用于确定植物最佳光照配比的试验装置及试验方法与流程

1.本发明属于植物光照研究技术领域，特别涉及用于研究植物光照配比的试验装置及试验方法。


背景技术：

2.led植物生长灯是一种以led灯为发光体，满足植物光合作用所需光照条件的人造光源，适用于可控环境中的植物培养或栽培，如工厂化育苗、设施园艺和植物组织培养等方面。目前，市场中led植物生长灯普遍采用白光光源，白光中所含绿光成分较大，而植物光合作用利用效率最高的红光和蓝光成分很少，且光质和光强不可控，同时，传统植生长灯光质和光强也缺乏系统的科学依据，这导致普通白光led光源在应用于植物生长时耗电量极高，光能利用效率极低。另外，不同植物在不同生育期对于光质和光强的需求均不相同，只有根据不同植物、不同生育期和不同生长环境精准配置光源配比能明显提高植物光合作用速率，降低育苗能耗。
3.现有的研究植物光照配比研究方法大多采用红蓝光配比试验法，但该方法试验周期长，试验效率较低，传统探究植物光照配比大多采用植物培养架固定led灯管配置光照配比，但该方法试验周期长，且光质、光强和培养架高度固定后均无法调节，每次试验仅可针对一种光照配比或一种植物，试验效率低，另外，大多数光配比试验均采用660nm波长红光灯珠和460nm波长蓝光灯珠，选择性单一，而不同植物对于红光和蓝光处吸收峰并不相同，对于光需求也不仅局限于红光和蓝光，因此，需找到一种试验装置和试验方法，来满足多种波长光任意配比，并且光强和光照高度需可自动调节，来高效的确定植物最佳光照配比，为后续植物光照提供理论指导和技术支撑，鉴于此提出本发明。


