本文基于 WIFI 的無極植物燈栽培智能補光系統(tǒng)，采用 LED燈珠 無極燈作為補光光源，充分發(fā)揮了無極燈發(fā)光效率高、光通量穩(wěn)定、顯色性好、無頻閃無噪音、功率可調(diào)、節(jié)能環(huán)保等特點，結(jié)合遠程智能控制系統(tǒng)，能夠滿足植物生長波長光照需求，特別適合應(yīng)用于光控植物設(shè)施栽培環(huán)境，可以很好地滿足市場需求。

普朗克光電3535植物照明燈珠，

　　背景介紹

　　近年來，植物照明工廠受到了前所未有的關(guān)注。據(jù)聯(lián)合國預(yù)測，到 2050 年全球人口將達 95 億，人類的食物需求也將要比現(xiàn)在增加 70%-100%，而人均耕地面積最近 30 年來卻從 0.33hm2 下降至 0.22hm2，降幅達 31.7%。

　　在影響植物生長的諸多環(huán)境因素中，光是最重要的因素之一。所謂“萬物生長靠太陽”，植物對于光的要求，主要為光照顏色、光譜、光照強度和光照時間。所以通過人工開發(fā)特定光譜照明產(chǎn)品的光照可以極大地提高植物生長。

　　據(jù)了解，植物工廠生產(chǎn)成本中的電費占比約 30%，若無廉價電源與效率高的人工燈光降低生產(chǎn)成本，植物工廠對農(nóng)民的吸引力并不大。因此，發(fā)展節(jié)省資源的光源是建設(shè)植物工廠的必要需求。

　　另外，近幾年隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高，溫室大棚發(fā)展迅速，傳統(tǒng)溫室大棚一般使用普通電光源補充光照和應(yīng)用不同覆蓋材料等農(nóng)業(yè)技術(shù)措施，這些措施存在著不同程度的問題：缺乏對具體光譜成分的分析導(dǎo)致光質(zhì)處理不純，光強不一致、低于植物光補償點，照射光源能效低等。日本、美國、荷蘭等發(fā)達國家相繼研發(fā)的植物栽培燈，主要以 LED 光源為主，但 LED照明產(chǎn)品的上游技術(shù)及核心zhuanli被國外大公司壟斷，造成目前市場上的 LED植物照明產(chǎn)品成本過高、技術(shù)壟斷、手工操作開關(guān)，難以推廣和普及。

　　試驗開發(fā)和過程

　　太陽光是由許多不同波長的光波所組成，而在太陽輻射光譜中只有極小部分對光合作用產(chǎn)生影響，約占太陽光比例的 5%。普朗克光電早在 2006 年就開始研究植物燈特殊光譜段，通過研究得出 620-680nm 的紅光和400-500nm 的藍紫光最佳配比，從而成功研制出了專供于植物照明系列的貼片LED燈珠。

　　而智能化植物工廠是一種通過設(shè)施內(nèi)高精度環(huán)境控制，實現(xiàn)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，如圖 1、圖 2 所示，是基于 B/S 架構(gòu)，通過 WIFI 實現(xiàn)遠程操控對作物生育過程的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等環(huán)境因素進行自動控制，不受外界條件制約的生產(chǎn)方式。

