菊花生产中不同光源的光照强度和能耗

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  摘要[目的]筛选菊花生产中节能有效的补光方法。[方法]对LED等多种光源进行单一和组合处理,测定不同类型灯具和不同组合灯具的照度和能耗。[结果]单一灯具补光时,直射型LED灯能耗最小,照度较大,同时直线上衰减程度较小;组合灯具补光时,考虑到色灯对植物不同部位的特殊影响,直射型LED灯与节能灯组合效果最好。[结论]直射型LED灯在菊花生产中能有效补光,同时达到降低生产成本、节能减排的效果。
  关键词菊花;不同光源;照度;电力消耗
  中图分类号S605文献标识码A文章编号0517-6611(2015)24-001-04
  菊花需要生长到一定的生长量才进行花芽分化。花芽分化前的营养状态应适中、充实,且必须达到开花时的标准。秋菊是典型的短日照植物,在生产中常需要补光以调控开花时间。据研究,菊花补光抑制花芽分化的照度以 5~10 lx为下限照度。在生产实践中,为防止电压不稳使照度减弱,要用40 lx以上的光照进行补光。关于照度与园艺植物光合作用的关系,已有大量报道。探究不同光源补光时照度和能耗,对提高菊花生产技术水平、降低成本、提高产量和质量具有十分重要的意义。
  人工光源代替或补充自然光源的不足已成为环境控制农业的重要手段。常见的灯具如白炽灯、荧光灯、LED灯等色彩各异,能耗不同,产生一定的差异。在整个菊花生长周期中,不同色彩的光照对其不同阶段的生长具有不同的影响。笔者就菊花花期调控补光技术的光源组合和选择,通过对单一光源和组合光源照度和能耗的测量,筛选出节能有效的补光方法。
  1材料与方法
  1.1材料
  供试灯具来自上海谊乐特风贸易有限公司。节能灯色温为2 700和4 000 K。荧光灯1种;使用气体放电的灯具氖灯1种;LED灯9种:红灯、蓝灯、绿灯、紫灯、黄灯、白灯、暖黄灯、暖白灯、E14直射型白光灯;钨丝灯1种。其中,两种节能灯为挂钩式,其余全部为螺旋式接口,口径大小为E14和E27。所有灯具额定功率统一为5 W。试验中灯具配合反光灯罩使用,灯罩为智达品牌9寸大棚使用型。
  照度计1台;优利德多功能功率计量插座1台。
  1.2方法
  1.2.1单个灯具测量。
  此设计为苗床宽100 cm,长300 cm,灯具悬挂于苗床正中间、距离菊花植株上方100 cm处,每100 cm 1个灯具。这种设计最大化地使苗床受光均匀。测定灯具正下方垂直距离分别为50、70 cm处的照度,测定以灯具下方垂直点50、70 cm为中心、在同一平面上4个方向距离50 cm处8点的照度,同时测定单个灯具正常光照1 h后的实际功率。
  1.2.2两种灯具组合测量。
  选取E14直射型白光LED灯,分别与14种灯具组合。该设计为苗床宽300 cm,长300 cm,灯具悬挂于距离苗床边缘75 cm处,直射型白光LED灯与另一种灯具两两交替布置。这种设计最大化地使苗床受光均匀。分别测定两灯具中间纵向距离分别为50、70 cm处照度,测定以两灯具中间纵向距离为50、70 cm处为中心、在同一平面上4个方向水平距离150 cm处8点的照度,同时测定两个灯具正常光照1 h后的实际功率。
  1.2.3实际功率测量。
  利用优利德多功能功率计量插座测定,并记录灯具发光时的功率,记录灯具工作时间,从而计算得出实际消耗电量。
  2结果与分析
  2.1单个灯具照度和实际功率
  表1中四周点50、70 cm处的数据是东、西、南、北4点照度的平均数;中心点50、70 cm处的数值是测定点重复测量3次,取平均值。
  对菊花在单个灯具照射下所生长立体空间的照度进行分析,发现钨丝灯在中心测量点和四周测量点的照度均最小,平均照度(11.0 lx)最小,LED绿灯平均照度(123.0 lx)最大;8种灯具的照度在14种灯具照度平均水平(67.9 lx)之上,依次是LED绿灯(123.0 lx)、LED黄灯(105.1 lx)、LED白灯(104.0 lx)、LED暖白灯(103.2 lx)、直射型LED灯(921 lx)、4 000 K节能灯(90.9 lx)、2 700 K节能灯(82.2 lx)、LED红灯(68.8 lx);照度变异系数最低的是荧光灯(013),最高的是LED绿灯(1.02),说明荧光灯的照度在所测量的立体空间内变化最小,LED绿灯的照度变化最大;变异系数>100%属于强变异,介于10%和100%之间的属于中等变异,小于10%的属于弱变异。