CN107646387A - 一种蔬菜育苗的光伏led智能补光方法 - Google Patents
一种蔬菜育苗的光伏led智能补光方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种蔬菜育苗的光伏LED智能补光方法,包括以下步骤:制备育苗架、棚膜覆盖、LED灯安装、太阳能光伏板的选择、放置太阳能光伏板、补光时间控制、育苗盘准备、育苗基质、催芽播种及苗期管理,本发明可以防止幼苗徒长,增加幼苗植株的物质含量,促进壮苗培育,减少病虫害的发生,降低农药的施用,提高蔬菜品质,进而提高生产效益。
Description
技术领域
本发明属于蔬菜育种技术领域,具体地说,涉及一种蔬菜育苗的 光伏LED智能补光方法。
背景技术
育苗是蔬菜生产中的关键环节,培育壮苗对蔬菜的成功栽培 起到决定性作用。在早春、秋冬季等低温弱光条件下,常见苗弱 多病,生长缓慢,制约蔬菜的高效栽培和反季节生产,光照不足 成为蔬菜育苗中的最大技术难题。因此生产中采取人工补光改善 在栽培环境中因光照的不足而引起的植物徒长等苗弱的现象,从 而促进蔬菜幼苗的生长。目前人工补光常用的光源有荧光灯、金 属卤化物灯、白炽灯等,但这些传统光源发热大、耗能大并且植 物利用的波段小。植物叶片所能选择吸收波长400-700nm之间的 光能,其中蓝紫光波段420-500nm和红光波段620-700nm的光合 效率最高。LED(light emitting diode,发光二极管)是一种新型的 补光光源,波长与植物生长所需的光谱范围相吻合。通过将单色 组合,可以形成与各种植物光合作用与形态建成基本吻合的光谱, 能够提高光能利用率。
目前蔬菜育苗补光中存在以下技术缺陷:一是需要用固定电 源,育苗位置受限,而大部分蔬菜基地未有电源接入,因而无法 进行补光;二是需要外接电源,浪费电能,尤其使用荧光灯、尤 其金属卤化物灯、白炽灯补光时耗电较多;三是补光时段较随意, 未进行实验验证,补光效果一般;四是补光时光源分布不科学, 光质及光强还又待规范。LED具有体积小、重量轻、寿命长、波 长特殊、驱动电压低、光效率高、能耗小、安全可靠耐用以及不容易色衰等优点,但目前未见系统的在蔬菜育苗中利用光伏发电 驱动LED补光技术,常规的通过固定交流电源驱动的方式限制了 其推广应用。
发明内容
有鉴于此,本发明针对上述的问题,提供了一种蔬菜育苗的光伏 LED智能补光方法,该方法通过利用太阳能光伏发电,LED灯带进行 补光,并通过时间控制器的智能控制补光时段,促进蔬菜壮苗培育。
为了解决上述技术问题,本发明公开了一种蔬菜育苗的光伏LED 智能补光方法
与现有技术相比,本发明可以获得包括以下技术效果:
1)本发明通过有效利用太阳能资源,不管晴天还是阴天,都可 以进行LED补光;减少电能消耗,节约能源,减少污染,保护环境。
2)本发明不需要外接光源,不受电源位置限制,有蔬菜基地的 地方就可以补光育苗,而且该育苗设施可以移动,可以就地安置。
3)本发明可以定时控制LED灯的开关,达到智能补光的目的。
4)本发明可以对植物所需的红/蓝光进行有效补充,促进植株内 含物质的提高,提高蔬菜幼苗的生长效益。
5)本发明可以克服南方地区如贵州早春时节低温寡日照的劣势 环境气候条件,增加光照,进行光调节改善幼苗生长环境,促进早育 苗,培育壮苗。
6)本发明育苗架投入少,育苗效率高。育苗架架材、光伏板等 全部投入在1000元以内(光伏板500-600元、架材200-300元、控 制器及LED灯带100-200元),年产优质苗10000株左右,若按每株 苗0.2元价格算,半年即可回本。而且此育苗架可以一次投入,多年 使用。
7)本发明可以防止幼苗徒长,增加幼苗植株的物质含量,促进 壮苗培育,减少病虫害的发生,降低农药的施用,提高蔬菜品质,进 而提高生产效益。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的 所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明 的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构 成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明育苗架的结构示意图;
图2是本发明LED处理对番茄幼苗叶面积的影响;
图3是本发明LED处理对番茄幼苗气孔密度的影响;
图4是本发明处理后番茄幼苗气孔,其中,处理CK代表不补光, T1代表7:00-11:00进行补光,T2代表5:00-19:00进行补光, T3代表19:00-23:00进行补光;
