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植物LED光环境精准调控及节能高效生产技术研究与应用
日期:2014-04-03 


  主要完成单位:中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所  中国科学院半导体研究所   南京农业大学 浙江大学  北京中环易达设施园艺科技有限公司   黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所
  主要完成人员:杨其长,陈弘达,徐志刚,魏灵玲,周弘,刘文科 宋昌斌,来永才,程瑞锋,王国宏,刘晓英,杨 华 叶章颖,焦学磊,张义,孟英,张喜娟,葛一峰,巫国栋,魏 强
  起 止  时 间:2001-2010年
  获 奖  情 况:2012-2013年度中华农业科技奖二等奖
  内 容  提 要
  光是植物高效生产重要的环境因子,利用人工光源进行组培快繁、工厂化育苗、蔬菜生产以及温室补光已经成为现代园艺产业最有效的手段之一,而传统光源普遍存在发光效率低、耗电量大、精准控制难等突出问题。针对国内外设施园艺产业对高效节能光源的迫切技术需求,全国6家科教单位历经10多年协同攻关,以半导体节能光源LED为手段,在植物光环境机理、专用光源装置、精准调控系统开发以及节能高效生产等关键技术领域取得了多项创新与突破,为LED在植物生产领域的应用奠定了基础。
  1、率先研制出光质、光强、光周期智能可调,且耐高温高湿环境的植物LED专用光源。采用标准 CMOS 工艺制作叉指型结构硅发光二极管,以及全角度反射镜结构CaN基发光二极管等新型LED光源制作工艺,开发出以红蓝LED为主要成分、光环境智能可调、易于安装的LED柔性灯带、灯管、灯板等多个系列的LED光源;
  2、率先进行了植物高效生产与LED结合的生物学机理研究,探明了植物LED光源节能高效生产的光环境优化指标(R/B 、R/B/FR等参数)及其精准调控模式,为LED在植物生产领域的应用提供了理论依据;
  3、在国际上首次开发出基于LED光源的数字植物工厂,创新研制了一种内置LED光源的植物组培容器,实现了LED在植物组培、育苗、植物补光、植物工厂等领域的高效生产,为LED在植物领域的应用提供了有效的技术支撑;
  4、在国际上首次提出了采用LED光源对水培蔬菜实施采前短期连续光照、提高蔬菜综合品质的方法, 探明了可显著降低水培蔬菜硝酸盐含量、提高可溶性糖及Vc含量的光环境参数及调控技术途径,为设施栽培蔬菜的品质控制奠定了技术基础。
  项目实施期间,先后在北京、山东、江苏、广东等地建成了20多个示范基地,形成的成果累计推广到上海世博会、山东寿光、吉林长春、杨凌现代农业示范区、南京汤山植物工厂、解放军总后勤部和海军基地等100多个园区、生产企业和部队,实现经济效益10.6亿元、节约能耗约22亿元,社会效益极为显著。
  项目获授权专利32件,其中发明专利14件,发表论文85篇,其中SCI 12篇, EI6篇,专著3部。农业部成果鉴定认为,该成果是国际上LED在农业应用领域具有开创性意义的重大科技成果,对植物人工光生产及补光领域的科技进步和现代农业的发展都具有重要的推进作用,应用前景极为广阔。



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