技术实现要素：

4.为了解决现有研究方法中存在的上述缺陷，本发明提供了研究植物光照配比的试验装置，可以充分利用不同波长的led模组灯给予植物不同光照处理，探究得出不同植物在不同生育期的光饱和点，确定植物最适光照配比，为植物生长灯光质调节提供理论依据，最大程度提高植物光能利用效率。
5.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种用于确定植物最佳光照配比的试验装置，包括，灯源架，在所述灯源架上，朝向试验区的一面可拆卸的连接有led模组灯及遮光帘，所述led模组灯包括多个不同波长的led灯，且led模组灯、遮光帘及试验区之间相互对应，所述遮光帘围绕每个led模组灯并向下设置，以将每个试验区独立间隔，还包括与电源连接的光控系统，所述光控系统可控制所述led灯的开关及光照强度，通过不同波长的led灯之间配比组合及led灯光照强度的调节，确定适宜植物生长的最佳光照配比。
6.在本发明的一些实施例中，灯源架连接有升降装置，所述升降装置可驱动灯源架在试验区上方竖向移动，以调节所述led模组灯与试验区植物之间的光照距离。
7.在本发明的一些实施例中，所述升降装置为卷扬机。
8.在本发明的一些实施例中，所述灯源架包括承载架，所述承载架上连接有固定网，外部空气可通过固定网进入试验区，所述led灯可拆卸的连接于固定网上。
9.在本发明的一些实施例中，所述灯源架上设置有风扇，所述风扇可将外部空气送入到试验区。
10.在本发明的一些实施例中，所述led灯的波长范围为380～730nm。
11.在本发明的一些实施例中，所述遮光帘为不透明的柔性材料。
12.本发明的另一目的在于提供：一种用于确定植物最佳光照配比的试验方法，采用一种用于确定植物最佳光照配比的试验装置，包括以下步骤：
13.1)、试验区上方对应的led模组灯初始组合选用波长620～680nm的红光led灯和400～480nm的蓝光led灯，准备好待测植物，将待测植物置于试验区内，并放下具有待测植物对应的试验区的遮光帘；
14.2)、通过控制系统开启led灯，采用光谱仪分别测定出试验区内led灯的红、蓝光光合光子通量配比，并通过增减led灯数量和调节光照强度的方式分别将红、蓝光光合光子通量比调整至初始特定配比，不同光和光子通量配比之间的光照强度要保持一致；
15.3)、采用光合仪检测试验区内植物光合作用速率，确定试验区内光合速率最高的一个试验区a，在试验区a对应的红、蓝光光合光子通量比的基础上，通过增减红光和/或蓝光找到植物光合速率的光饱和点a，以及光合速率达到光饱和点a时的红蓝光光合光子通量比为最佳红蓝光配比；
16.4)、在光饱和点a的基础上，通过更换等数量的不同波长的红光led灯，用光合仪检测植物的光合速率是否提高或降低，找到最适的红光波长，再通过更换等数量的不同波长的蓝光led灯，用光合仪检测植物的光合速率是否提高或降低，找到最佳蓝光波长，即光合速率达到光饱和点b；
17.5)、在最佳红光波长以及最佳蓝光波长，即植物光合速率达到光饱和点b的光照配比基础上，增加红蓝光以外的不同波长的led灯，测定植物光合速率，检验光饱和点是否进一步提高，筛选出能够提高光饱和点的特定波长的led灯；
18.6)、通过增加所述特定波长的灯的数量和调节光照强度，检验光饱和点是否进一步提高，找出最佳光质配比。
19.在本发明的一些实施例中，所述光饱和点b≥光饱和点a。
20.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
21.1、led灯芯片发光，非荧光粉发光，波长精度高，不同波长的led灯可通过led灯的增减调节光质，高效测定不同植物在不同生育期的植物光饱和点，确定不同植物在不同生育期和不同光照环境下的最佳光照配比组合；
22.2、划分多个试验区，能够同时进行多组光照配比试验，显著提高了试验效率；
23.3、在可见光基础上增加远红光led灯，通过植物双光增益现象探究植物光饱和点潜力，也通过远红光参与调节植物的光形态建成；
24.4、通过升降装置遥控调节光源架高度，便于调节光照高度，以满足不同高度的植物进行试验。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1为本发明中灯源架的前体图；
27.图2为本发明中灯源架的俯视图；
28.图3为本发明中灯源架的仰视图；
29.图4为本发明中灯源架上led灯的展示图；
30.图5为本发明中灯源架在放下遮光帘时的展示图。
31.以上各图中：1、灯源架；11、升降装置；111、吊线；12、led模组灯；121、波长640nm led灯；122、波长440nm led灯；123、波长730nm led灯；13、遮光帘；14、承载架；141、固定网；15、风扇。
具体实施方式
32.下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到实施方式中。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.实施例1
37.针对探究植物生长最佳光照配比，提供一种用于确定植物最佳光照配比的试验装置，参见图1至图5，包括，灯源架1，在本实施例中，灯源架1包括承载架14，承载架14上连接有固定网141，用于固定灯具；