图5是本发明LED处理对番茄幼苗根系活力的影响。
图中,1.架体,2.支架,3.第一支撑杆,4.第二支撑杆。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式,藉此对本发明 如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充 分理解并据以实施。
本发明公开了一种蔬菜育苗的光伏LED智能补光方法,包括以 下步骤:
1)制备育苗架:该育苗架包括矩形架体1,架体内1设置有5 层支架2,层高0.3m,尺寸为1.2m长×0.6m宽×1.5m高;每层支架2 由5根第一支撑杆3和2根第二支撑杆4构成,所述第一支撑杆3平 行设置,所述第一支撑杆3的两端分别与第二支撑杆4相连接;
2)棚膜覆盖:在育苗架外面覆盖一层农用大棚膜(无滴膜、PO 膜),沿架体边框包裹,起遮风遮雨保温保湿作用;
3)LED灯安装:准备好红/蓝光比为4:1、灯带密度60个/米、 电压12V、功率12W的1米长防水LED灯带12条,将LED灯带通 过卡扣固定悬挂于育苗架的第一支撑杆3上,每层固定3条灯带,灯 带间距15cm;
4)太阳能光伏板的选择:每层育苗架需要光伏板功率>=36W, 整个育苗架所需光伏板规格=育苗架层数×每层架所需功率,4层为 36W×4=144W,因此需购置标准功率>=144W的太阳能光伏板;
5)太阳能光伏板放置:将太阳能光伏板置于育苗架顶部或建筑 顶部,采光面朝西南方向,倾角为45度;
6)补光时间控制:使用DC12V时控开关将太阳能光伏板与LED 灯带有线连接,其电路原理图为本领域的常规太阳能光伏板供电电路 图,开灯时间设置为24小时制每天15:00-19:00;
7)育苗盘准备:准备生产常用的50孔或72孔(规格均为54cm 长×28cm宽)育苗穴盘,每层可放置4个育苗穴盘,4层育苗架共放 置16个育苗穴盘,每个育苗架每批可培育壮苗800株(50孔)或1152 株(72孔);
8)育苗基质:为市场上购买的专用蔬菜育苗营养基质,无需添 加其他物质;
9)催芽播种:种子温汤浸种消毒后进行催芽,露白时播入装有 育苗基质的育苗穴盘;
10)苗期管理:将育苗穴盘长边与育苗架长边垂直的方向排列在 育苗架上,定时浇水,定时进行LED补光,3-5天揭开棚膜两侧通风 一次。约30天左右蔬菜幼苗两叶一心时即可移栽,重新播种培育新 苗。
为进行本发明实验的研究,集成太阳能光伏板LED智能补光技 术体系,于2015年-2017年在贵州省农科院园艺研究所利用①太阳能 控制器和电瓶组合控制夜晚补光时间②用定时控制器控制白天补光 时间,通过在黄瓜、番茄等的蔬菜育苗中进行不同补光时间段(7: 00-11:00、15:00-19:00、19:00-23:00)的研究,结果表明:在 阴雨天超过70%的天气条件下,不同时段的LED补光对番茄幼苗鲜 重、株高、叶面积、气孔、叶绿素、气孔密度、可溶性糖、可溶性蛋 白、根系活力、丙二醛、脯氨酸等指标影响显著。补光后壮苗指标鲜 重比对照(未补光)高81.545%,叶面积大于对照30%,叶绿素含量、 可溶性糖、可溶性蛋白、根系活力均高于对照,劣苗指标株高低于对 照约2.323cm,丙二醛显著低于对照。其中在15:00-19:00进行补 光最有利于壮苗的培育,19:00-23:00补光效果次之,7:00-11: 00补光较差。
具体补光效果研究实验如下:
1、LED灯补光时间设置如表1所示:
表1试验处理与补光时间对照表
2、LED补光对番茄幼苗生长的影响
2.1LED处理对番茄幼苗鲜重的影响
如表2所示,处理2鲜重达3.689g,比对照高81.545%,比处理 1高34.635%,比处理3高73.437%,显著高于对照、处理3。处理2 的根鲜重1.512g比对照、处理1、处理3高124.66%、40.651%、 195.890%。说明LED补光处理能促进幼苗对营养物质的同化吸收,促进壮苗内含物质的积累。
表2LED处理对番茄幼苗鲜重的影响
注:a、b表示差异性分析,处理间字母不同,说明二者有显著 性差异。
2.2LED处理对番茄幼苗株高的影响
如表3所示,处理后对照的株高8.873cm,高于处理1约3.706cm, 高于处理2约2.323cm,高于处理3约2.173cm,差异显著。说明, 经过LED补光处理可以明显降低植株的株高,防止徒长,其中处理 2效果较明显。
表3LED处理对番茄幼苗株高的影响
2.3LED处理对番茄幼苗叶面积的影响
如图2所示,处理2的叶面积17.417cm2为最大,但与对照的 12.167cm2和处理3的12cm2并无显著差异。说明在15:00-19:00 对番茄幼苗进行LED补光有利于增大叶面积。
