LED组培光源对红掌组培苗的影响及应用研究

【摘要】LED光源在组培快繁上的应用逐渐增多。以红掌组培苗为试验材料，以荧光灯管为对照，飞利浦TLED组培灯为处理，研究不同LED光质配比对组培苗扩繁和壮苗阶段的影响。结果表明，含有深红、白、远红光的飞利浦LED组培灯在扩繁阶段可以达到与对照一致的效果，在壮苗阶段，相对于对照，壮苗率更高、叶片加厚，叶色更浓绿。测试表明：使用飞利浦TLED组培灯比传统T5荧光灯节能50%以上，且空调制冷用电量明显减少。该试验及应用结果可为红掌组培光源的选择提供一定的应用参考。

红掌（Anthurium andraeanum L.），又名花烛、火鹤、安祖花，是天南星科花烛属多年生草本植物，原产于南美热带雨林。近年来，红掌在我国的栽培面积、产量和销售逐年增加，因其色彩艳丽的佛焰苞片组合肉质花序，深受消费者喜爱，己经成为一种重要花卉。组培快繁是目前大量繁殖红掌的有效手段，而光照是组培生产中最关键的环境因子之一。

当前，红掌组培生产中常用的光源是荧光灯，荧光灯里面含有汞，具污染性，散热量大，使用寿命短，更换频繁，并且光衰严重，使用后期光效下降，直接影响了组培生产效率。另外，荧光灯所提供的光谱，并不是一个最高效的植物组培生长光谱，光能利用效率不高。LED （Light Emitting Diode，发光二极管） 光源，是一种能将电能转化为光能的半导体，与传统的荧光灯三基色粉发光原理不同，LED采用电场发光，具有更高的光电转换效率以及更长的使用寿命。LED的发热量比传统光源更小，加上LED的散热装置，使得LED光源不会直接对植物释放热量。除了节能，低散热，使用寿命长等优点外，LED可以产生出单一颜色的光谱，这就意味着LED可以有针对性的提供植物所需要光质。LED的低电耗、高光效、低散热和使用寿命长的特点，使得LED应用于组培生产领域成为可能，组培专用的LED光源正逐步取代荧光灯成为组培领域的新型光源。

为了研究LED在红掌组培应用方面的节能效应以及对植物生长是否有促进作用，进而为进一步大规模应用提供科学依据，大兴苗圃开展了LED对红掌组培苗影响的试验研究工作。该研究针对大兴苗圃当前使用传统的荧光灯管能耗较高的问题，以红掌的主流品种‘骄阳’组培苗为试验材料，利用飞利浦组培专用TLED光源为光照处理，以荧光灯为对照，观察红掌组培苗在扩繁和壮苗阶段在不同的光照下的生长情况，选择适合红掌组培的LED光源，并进行大规模LED组培应用，提高红掌组培生产效率，降低能耗，为推广LED在花卉组培的应用方面提供科学的参考和技术支撑。

材料与方法

试验基本情况

大兴区苗圃位于北京市大兴区，始建于1979年，占地716 亩（47.7 公顷），是大兴区林业局下属的事业法人单位，苗木、花卉等多品种经营，并以花卉种苗业为发展主方向。苗圃现已形成年产种苗500 万株（其中组培苗300 万株）、成品70多万盆的生产能力，主要从事花卉生产、科研和技术推广。

试验于2012年9月～2013年5月在大兴苗圃组培室进行，由大兴苗圃组培科研人员、飞利浦园艺LED照明植物专员共同完成。

组培架尺寸为120 cm×30 cm×25 cm，每层安装1 根光源，光照时长为10 h/天，培养温度为23±2 ℃。供试红掌品种为‘骄阳’（‘Sierra’）组培苗。该组培苗是通过形成丛生芽团扩繁。扩繁培养基用MS+ 6-BA 0.5 mg/L+ IBA 0.5 mg/L +蔗糖3%+ 琼脂0.6%，pH值6.0。平均每50 天继代一次。继代培养基用MS+ 6- BA 0.5 mg/L+ IBA 0.5 mg/L +蔗糖3%+ 琼脂0.6%+ 活性炭1 g，pH值6.0。平均每50 天开瓶转苗，茎长高于1～1.5 cm，叶片平展、叶色浓绿的小植株，从芽块上剪下，转入生根培养基，带有小苗的芽块放入新的继代培养基继续继代培养。继代培养50后，开始继续继代生产。

