Application de LED en culture de plantes

- Aug 15, 2019-

En tant que quatrième génération de nouvelles sources d’éclairage, les LED ont de nombreuses caractéristiques différentes des autres sources électriques, ce qui en fait le premier choix pour des sources lumineuses économes en énergie et respectueuses de l’environnement.


Les LED utilisées dans le domaine de la culture de plantes présentent également les caractéristiques suivantes: le type de longueur d'onde est riche, ce qui coïncide avec la plage spectrale de la photosynthèse et de la photomorphologie de la plante; la largeur d'onde spectrale est étroite d'une demi-largeur, et la lumière monochromatique pure et le spectre composite peuvent être combinés selon les besoins; La lumière d'une longueur d'onde spécifique illumine la culture de manière équilibrée; non seulement la floraison et la fructification de la culture peuvent être ajustées, mais la hauteur de la plante et sa composition en éléments nutritifs peuvent également être contrôlées; le système génère moins de chaleur et prend moins de place, et peut être utilisé pour un système de combinaison stéréoscopique de culture multicouche, réalisant une faible charge thermique. Et l'espace de production est miniaturisé; De plus, sa durabilité exceptionnelle réduit également les coûts d'exploitation. En raison de ces caractéristiques remarquables, les LED conviennent parfaitement à la culture de plantes dans des environnements contrôlés tels que la culture de tissus végétaux, l'horticulture en installations et les semis en usine, ainsi que les systèmes d'assurance vie écologique en aérospatiale.


Recherche sur l'application de LED dans la culture d'installations végétales

En 2013, la zone des installations horticoles en Chine s'est développée rapidement et la technologie d'éclairage de contrôle de l'environnement lumineux pour la croissance des plantes a attiré l'attention. La technologie d'éclairage horticole des installations est principalement utilisée sous deux aspects: premièrement, lorsque l'ensoleillement est faible ou le temps d'ensoleillement bref, il est utilisé comme éclairage supplémentaire pour la photosynthèse des plantes; Deuxièmement, il s’agit de l’éclairage induit sous forme de photopériode et de forme lumineuse de la plante.

LED grow light

1. Les LED en tant que recherche sur l’éclairage supplémentaire de la photosynthèse des plantes Une source de lumière artificielle traditionnelle génère trop de chaleur. Par exemple, l'éclairage d'appoint à LED et le système hydroponique peuvent être utilisés pour le recyclage. Une chaleur et une humidité excessives peuvent être éliminées et l'énergie électrique peut être convertie de manière efficace en un rayonnement photosynthétique efficace, puis convertie en matière végétale. Des études ont montré qu'avec l'éclairage à LED, le taux de croissance et le taux de photosynthèse de la laitue étaient augmentés de plus de 20% et qu'il était possible d'utiliser des LED dans des usines de production. L'étude a révélé que, comparée aux lampes fluorescentes, une source de lumière LED à longueurs d'ondes mixtes peut considérablement favoriser la croissance et le développement des épinards, du radis et de la laitue et améliorer l'indice morphologique. peut maximiser la bioaccumulation de la betterave à sucre, l’accumulation la plus importante de bétaïne dans les racines des cheveux et produire dans les racines velues. La plus grande accumulation de sucre et d'amidon. Par rapport aux lampes aux halogénures métalliques, la morphologie anatomique des tiges et des feuilles des plantes de poivron et de périlla cultivées sous des diodes électroluminescentes dépendant de la longueur d'onde a considérablement changé et le taux de photosynthèse des plantes a augmenté avec l'augmentation de la densité optique. Les LED composites à longueur d'onde peuvent entraîner une augmentation du nombre de stomates dans les plantes de souci et de sauge.


2, LED en tant que photopériode de plante, illumination induite par la lumière Les LED de longueurs d'onde spécifiques peuvent affecter le temps de floraison de la plante, sa qualité et la durée de la floraison. Les LED de certaines longueurs d'onde peuvent augmenter le nombre de boutons floraux et la floraison des plantes; Les LED de certaines longueurs d'onde peuvent réduire la réaction de floraison, réguler la durée du pédoncule et de la période de floraison et faciliter la production et la commercialisation de fleurs coupées. On peut voir que la floraison et la croissance ultérieure des plantes peuvent être régulées par une régulation par LED.


3. Recherche sur l’application des LED au système d’assurance vie écologique en aérospatiale

La mise en place du système de contrôle de la vie écologique contrôlé (CELSS) est le moyen fondamental de résoudre le problème du soutien de la vie dans l’espace habité à long terme. La culture de plantes supérieures est un élément important du CELSS, l'un des éléments clés de l'éclairage.

