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營造光環(huán)境 培育健康菜

2019年06月25日 10:9 15202次瀏覽 來源:   分類: 稀土   作者:

近日,首屆“包頭稀土杯”科技創(chuàng)新邀請賽啟動(dòng)儀式在中國科學(xué)院包頭稀土研發(fā)中心舉行。作為本次啟動(dòng)儀式的項(xiàng)目路演項(xiàng)目代表——智能蔬菜工廠的寶寶果蔬現(xiàn)場與記者們來了個(gè)面對面。

走進(jìn)中科院包頭稀土研發(fā)中心2號(hào)基地人工氣候試驗(yàn)室,映入眼簾的是一排排拉著遮光簾的植物培養(yǎng)架。“這個(gè)實(shí)驗(yàn)室所有光源都是人工光源,排除自然光,我們在純?nèi)斯す庠聪逻M(jìn)行極值試驗(yàn),用來觀察不同植物在各種光源下的生長狀況。”中科院包頭稀土研發(fā)中心“稀土農(nóng)用光源”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人張彤說,張彤一邊說一邊將植物培養(yǎng)架四周的遮光簾拉開,一排排高矮不一的果蔬幼苗出現(xiàn)在眼前,果蔬幼苗上方,一盞盞稀土補(bǔ)光燈正在“關(guān)照”著這些可愛的果蔬幼苗。這些果蔬,因?yàn)樵诜N植過程中使用了稀土農(nóng)用光源,其外形與口感都非同一般,廣受好評。

加點(diǎn)稀土光 吸收更高效

光在實(shí)驗(yàn)室里做實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)也沒有代表性。張彤又給記者講述了另一個(gè)事例。就在今年1月初,包頭市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)固陽示范基地與中科院包頭稀土研發(fā)中心“稀土農(nóng)用光源”項(xiàng)目組合作,在大棚內(nèi)安裝了LED農(nóng)用光源補(bǔ)光系統(tǒng),對時(shí)令果蔬番茄、黃瓜實(shí)施人工補(bǔ)光。經(jīng)過近兩個(gè)月的精心培育和適時(shí)補(bǔ)光,3月1日,合作雙方均收獲了一份可預(yù)知但卻仍然令人興奮的大大驚喜:實(shí)施補(bǔ)光的番茄、黃瓜較未補(bǔ)光的植株竟分別高出15cm、12cm,開花期分別提前了約10天、8天,且補(bǔ)光的植株莖稈粗壯,長勢茂盛,座果率提高了50%。

眾所周知,光是植物生長的核心要素之一。光作為環(huán)境信號(hào),通過光量子密度(光強(qiáng)度)、光質(zhì)(光譜)和光照時(shí)間(光周期),對植物生長發(fā)育的各個(gè)階段都有著極其重要的影響,營造滿足作物光合需求的小氣候環(huán)境,是提高光合效率、加速物質(zhì)積累、提高產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵,對設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和提質(zhì)增效具有重要作用。

LED光源具有光效高、耗電少、智能化和壽命長等特點(diǎn),將稀土元素加入LED光源中,可根據(jù)不同作物光合需求組合不同光質(zhì)光源形成補(bǔ)光陣列,使針對作物光合作用所需多個(gè)特征波段的按需調(diào)控成為可能。

中科院“稀土農(nóng)用光源”主要是讓稀土發(fā)光材料在不同的發(fā)光材料及化合物的作用下,通過電激發(fā),會(huì)產(chǎn)生不同波段的光譜,和其他普通燈的區(qū)別在于,稀土發(fā)光材料的光譜更準(zhǔn)確。“比如我想要紅光,但因?yàn)樗墓庾V比較寬,可能會(huì)把橙光、甚至黃光也包括進(jìn)來,對于植物來說,可能不需要這么多的黃光或橙光。而稀土發(fā)出來的光譜是非常準(zhǔn)確的,我想要哪個(gè)波段的光譜,它就能定位到哪個(gè)波段;另外,稀土發(fā)光材料還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),它的光電轉(zhuǎn)化效率很高,能把近90%的電能轉(zhuǎn)化成光能,植物又能將大部分光能吸收,整個(gè)過程就實(shí)現(xiàn)了非常高的效率。”張彤給記者講解道。

補(bǔ)光不補(bǔ)光 結(jié)果大不同

北方的冬季,早晨亮得晚,晚上天黑得早,整個(gè)光照時(shí)長不足7小時(shí),這對于植物來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只能靠人工補(bǔ)光燈進(jìn)行補(bǔ)充。據(jù)張彤介紹,固陽示范基地的成功實(shí)驗(yàn),他們就是建立一個(gè)補(bǔ)光系統(tǒng),根據(jù)植物所需的時(shí)長,限定一個(gè)補(bǔ)光時(shí)間范圍。以番茄為例,24小時(shí)為一個(gè)周期,14個(gè)小時(shí)晝,10個(gè)小時(shí)夜,在這個(gè)基礎(chǔ)上再加一個(gè)光感探頭,如果陰天沒有太陽,有效光照降低,這時(shí)候燈會(huì)自動(dòng)開啟,也就是說太陽光不夠的時(shí)候,人工光來補(bǔ),太陽光夠,人工光自然就滅了。

普通番茄如果不補(bǔ)光、只照7個(gè)小時(shí)的自然光,苗期會(huì)很長,可能60天以上才能開花,生育期就拉得很長,自然也會(huì)影響產(chǎn)量。“如果一天保證14個(gè)小時(shí)(加上人工光源)的光照,它在40天到50天就可以開花。經(jīng)過人工補(bǔ)光的番茄與未補(bǔ)光的番茄相比,花期提前,果期也會(huì)提前。果實(shí)還有一個(gè)轉(zhuǎn)色期,由青變紅,如果光照時(shí)間不足,植物轉(zhuǎn)色期也會(huì)拉長。補(bǔ)光的番茄在90天就能上市銷售,而沒有補(bǔ)光的番茄可能得120天以上才能上市,甚至停止生長。”張彤認(rèn)為,對于農(nóng)業(yè)來說,打一個(gè)合理的時(shí)間差,是有效提升經(jīng)濟(jì)收入的很好手段。

責(zé)任編輯:周大偉

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