文獻(xiàn)

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