LED用于擬南芥生長(zhǎng)光源的研究.pdf

1、LED作為第四代新型半導(dǎo)體光源，其高光效、長(zhǎng)壽命、體積小、響應(yīng)快、環(huán)保及冷光源的特點(diǎn)奠定了在通用照明和農(nóng)業(yè)照明等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。單色LED光源比傳統(tǒng)光源的色純度更好、光譜更窄，更利于植物照明的研究。隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED光效不斷提高、成本不斷降低，及其在智能控制方面相對(duì)于傳統(tǒng)光源的優(yōu)勢(shì)，使其在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用具有光明的前景。本論文分析了植物對(duì)光照強(qiáng)度的衡量方式與傳統(tǒng)光度學(xué)衡量方式的不同之處，針對(duì)現(xiàn)今植物光照特性研究的不足，采用

2、兩套LED光源控制系統(tǒng)，以模式植物擬南芥為研究材料，根據(jù)植物葉片中葉綠素a和b對(duì)可見(jiàn)光的吸收曲線設(shè)計(jì)了兩組擬南芥生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。研究了擬南芥中葉綠素含量、根長(zhǎng)、外觀特性等參數(shù)在不同光照條件下的變化趨勢(shì)。并在葉綠素a和b的吸收譜的基礎(chǔ)上提出了有效光合光功率的概念，為未來(lái)開(kāi)發(fā)高效、節(jié)能、環(huán)保的LED燈具提供科學(xué)依據(jù)。
　　第一期擬南芥生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)，采用電阻分壓產(chǎn)生調(diào)光控制信號(hào)的方式對(duì)LED光源進(jìn)行調(diào)光處理。選取主波長(zhǎng)為450 nm和655 nm

3、單色紅藍(lán)光LED光源和6500K熒光燈作為照明光源。將擬南芥播種到培養(yǎng)皿中后，在4℃下春化兩天后放置在熒光燈光照環(huán)境和紅藍(lán)LED光源與熒光燈的混合光照環(huán)境下培養(yǎng)21 d。結(jié)果表明兩種類(lèi)型光環(huán)境下擬南芥的萌發(fā)率沒(méi)有差異均為0.94;在熒光燈光環(huán)境下生長(zhǎng)的擬南芥的葉綠素含量約為在LED光照環(huán)境下的擬南芥葉綠素含量的一半，分別為0.15 mg·g-1和0.32 mg·g-1。在LED光照環(huán)境下，擬南芥的葉綠素含量隨著紅藍(lán)光質(zhì)比的增大而有微小降

4、低，除此之外其蓮座和根系長(zhǎng)度也表現(xiàn)出明顯的差異。
　　在第一期實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)了第二期擬南芥生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)。主要研究擬南芥生長(zhǎng)的葉綠素含量、主根長(zhǎng)度等方面在不同光照條件下的變化。本次實(shí)驗(yàn)采用RS485控制系統(tǒng)，可通過(guò)電腦上的用戶(hù)端對(duì)LED光源進(jìn)行智能調(diào)光。實(shí)驗(yàn)中選取主波長(zhǎng)為445 nm和638nm單色紅藍(lán)LED作為培養(yǎng)光源，觀察了擬南芥在熒光燈或LED燈下的生長(zhǎng)特性。結(jié)果顯示:當(dāng)光量子通量密度在64μmol·m-2·s-1附近時(shí)，熒光

5、燈和LED燈下的葉綠素a+b平均含量分別為1.45 mg·g-1和1.52mg·g-1，它們之間無(wú)明顯差異;在LED光照環(huán)境下，葉綠素a、b的含量隨紅藍(lán)光比例的增高有降低趨勢(shì);LED光照下的擬南芥主根長(zhǎng)度比在熒光燈條件下約長(zhǎng)20 mm，且其側(cè)根數(shù)量多于在熒光燈下的側(cè)根數(shù)量。根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)所繪制的趨勢(shì)曲線表明，在LED光照環(huán)境下，當(dāng)光量子通量密度從14μmol·m-2·s-1到375μmol·m-2·s-1變化時(shí)，擬南芥根系長(zhǎng)度在200μ