LED绿灯变异系数为102,说明在所测量的立体空间内,LED绿灯的照度均匀性很差;6种灯具照度的变异程度低于14种灯具的平均变异程度,依次为荧光灯(0.13)、LED暖黄灯(0.15)、LED白灯(021)、直射型LED灯(0.22)、LED蓝灯(0.23)、钨丝灯(054);4 000 K节能灯的平均照度为90.9 lx,高于2 700 K节能灯的822 lx,,但变异系数均是0.67,说明色温影响灯具的照度,但不影响照度的变异程度;不同颜色的9种LED灯具在照度和照度变异系数上差别很大,LED蓝灯照度(16.4 lx)最小,但其照度变异系数(0.23)较小,LED绿灯照度(123.0 lx)最大,其照度变异系数(1.02)也最大;14种灯具中照度和照度的变异程度均优于平均水平的灯具为LED白灯和直射型LED灯,表现较好;LED紫灯和氖灯的照度和照度的稳定程度都没有达到14种灯具的平均水平,表现差。
  由表2可知,在14种灯具中,氖灯照度横向衰减(234%)最小,但其照度纵向衰减(67.9%)最大;荧光灯表现与氖灯相似,照度横向衰减(28.0%)明显较小,纵向衰减(613%)较大;LED绿灯照度横向衰减(59.6%)和纵向衰减(626%)明显较大,在测量的立体空间内照度衰减程度最大;9种LED灯的照度在横向和纵向方向上的衰减程度相似;2 700 K节能灯和4 000 K节能灯照度的衰减程度几乎相同;不同类型灯具照度横向衰减程度从小到大依次是氖灯、荧光灯、钨丝灯、节能灯、LED灯;不同类型灯具照度纵向衰减程度从小到大依次是节能灯、钨丝灯、LED灯、荧光灯、氖灯;LED紫灯、LED暖白灯、LED白灯、钨丝灯4种灯具的实际功率高于14种灯具实际功率的平均值,其中钨丝灯实际功率达到13.9 W,耗电量最大;最省电的灯具是直射型LED灯和氖灯,实际功率均为3.5 W。   综合表1、表2,得出8种照度较好的灯具依次是LED绿灯、LED黄灯、LED白灯、LED暖白灯、直射型LED灯、4 000 K节能灯、2 700 K节能灯、LED红灯;
  6种照度衰减程度较小的灯具依次是荧光灯、LED暖黄灯、LED白灯、直射型LED灯、LED蓝灯、钨丝灯;
  10种能耗较少的灯具依次是直射型LED灯、氖灯、荧光灯、LED红灯、LED绿灯、LED蓝灯、LED黄灯、LED暖黄灯、2 700 K节能灯、4 000 K节能灯。
  可见,直射型LED灯在照度、照度衰减程度和节能环保3个方面均优于14种灯具的平均水平,表现最优。
  2.2组合灯具照度和实际功率
  由表3可知,对比50 cm处各测量点的照度,70 cm处对应测量点的照度均不同程度的增大,这可能是由于遮光罩控制了光线照射角度,70 cm处光线叠加程度较50 cm处更大;直射型LED灯+钨丝灯组合的平均照度(21.6 lx)最小,直射型LED灯+4 000 K节能灯组合的平均照度(57.8 lx)最大,有8种组合灯具的照度在14种组合灯具照度平均水平(43.8 lx)之上;直射型LED灯+LED绿灯组合的照度变异系数(0.28)最小,说明该组合灯具在测量的立体空间内照度变化程度最小;直射型LED灯+直射型LED灯组合的照度变异系数(0.76)最大,说明该组合灯具在所测立体空间内照度变化程度最大;有9种组合
  灯具的照度变异程度小于组合灯具照度的平均变异程度。
  由表4可知,在14种组合灯具中直射型LED灯+直射型LED灯组合灯具照度在50 cm处横向衰减(58.8%)程度最大,70 cm处横向衰减(69.5%)程度最大,同时中心点垂直增长(132.0%)程度最大,这与表3分析中该组合照度变异系数最大相符合;直射型LED灯+LED绿灯组合灯具照度横向衰减平均值(32.3%)最小,直射型LED灯+LED白灯组合灯具垂直增长平均值(7.4%)最小,这与表3中这两种组合较低的照度变异系数相符合;在14种组合灯具中,直射型LED灯+钨丝灯组合灯具的实际功率(17.6 W)最大,最耗电;直射型LED灯+直射型LED灯组合灯具实际功率(71 W)最小,最节能。
  综合表3、表4,得出8种照度较强的组合灯具依次是直射型LED灯+4 000 K节能灯、直射型LED灯+LED白灯、直射型LED灯+2 700 K节能灯、直射型LED灯+LED暖白灯、直射型LED灯+LED黄灯、直射型LED灯+LED红灯、直射型LED灯+直射型LED灯、直射型LED灯+LED绿灯;
  8种照度变化程度较小的组合灯具依次是直射型LED灯+4 000 K节能灯、直射型LED灯+LED白灯、直射型LED灯+2 700 K节能灯、直射型LED灯+LED黄灯、直射型LED灯+LED绿灯、直射型LED灯+直射型LED灯、直射型LED灯+LED红灯、直射型LED灯+LED暖白灯;