选择长势一致无污染的红掌扩繁芽块，每个芽块直径约1.5～2 cm，每瓶接种四个芽块。培养50 天。选择长势较一致且无污染的芽块，剪切为直径约1.5～2 cm的小芽块，转入壮苗培养基，每瓶接种4 个芽块。同一光源处理下的扩繁芽块，继续放在相同的光源下进行壮苗观察。

试验处理与观测方法

光照处理

试验共设4 个光照处理，分别选用4 种飞利浦组培专用LED GreenPower TLED，以大兴苗圃当前使用的飞利浦荧光灯管（T5，28W，连同镇流器共32W）为对照。TLED处理和荧光灯对照的光源信息、描述、功率、单根光源的光量子通量信息如表1所示。

壮苗率的观测

每个处理30 瓶，每轮随机选取5 瓶观察壮苗率。3 次重复。测定组培苗壮苗率，壮苗率（100%）= （总壮苗数/ 接种芽块数）×100%。总壮苗数代表5 瓶中可直接转入生根培养的健壮小植株总数，接种芽块数一般为4 个/瓶×5瓶= 20 个。

结果与应用

不同LED组培光源对红掌组培苗壮苗率的影响

根据试验结果，四种TLED组培灯处理下红掌组培苗的扩繁率可以达到与荧光灯对照一样的扩繁率。因此，试验结果的差异主要表现在红掌组培苗的壮苗阶段。

从表2可知，V3光源培养下红掌组培苗壮苗率最高，达到了350%，V4次之，达到了320%，分别比对照CK荧光灯光源下的壮苗率（300%）提高了17%和7%，V1和V2处理苗的壮苗率与荧光灯对照接近。就苗的长势，四种TLED光源培养下红掌组培苗的叶色都更加浓绿。V3和V4光源培养下，植株叶面积有所增加，而不含远红的V1和V2光源对于叶面积影响不大。四种TLED光源培养下的植株均比荧光灯对照下的植株要健壮。

综合表2和上述的分析，飞利浦GreenPower V3处理是对红掌壮苗最好的LED组培光源，从图3也可以看出TLED V3与荧光灯对照培养下的红掌组培苗的长势对比。试验研究的结果为组培室里大规模的应用提供了试验基础，也可以为其他作物的组培生产提供一定的参考。

根据TLED V3和荧光灯对照的功率和光通量值可以看出，与对照比 TLED V3在给组培苗提供了更多的光量子的同时，耗电量只有荧光灯的47%，其节电超过50%。组培室内，由于荧光灯的散热，即使在冬季，组培室的空调系统仍然处于制冷状态，会产生一些电能消耗。应用LED后，由于LED的低散热性，组培室空调系统的降温负荷明显降低，既节省了电费，又减轻了电气系统的负荷，从而保证了组培生产的安全性。

LED组培光源在红掌组培中的应用

根据上述的试验结果和光配方，基于壮苗率、扩繁率以及红掌组培苗的长势，综合比较，最终推荐并确定了飞利浦GreenPower TLED V3是最适合大兴苗圃红掌组培的LED光源，不仅节能，而且对植物本身有促进作用。基于此，大兴苗圃进行了扩大规模的应用（如图4、图5所示）。

安装飞利浦GreenPower TLED光源后，各项生产管理措施在严格执行原有荧光灯环境下管理措施的基础上做微调，如温度环境的管理。一般情况下，即使在冬天，由于荧光灯开启时候的散热，组培室配备的空调会始终处于制冷降温状况。使用LED替代原有的荧光灯后，由于其低散热的特性，在开启LED的情况下，组培室内的气温会低于开启荧光灯的情况，相应地，温度环境的控制，即制冷需求会比采用荧光灯时来得低，从而在降低了用电能耗的同时也降低了电气系统的负荷。

讨论与结论

该试验结果表明，飞利浦 深红/白/远红 低蓝的TLED光源适合于红掌组培苗的扩繁及壮苗阶段，主要在壮苗率、叶色以及植株健壮度上有所提升。前期研究表明，植物光合作用吸收效率较高的是红、蓝光。少量的远红光可以促进植物茎的伸长。此外，大规模的应用TLED后，与原有的荧光灯相比，在照明、空调降温能耗上，可节省50%以上的电耗，既做到了节能减排，又保证了农业生产的安全性。综合电费、光照时长、光源使用寿命以及荧光灯管的费用及灯管更换的人工费用，进行投资回报分析（payback period analysis），大规模应用将在两年之内能够收回成本，如果考虑TLED对植物本身的促进作用，如提高壮苗率，提升了植物品质从而提高了瓶苗产品的价格，则投资回报期会进一步缩短。这不仅有利于提高生产效率，提高企业受益，也可助于整个组培产业创新并加快发展步伐。

【参考文献】

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