　　下面是部分研究配比參數(shù)：

　　(1)生菜：定植和育苗光源分別采用紅藍光 6∶1和 7∶1 的光源最適合其生長。

　　(2)韭菜：紅/藍 7∶1 處理下韭菜株高、莖粗、葉寬等質(zhì)量比均顯著高于其他處理。

　　(3)黃瓜：7∶2 是適宜黃瓜幼苗生長的最佳紅藍光配比。而生長期 7∶1 為最佳紅藍光配比。

　　(4)青菜、空心菜：以 7∶1 是適宜青菜、空心菜葉子生長的最佳紅藍光配比。

　　(5)白蘿卜：生長最適宜的光質(zhì)：紅藍光配比 8∶1。

　　(6)油麥菜：紅藍光比例為 9∶1，有利于油麥菜生長。

　　(7)草莓、西紅柿：紅藍光 9∶1 對草莓、西紅柿生長最有利，并且果實飽滿且營養(yǎng)豐富。

　　(8)冬青：紅藍光按照 8∶1 的比例配置，冬青長勢最好，強壯且根系也非常發(fā)達。

　　(9)芽苗菜：以 6∶2∶1 的紅綠藍光配比效果最明顯。

　　(10)馬蹄蓮：生長情況以補照紅藍光 6∶2的比例效果最好。

　　(11)紅掌驕陽： 綜合分析， 紅藍光 7∶3 處理較佳， 有利于形態(tài)、根部生長以及干物質(zhì)積累。

　　(12)鐵皮石斛：紅藍光 7∶3，其增殖效果最好;6∶4 時， 更有利于苗株光合作用和物質(zhì)積累。

　　在我司實驗室中，生菜在 2014 年 7 月 8 日由育苗下種種植。種植環(huán)境：

　　● 植物上方照度：2600-2900lx(純紅藍光譜照度數(shù)值，非白光照度數(shù)值)，無自然光照，完全人工照明系統(tǒng)，前期照射周期 6 h 開，2 h 關(guān)，每天循環(huán) 3 次;后期 14 h 開，10 h 關(guān)，每天循環(huán)2 次;

　　●環(huán)境溫度：28-30℃(后期空調(diào)開始添加，維持 28℃)

　　●相對濕度：50%-70%(后期空調(diào)打開降至 60%左右)

　　在三周左右時間后，單顆生菜從最初 4 個葉瓣長到 11 個，寬度9~10cm。生長高度較為良好，高度增長 80%左右。生菜基本上莖的發(fā)育較為良好，高度漲勢迅猛，如圖 3 所示。該生長速度相比較我司常規(guī)日光照明環(huán)境下生長的生菜組群，加快植物生長達 50%以上(基于葉片面積及重量得出)。

　　俄羅斯托木斯克國立大學(xué)生物及生物物理研究所研究報告以及宏源實驗室實踐證明，宏源無極植物燈較鈉燈植物燈加快植物生長近一倍(基于葉片面積及果實結(jié)果重量得出)。該報告是基于 LVD無極植物燈光照 200 W 與400 W 高壓鈉燈的對比試驗數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在俄羅斯托木斯克國立大學(xué)試驗了近半年時間，通過種植西紅柿等喜陽類作物得出的數(shù)據(jù)。

　　結(jié)論

　　本項目基于 WIFI 的無極植物燈栽培智能補光系統(tǒng)，采用 LVD 無極燈作為補光光源，結(jié)合遠程智能控制系統(tǒng)，能夠滿足植物波長光照需求，特別適合應(yīng)用于光控植物設(shè)施栽培環(huán)境，可以很好地滿足市場需求。在中心軟件界面上實現(xiàn)“傻瓜相機”的原理，即任何家庭人員均可有效參與并實施種植農(nóng)產(chǎn)品作物，更加貼近現(xiàn)代消費者的心理和生理需求。項目本身種植產(chǎn)品要達到國家無公害的認證標(biāo)準(zhǔn)。

　　實施本項目，可以改善農(nóng)民靠天吃飯的窘?jīng)r，幫助農(nóng)民改善生產(chǎn)條件，可提高植物的質(zhì)量、產(chǎn)量，同時果實類作物可縮短結(jié)果期，使其增加收入，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　本項目可以廣泛應(yīng)用于植物栽培、溫室補光、植物組培、植物工廠，具有促進植物生長，調(diào)節(jié)植物形態(tài)建成，節(jié)能環(huán)保等多方面優(yōu)勢，不僅可發(fā)出光波較窄的單色光，如紅色、橙色、黃色、綠色、藍色、紅外等，并能根據(jù)植物不同需要任意組合，而且還是低發(fā)熱特性的冷光源，可以近距離照射植物，提高空間利用率，不僅能夠為農(nóng)業(yè)植物的生長提供合理的光環(huán)境條件，減少農(nóng)藥、激素等化學(xué)品的使用，確保食品安全，而且還是低能耗的綠色光源，具有廣闊的應(yīng)用前景，是未來植物照明光源的重要發(fā)展趨勢。