  10种能耗较低的组合灯具依次是直射型LED灯+直射型LED灯、直射型LED灯+荧光灯、直射型LED灯+LED绿灯、直射型LED灯+氖灯、直射型LED灯+LED蓝灯、直射型LED灯+LED暖黄灯、直射型LED灯+LED黄灯、直射型LED灯+2 700 K节能灯、直射型LED灯+LED红灯、直射型LED灯+4 000 K节能灯;
  直射型LED灯+2 700K节能灯、直射型LED灯+4 000 K节能灯、直射型LED灯+LED黄灯、直射型LED灯+LED绿灯在照度、照度衰减程度和节能环保3个方面均优于14种灯具平均水平。由于色灯照射对植物不同部位生长发育的影响不同,组合色灯在该试验中为对照组合,因此,直射型LED灯+2 700 K节能灯、直射型LED灯+4 000 K节能灯为最优的组合灯具。
  3结论与讨论
  由于植物在光补偿点时不能积累干物质,在低光强度的情况下光源是否充足对于植物能否茂盛生长有着重要意义。一般,阳性植物在光照占全光照的3%~5%时达到光补偿点,而阴性植物由于呼吸弱,在很低的光照下即达到光补偿点,一般为全光照的0.5%~1%。但是,随着季节变换,有些时段植物会因为光照不足而遭受弱光胁迫,一般光合速率都明显降低。弱光时,有些植物降低光补偿点。这有利于它们在弱光下维持碳平衡,但减缓了植物正常的代谢,所以采取光补偿植物是一种有效的方法。
  以菊花为试材,该试验探讨了不同单一灯具和组合灯具的照度和能耗。试验结果表明,在单一灯具光照下,直射型LED灯在照度、照度衰减程度和节能环保3个方面表现最优;在组合灯具光照下,直射型LED灯+2 700 K节能灯、直射型LED灯+4 000 K节能灯组合为最优的组合灯具,但何种色温节能灯效果更好仍需进一步研究;在正常工作中,无论是横向或纵向,在光的直线衰减中,不同灯具光的衰减程度都是不相同的。
  在菊花生产中,可以根据不同场地、菊花品种、生长阶段选择不同的补光方法。当照度要求较高时,单个灯具可以选择LED白灯、直射型LED灯和节能灯,组合灯具可以选择直射型LED灯+2 700 K节能灯、直射型LED灯+4 000 K节能灯和直射型LED灯+LED白灯。当生产中要求能耗较低时,单个灯具可以选择氖灯、直射型LED灯和荧光灯,组合灯具可以选择直射型LED灯+直射型LED灯、直射型LED灯+荧光灯和直射型LED灯+氖灯。不同光质对菊花营养生长生理和开花生理机制的作用不同,色灯在该试验中为对照。
  关于能耗,对于照度在一定值下能够打破光周期的灯具,为满足照度,需要加大灯泡的额定功率,相应的实际功率也会增大,导致能耗量增大,成本增加。对比额定功率均为5 W的补光灯,直射型LED灯的实际功率最低为3.5 W,其用电量较钨丝灯节能75%,较4 000 K节能灯节能31%,较荧光灯节能8%。直射型LED灯在菊花生产中的应用能够有效地降低能耗,切实达到降低生产成本、节能减排的效果。
  参考文献
  [1] 王春昕.光对切花菊‘神马’生长和开花的影响[D].南京:南京农业大学,2012:21.
  [2] 万亚楠.菊花的花期调控方法初探[J].现代园艺,2013(20):51-52.
  [3] 丑敏霞,张玉进.光照强度对石斛生长与代谢的影响[J].园艺学报,2000,27(5):380-382.
  [4] 陈银华,蒋健箴.光照强度对辣椒光合特性与生长发育的影响[J].上海农业学报,1998,14(3):46-5041.
  [5] 安慧,上官周平.光照强度和氮水平对白三叶幼苗生长与光合生理特性的影响[J].生态学报,2009,29(11):6017-6024.
  [6] 种培芳,陈年来.光照强度对园艺植物光合作用影响的研究进展[J].甘肃农业大学学报,2008,43(5):104-109.
  [7] 阎秀峰,王洋,尚辛亥,等.光强和光质对野外栽培高山红景天生物量和红景天甙含量的影响[J].生态学报,2004,24(4):674-679.
  [8] 杨其长.LED在农业与生物产业的应用与前景展望[J].中国农业科技导报,2008(6):42-47.
  [9] 曲仲湘.植物生态[M].北京:北京人民出版社,1980.
  [10] 王尔镇.高效率白光LED的技术开发[J].灯的照明,2003,27(4):26-31.
  [11] 吴家森,胡君艳,周启忠等.LED灯补光对萝卜生长及光合特性的影响[J].北方园艺,2009(10):30-33.
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