LED人工补光在植物照明中的应用是如何实现的？

在安装人工光源时，应将其置于被照射植物正上方的特定距离处，最短距离大约为10厘米。由于LED光源发出的是冷光，它不会对植物造成伤害。

株间侧面补光

当采用顶部补光方式时，植物顶部的叶片可能会遮挡光线，导致下层叶片光照不足。株间侧面补光有助于改善垂直方向上的光照分布，加快下层叶片的光合作用，从而提高光照的利用效率。研究显示，无论是采用LED侧面补光还是高压钠灯顶部补光，番茄的产量和品质没有显著差异，但LED侧面补光能节能36.3%。因此，LED光源非常适合用于侧面补光。

光周期调控

光周期调控是指通过间接补光或遮光的方式调控植物的光照时间，进而影响植物的花芽分化。必须根据植物类型（长日、短日、日中性植物）来确定其光周期。对于长日照植物，可以通过人工补光延长光照时间，促使其在短日照季节开花；对于短日照植物，遮光处理可以促进花芽分化，而延长光照时间则会推迟开花。对于大多数作物而言，每天至少需要保证4小时的暗期，否则光合产物会在叶片中积累，降低光能利用效率。

人工光照调控植物生长发育研究现状

在人工环境下，通过人工补光或全人工光照射植物，可以促进植物生长，提高产量，改善产品形态和色泽，同时减少害虫的发生。随着人工光源技术的发展，利用光质调控植物生长发育成为一项新型调控技术。研究发现，在相同光强下，使用绿膜和红膜覆盖时，草莓的叶面积和叶柄长度显著增加，但在蓝膜覆盖下，叶面积和叶柄长度明显减少。蓝光和紫外光会减少葡萄单叶面积，而红光处理能显著增加总干物质积累并促进新梢加粗生长。在红蓝光基础上补充绿光，能够减缓莴苣叶片中叶绿素的降解，提高番茄幼苗中叶绿素含量，从而促进幼苗生长。

光调控技术的发展一方面依赖于人工光源技术的进步，另一方面也推动了人工光照系统的发展。传统人工光源包括高压钠灯、金属卤化物灯等。

（1）高压钠灯的主要发射光谱集中在560~640纳米之间，与植物光合有效辐射的光谱（400~700纳米）不完全吻合，通常用于延长植物光照时间以提高产量。但早期高压钠灯缺乏对植物生长至关重要的蓝光。改良后，虽然对植物产生了一些负面影响，如降低叶绿素含量和干物质合成量等。

（2）金属卤化物灯中的镝灯发射的密集型光谱（380~780纳米）与太阳光谱相当接近，具有较高的发光效率（>75 lm/W）和显色性（Ra>80），但其有效光子束密度相对LED较低，不利于植物的光合作用。

（3）LED灯不仅能发出光波较窄的单色光，还能根据植物需求进行任意组合光源，在植物照明领域具有明显应用优势。

小结

无论是从促进现代化农业发展的角度，还是实现节能环保的角度来看，LED植物照明都具有极其重要的意义。农业的地位和发展需求为LED植物照明的发展提供了新的机遇。自2013年以来，全球LED植物照明市场进入快速发展阶段，主要集中在北美、日本、荷兰等地区。2010年，日本三菱化学利用大型集装箱改造植物工厂，并使用LED光源进行光合作用。2012年，首套LED照明的植物工厂系统用于栽培莴苣和嫩叶菜，开启了LED植物照明的新篇章。据LED inside统计，2014年全球LED植物照明市场规模为1亿美元，2016年增长至5.75亿美元，预计到2020年将增至14亿美元。

国内的植物照明尚处于行业发展的初期阶段，厂家规模小、数量少、缺乏核心技术和统一的标准规范是国内植物照明技术发展的瓶颈。

为促进LED人工植物照明行业的健康持续发展，需要从以下几个方面着手：

（1）植物照明是一项专业性、综合性强的跨学科技术，因此需要对LED光源及植物学等进行全面、系统、深入的研究。

（2）标准化工作是促进科研成果产业化、支撑产业规范发展的重要手段，因此需要加快标准制定工作，完善标准检测认证体系。