38.进一步的，在灯源架1上，朝向试验区的一面可拆卸的连接有led模组灯12及遮光帘13，在本实施例中，遮光帘13与承载架14连接，且遮光帘13为不透明的柔性材料，其遮光率达到100％，每个led模组灯12具有相同和/或不同波长的多个led灯，led灯可拆卸的连接于固定网141上，其中，led灯的波长范围选定为380～730nm，包括波长为640nm led灯121，波长为440nm led灯122，波长为730nm led灯123；
39.进一步的，led模组灯12、遮光帘13对应相应试验区，且遮光帘13围绕每个led模组灯12并向下设置，以将每个试验区独立间隔；
40.还包括与电源连接的光控系统，光控系统可控制led灯的开关及光照强度，通过不同波长的led灯之间配比组合及led灯光照强度的调节，确定适宜植物生长的最佳光照配比，本发明中采用led灯芯片发光，并非荧光粉发光，使得波长精度高，可通过不同波长led灯的增减调节光质，高效测定不同植物在不同生育期的植物光饱和点，确定不同植物在不同生育期和不同光照环境下的最佳光照配比组合，为植物的育苗提供了高效且有效的支撑。
41.在本实施例中，光控系统包括具有定时功能的实时监控模块，以及以太网通信模块、控制模块和光强度调控模块，实时监控模块可显示led灯的状态，并控制控制模块调节led灯的光强度，以太网通信模块可将控制模块、光强度调控模块与实时监控模块联通，控制模块用于控制led灯开关，通过以太网通信模块反馈至实时监控模块；光强度调控模块用于控制led灯的光照强度。
42.为了适用植物的生长高度，探究植物不同阶段光的生长需求，灯源架1连接有升降装置11，升降装置11可驱动灯源架1在试验区上方竖向移动，以调节led模组灯12与植物之间的光照距离，进而调整光照高度，适应不同高度的植物，由于led灯的可拆卸更换的方式，以及灯源架1可升降的设置，通过led灯的增减使得光照光质和光强可自由切换，配合光控系统和灯源架1的升降调节光照强度。
43.进一步的，升降装置11为卷扬机，卷扬机通过吊线115与灯源架1连接。
44.为了增加试验区内空气的流动性，灯源架1上设置有风扇15，风扇15可将外部空气送入到试验区，保证试验区内的植物的通风换气，利于植物生长。
45.本发明根据植物不同生育期高度和光照需求，灯源架1连接有升降装置，升降装置可驱动灯源架1在竖向移动，以调节led模组灯12与试验区植物之间的光照距离；遮光帘13及试验区之间相互对应，且所述遮光帘13围绕每个led模组灯并向下设置，与试验区相对应，以将每个试验区独立间隔；灯源架1均为网状设计，利于上下通风，灯源架1上设置有风扇15，风扇15可将外部空气送入到试验区，保证试验区内的植物的通风换气，利于植物生长，led灯的波长范围为380～730nm，通过光控系统调节和控制led发光组件的光强和光周期，实现植物光照环境的自动管理。
46.实施例2
47.本发明的另一目的在于提供：一种用于确定植物最佳光照配比的试验方法，采用一种用于确定植物最佳光照配比的试验装置，包括以下步骤：
48.1)、灯源架1上led模组灯12初始组合选用波长620～680nm的红光led灯和400～480nm的蓝光led灯，准备好待测植物，将待测植物置于试验区内，并放下具有待测植物对应的试验区的遮光帘13；
49.2)、通过控制系统开启led灯，采用光谱仪分别测定出试验区内led灯的红、蓝光光合光子通量配比，并通过增减led灯数量和调节光照强度的方式分别将红、蓝光光合光子通量比调整至初始特定配比，在本实施例中，将不同试验区的红、蓝光光合光子通量比通过增减led灯数量的方式分别调整至3:1，5:1，8:1，不同光和光子通量配比之间的光照强度要保持一致；
50.3)、采用光合仪检测试验区内植物光合作用速率，确定试验区内光合速率最高的一个试验区a，在试验区a对应的红、蓝光光合光子通量比的基础上，通过增减红光和/或蓝
光找到植物光合速率的光饱和点a，以及光合速率达到光饱和点a时的红蓝光光合光子通量比为最佳红蓝光配比；
51.4)、在光饱和点a的基础上，通过更换等数量的不同波长的红光led灯，用光合仪检测植物的光合速率是否提高或降低，找到620～680nm范围内最适红光波长，再通过更换等数量的不同波长的蓝光led灯，用光合仪检测植物的光合速率是否提高或降低，找到400～480nm范围内最适的蓝光波长，即光合速率达到光饱和点b，b≥a；
52.5)、在最佳红光波长以及最佳蓝光波长，即植物光合速率达到光饱和点b的光照配比基础上，增加上述红、蓝光波长范围以外的其他波长的led灯，测定植物光合速率，检验光饱和点是否进一步提高，筛选出能够提高光饱和点的特定波长的led灯；
53.6)、通过增加特定波长的灯的数量和调节光照强度，检验光饱和点是否进一步提高，找出最佳光质配比。
54.本发明采用led灯芯片发光，波长精准，且可选择任意波长的光配比，此可见光基础上将波长范围增加至730nm，即远红光，不仅增加了光源配比的多样性，而且可以利用远红光结合植物双光增益现象探究植物光饱和点潜力，调节植物光形态建成，通过不同波长led灯的增减调节光质，高效测定不同植物在不同生育期和不同光照环境下的光饱和点，确定不同植物在不同生育期和不同光照环境下的生长所需的最佳光照配比组合。
55.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。