Selon les exigences particulières de l'environnement spatial, la source de lumière utilisée pour la culture de plantes dans l'espace supérieur doit avoir un rendement lumineux élevé, et l'onde lumineuse de sortie convient à la photosynthèse des plantes et à la construction de formes lumineuses, de petite taille, légère et de longue durée , record de sécurité et de fiabilité et pas d’environnement. Pollution et autres caractéristiques. Comparées à d'autres sources lumineuses telles que les lampes fluorescentes blanches froides, les lampes au sodium à haute pression et les lampes aux halogénures métalliques, les LED convertissent plus efficacement l'énergie lumineuse en rayonnement photosynthétiquement actif, et les plantes ont de meilleurs effets de remplissage de la lumière; En outre, ils ont une longue durée de vie, une petite taille et un poids léger. Il se caractérise par son état solide. Par conséquent, la LED a reçu beaucoup d'attention dans la culture de plantes terrestres et spatiales. Des études ont montré que les systèmes d'éclairage à LED peuvent fournir un éclairage uniforme de la distribution spectrale de l'énergie et que l'énergie nécessaire pour convertir l'énergie électrique en installations est 520 fois plus efficace que celle des lampes à iodures métalliques


Exemple

En prenant le chrysanthème comme matériau d’essai, 120 branches à croissance régulière et des tiges épaisses de chrysanthème ont été sélectionnées et divisées en 2 groupes, 60 dans chaque groupe. La section à lames d'une longueur d'environ 12 cm a été découpée et la base découpée en une surface en forme de coin. La base a été traitée avec 10 PPM d'acide naphtoïque pendant 12 heures, puis rapidement étendue sur un lit de semences intelligent en lumière naturelle et un lit de semences de lumière rouge avec des lampes de croissance de plantes à LED . Observez et notez la croissance des segments de tige. La teneur en chlorophylle a été déterminée par la méthode d'extraction les 3ème et 6ème jours de la culture, et les feuilles de la même partie du traitement ont été collectées uniformément à 0,2 g, coupées, trempées dans de l'acétone 1: 1: éthanol absolu et placées dans un incubateur à 40 degrés. Après 24 heures d'extraction, la valeur de DO à une longueur d'onde de 652 nm a été mesurée et la teneur en chlorophylle a été calculée. Le sucre soluble a été déterminé par la méthode de l'acide 35 dinitrosalicylique. L'activité de la nitrate réductase (NR) a été déterminée par la méthode colorimétrique au sulfonamide. Les résultats suivants ont été obtenus:


1. Après 30 jours de culture, les segments de la tige sous lumière rouge sont plus précoces que les racines sous lumière naturelle et leur nombre est beaucoup plus élevé. Le taux d'enracinement est aussi élevé que 100%, et les racines sont fortes. Les feuilles sont vert foncé, les tiges sont épaisses et les plantules poussent vigoureusement. La croissance du matériau sous lumière rouge était nettement meilleure que celle sous lumière naturelle tout au long du processus de culture, ce qui indique que la lumière rouge a pour effet de favoriser l'enracinement de milliers de camomilles (tableau 1). Tableau des lampes de production de plantes à LED 1 Comparaison de l'enracinement de milliers de petites branches de gerbera jaune sous lumière rouge et lumière naturelle.

2. Au cours de la croissance du segment de tige, la teneur en chlorophylle a diminué en premier lieu puis a augmenté sous lumière naturelle ou lumière rouge. Cependant, la teneur en chlorophylle sous lumière rouge est supérieure à celle sous lumière naturelle, ce qui indique que la lumière rouge a un effet significatif sur la formation de chlorophylle, et le résultat est plus évident avec l’augmentation du nombre de jours de culture (tableau 2). La croissance des plantes sous la lumière rouge est meilleure, probablement en raison d'une teneur plus élevée en chlorophylle dans la plante, d'une plus grande photosynthèse et d'une plus grande synthèse de glucides, qui fournit suffisamment de matière et d'énergie pour la croissance de la plante. Lampe de table pour lampe à croissance de plantes à LED 2, teneur en chlorophylle et en sucre soluble sous lumière naturelle et lumière rouge


3. La teneur en sucre soluble au 9ème jour de culture était inférieure à celle du 15ème jour et elle diminuait davantage sous le feu rouge que sous la lumière naturelle. Les racines de la tige sous la lumière rouge étaient également antérieures à la lumière naturelle. Après 15 jours, la teneur en sucres solubles sous lumière rouge était supérieure à celle sous lumière naturelle, ce qui peut être lié à une teneur plus élevée en chlorophylle sous lumière rouge (tableau 2), et la photosynthèse était plus vigoureuse.


4. L'activité de NR dans les segments de la tige sous lumière rouge était significativement supérieure à celle sous lumière naturelle (tableau 2). On peut voir que la lumière rouge peut favoriser le métabolisme de l'azote dans le segment de tige du chrysanthème.


En bref, la lumière rouge favorise l'enracinement, la formation de chlorophylle, l'accumulation de glucides, ainsi que l'absorption et l'utilisation des segments de la tige du chrysanthème. L'utilisation de lampes de croissance des plantes à lumière rouge dans le processus de propagation rapide favorise efficacement l'enracinement rapide de diverses plantes et améliore la qualité des plantules.


Les plantes dépendent de l’énergie de la lumière pour la croissance, la floraison et la production de la photosynthèse. Cependant, en raison des changements climatiques et des causes d'éclairage en constante évolution, les plantes ne peuvent pas absorber totalement les nutriments photosynthétiques nécessaires pendant leurs différentes phases de croissance, ce qui présente des inconvénients pour la croissance, en particulier au stade des semis. À cet égard, la spectroscopie artificielle scientifique et rationnelle a créé de bonnes conditions d’absorption et de réflexion pour la croissance des plantes. Les valeurs énergétiques des régions bleues et rouges sont très proches de la courbe d'efficacité de la photosynthèse des plantes (plus significative pour les plantes vertes) et constituent la meilleure source de croissance des plantes.