[发明专利]一种温室植物栽培的补光方法

说明书

技术领域

本发明涉及温室设施中农业栽培、作物生长过程中的技术，具体地说是一种温室植物栽培的补光方法。

背景技术

近年来，温室栽培在我国迅速发展，我国已成为温室设施农业生产大国，面积和产量稳居世界第一，面积目前约占世界的90％。但温室内的光照仍以自然光照为主且利用率较低(一般是露地栽培环境的40％～60％)。光照不仅是温室蔬菜制造养分和生命活动不可缺少的能源条件，也是形成温室小气候的主导因素，多数蔬菜均属喜光作物。温室内光照条件的好坏主要取决于光照强度、光照时数、光质和光照分布几个方面。温室内光照对植物生长的影响主要与光照的数量(累积光照或光照总量：光强×光照时间；单位时间内单位面积接受的光子数)和质量(光谱分布)有关。

大型连栋温室内光照分布较均匀；节能日光温室光照分布不均匀，光照在作物内部削弱很快，光照上下差异明显，温室内不同位置光照强度变化趋势明显，均表现为中部光照强度高，南部次之、北部最低；此外，各季不同天气条件下日光温室内的太阳总辐射量与室外的太阳总辐射量、日光温室内的太阳总辐射量与时间均存在显著的相关关系。

通常冬季自然光照比其它季节差，再加上太阳辐射不能全部透射温室内，所以温室内的光照强度一般较低，光照不足。弱光是冬春季园艺作物设施栽培常见的不良环境条件，设施内由于覆盖材料老化，棚室骨架结构遮阳以及深秋、冬春季常见的雨、雪、连阴雨天等不良气候条件的影响，常会造成光照强度和光照时间明显不足，在弱光季节和设施内的弱光条件下，红光、紫外线和蓝光的比例降低，远红光比例升高。喜强光照的果菜类作物如长期生长在弱光逆境中，将导致植株营养体生长不健壮、落花落果严重、果实发育缓慢、含糖量降低、产量下降、品质变劣，容易发生病害。

我国温室人工补光的开发应用较晚，补光成本和维护高，应用也不是很普及，且该方面的研究也较少。传统的农业设施只关心温度、湿度、养分、自然日照等环境因素，但随着温室产业的发展和生产水平的提高，温室人工补光的研究和开发应用将显得越来越重要。植物生长过程中的光环境调控受到重视，已逐步推广应用到园艺设施中去：一是在日照量少或日照时间短的时候作为植物光合作用的补光；二是作为植物的光周期、发芽、着色等光形态形成的诱发光源。根据补光光强的需求，可将补光分为光合补光与光周期补光。在高纬度地区或连阴天，造成光强和光照时数不足，或整体作物具有较高的光照强度要求时，进行光合补光。补光的效果取决于补光强度和补光光源的生理辐射特性，即补光的光质。

目前，国内温室作物栽培补光主要采用的人工光源是白炽灯、日光灯、钠灯、高压汞灯等，但这些人工光源的发射光谱不能很好地满足植物生长对光的选择性需求，光的利用效率低，灯管的寿命与发光效率均不够理想，灯的维护成本高，灯管发热量大冷却负荷高，以致整体补光耗电成本很高。

随着LED(OLED)技术的发展，已研制出针对植物需求的单色LED(OLED)(如波峰为450nm的蓝光、波峰为660nm的红光等)及其组合光源，光能利用率可达80％～90％，节能效果极为显著，并已逐步开始在温室补光、组培、育苗以及植物工厂等领域的应用。与传统的人工光源相比，LED光源系统具有可调整光强、光谱、冷却负荷低、电光转换效率高、体积小、寿命长、使用直流电及可设定特定波长等特点，且不含有害气体环保性能佳，对于植物栽培是一种非常适合的人工光源系统。但现有的大多数LED光源系统智能化程度低，存在光源效率低、有效生理辐射光可利用率低、运行维护成本过高和能耗过高等问题。

发明内容

为了解决现有温室植物栽培所使用的光源存在的不足，本发明提供了一种温室植物栽培的补光方法，根据植物叶绿素a、b的吸收光谱以及叶绿素a/b比值的比值范围对LED光源进行阵列化设计，同时根据各种气象条件下进行光强和光质的智能化补光，以有效解决温室光源效率低、有效生理辐射光可利用率低、运行维护成本过高和能耗过高等问题。

本发明采用的技术方案是：一种温室植物栽培的补光方法，其特征在于采用一补光系统对温室植物进行补光，所述的补光系统包括LED混光灯、控制器、光强检测装置和光源自动升降装置，控制器包括微处理器、与该微处理器连接的时钟单元、串口通信接口单元和光强检测装置，微处理器通过I/O口线与LED混光灯连接，LED混光灯安装在光源自动升降装置上，所述的串口通信接口单元与一计算机进行数据接收、发送，计算机内装有一光强参数设置软件模块，所述的微处理器内嵌一控制软件模块，通过控制微处理器输出PWM的脉宽比来调制LED混光灯的驱动电路，实现自动补光；