2.4LED处理对番茄幼苗气孔密度的影响
从图3可看出经LED补光处理1、2的气孔密度显著高于对照, 分别达285.5283/mm2和322.0898/mm2,处理3和对照组并无显著差 异;如图4所示,说明在7:00-11:00、15:00-19:00进行LED补 光处理有助于番茄幼苗叶片的气孔开放。
3、LED补光对番茄幼苗理化性质的影响
3.1LED处理对番茄幼苗叶绿素含量的影响
如表4可知,在补光处理后,对照的总叶绿素含量、叶绿素a含 量低于处理1、处理3,显著低于处理2;处理1、处理3则与处理2 差异不明著;叶绿素b含量为处理2显著高于对照和处理1,与处理 3差异不显著。说明LED补光能促进番茄幼苗叶片叶绿素的合成, 且15:00-19:00进行补光效果较好。
表4LED不同时期LED处理对番茄幼苗叶绿素含量的影响
3.2LED处理对番茄幼苗根系活力的影响
如图5所示,经LED补光处理30天时,试验处理的根系活力大 幅上升,处理2根系活力60.272μg/(gh)为最大值,显著高于对照 和处理1,说明LED进行补光能提高番茄幼苗根系活力,以处理2、 处理3即15:00-19:00时间段进行补光能显著提高番茄幼苗的根系 活力水平。
3.3LED处理对番茄幼苗丙二醛含量的影响
如表5所示,经LED补光处理45天时,处理2、处理3的MDA 含量显著较对照低69.4%,40.1%,同时显著低于处理1。说明LED 补光处理能一定程度降低膜脂过氧化,提高幼苗的抗逆性,且以处理 2的15:00-19:00补光效果为好。
表5不同时期LED处理对番茄幼苗丙二醛含量(μmol/g)的影响
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例,但如前所述,应 当理解发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例 的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发 明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而 本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围,则都应在 发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种蔬菜育苗的光伏LED智能补光方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)制备育苗架:该育苗架包括矩形架体1,架体内1设置有5层支架2,层高0.3m,尺寸为1.2m长×0.6m宽×1.5m高;每层支架2由5根第一支撑杆3和2根第二支撑杆4构成,所述第一支撑杆3平行设置,所述第一支撑杆3的两端分别与第二支撑杆4相连接;
2)棚膜覆盖:在育苗架外面覆盖一层农用大棚膜,沿架体边框包裹;
3)LED灯安装:准备好红/蓝光比为4:1、灯带密度60个/米、电压12V、功率12W的1米长防水LED灯带12条,将LED灯带通过卡扣固定悬挂于育苗架的第一支撑杆3上,每层固定3条灯带,灯带间距15cm;
4)太阳能光伏板的选择:每层育苗架需要光伏板功率>=36W,整个育苗架所需光伏板规格=育苗架层数×每层架所需功率,4层为36W×4=144W,因此需购置标准功率>=144W的太阳能光伏板;
5)太阳能光伏板放置:将太阳能光伏板置于育苗架顶部或建筑顶部,采光面朝西南方向,倾角为45度;
6)补光时间控制:使用DC12V时控开关将太阳能光伏板与LED灯带有线连接,开灯时间设置为24小时制每天15:00-19:00;
7)育苗盘准备:准备育苗穴盘,每层放置4个育苗穴盘,4层育苗架共放置16个育苗穴盘;
8)育苗基质:为市场上购买的专用蔬菜育苗营养基质,无需添加其他物质;
9)催芽播种:种子温汤浸种消毒后进行催芽,露白时播入装有育苗基质的育苗穴盘;
10)苗期管理:将育苗穴盘长边与育苗架长边垂直的方向排列在育苗架上,定时浇水,定时进行LED补光,3-5天揭开棚膜两侧通风一次;当蔬菜幼苗两叶一心时即进行移栽,重新播种培育新苗。
2.根据权利要求1所述的蔬菜育苗的光伏LED智能补光方法,其特征在于,所述农用大棚膜选用无滴膜或PO膜。
3.根据权利要求1所述的蔬菜育苗的光伏LED智能补光方法,其特征在于,所述育苗盘的尺寸为54cm长×28cm宽,育苗盘上设置有50孔或72孔。
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