LED灯在植物组织培养中的应用效果研究

魏进莉

摘要 LED灯作为节能型新光源，被越来越广泛地应用于植物栽培乃至植物组织培养中，以取代荧光灯提供植物所需的光源。本文在矾根和大花萱草2个种类花卉的组培过程中，以LED灯为新光源与常用荧光灯光源在组培苗增殖培养中进行比较，对苗的生长量（干重、鲜重）以及2个种类光源的产热及耗能情况进行测量。结果表明，LED灯在对植物生长的促进性方面，与荧光灯相较无显著性差异；但在节能性方面，有着非常显著的差异，是荧光灯的2～3倍。

关键词 LED灯；荧光灯；组织培养；节能；生长量

中图分类号 S336 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0143-02

植物组织培养已广泛应用于农业、林业、医药、化工等领域[1]，在组培中存在着能源消耗量大和人工费用投入多的两大发展瓶颈，而作为组培过程中重要环节之一的光照，其设备也日新月异。随着光电技术的发展，LED发光效率不断提高，尤其是其具有体积小、寿命长、能耗低和发热低等优点[2]，而且还能根据植物的需要精确调整发光光谱，显著促进植物生长发育，提高农业生物的产量和品质[3]。近年来，LED灯取代荧光灯在包括花卉、中药材、瓜果蔬菜的设施栽培上以及育苗和组织培养方面的研究与应用[4]，得到重视和快速发展，成为世界各国研究的热点[2]。

在花卉组织培养中，本文应用了LED灯作为培养过程中提供光照的光源，对其节能性和对植物生长的促进作用方面做了初步研究，以提高植物的生长速率，节约能耗，降低成本。另外，对于LED灯在花卉组织培养方面的应用，尤其是应用于宿根花卉的组培中还鲜有报道，本试验可为同行提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 植物材料。矾根酒红（Heuchera Beaujolais）和矾根栀子黄（Heuchera Pistache）和大花萱草（Hemerocallis midden-dorffii）的组培增殖苗。

1.1.2 光照灯具、测量工具和烘干设备。LED-V1、LED-V2、LED-V3、LED-V4、T5-28W细荧光灯和FLP-40W粗荧光灯等6种不同光质的灯管，光度计，酒精温度计，电子分析天平（精确度0.1 mg），鼓风干燥箱（温度范围25～255 ℃）。

1.2 试验方法

1.2.1 不同光质光源的产热和耗能性测定。用光度计在培养架层面的5个不同位点测量光源光照强度；用玻璃酒精温度计与灯管平行，酒精感温部位贴于灯管表面，测量各种光源上下表面产热温度及灯下架层表面的温度，测量时间5 min。

1.2.2 不同光质的光源对植物生长量的影响。以矾根酒红、矾根栀子黄和大花萱草为材料，将接种于增殖培养基中同等大小的芽苗，在LED-V1、LED-V2、LED-V3、LED-V4、T5-28W细荧光灯和FLP-40W粗荧光灯等6种不同光质的光源下培养，每个品种每种光源各5瓶重复，每瓶7株苗，培养 30 d时将苗从培养瓶中取出称取鲜重，而后在设定温度为 90 ℃的鼓风干燥箱里烘干10 h后称取干重，统计结果[5-6]。

2 结果与分析

2.1 不同光质光源的产热和节能性

LED灯的光照强度大于荧光灯管，產热性均低于常用的荧光灯，并且LED灯的下表温度与架层表面的温差小而稳定，常用光源荧光灯下的温差大；LED灯的能耗均低于荧光灯，具有明显的节能性能。

由表1可知，6种不同的光源中，4种LED灯的光照强度均高于2种荧光灯；灯管下表面所测得的温度为2种荧光灯高于4种LED灯3～5 ℃，而几种LED灯之间的温差很小，同样2种荧光灯之间的温差也很小；灯管上表面所测得温度仍为荧光灯高于LED灯，温差为1.2～3.5 ℃，同样是LED与荧光灯2种类型间温差相对较大而同类型灯管间的温差小；6种不同的灯，其见下面架层表面的温度比较均一，温差很小。

由表2可知，LED灯与荧光灯2种类型的灯管之间在价格、使用寿命、功率、耗电量和年费用等方面，均存在很大差异；LED灯的价格和使用寿命远高于荧光灯，分别是荧光灯的5～9倍和3.5倍；LED灯的耗电量和费用远低于荧光灯，是荧光灯的1/3～1/2，则节能性就是荧光灯的2～3倍。

2.2 不同光质的光源对苗生长量的影响

从各光源对植物生长量影响或者促进方面来讲，不同强度和光质的光源对矾根酒红、矾根栀子黄、大花萱草组培苗生长的影响不大，不同品种的生长量不同，但各光源之间没有显著差异；不同强度、光质和功率的光源对矾根酒红、矾根栀子黄、大花萱草组培苗的生长具有同样的影响。这样在达到同样生长量的情况下，耗能越小的光源，其促进植物生长的优势越明显。

由表3、4可知，矾根酒红在光源LED-V3灯下的生长量最大，并且鲜重、干重的结果一致；矾根栀子黄则在光源LED-V2灯下的生长量最大，鲜重、干重结果一致；大花萱草在FLP-40W粗荧光灯下培养的生长量相较最大，略高于其他各光源。但将所有数据经过SPSS系统的Duncan分析法进行方差分析后，结果显示各组数据间无显著性差异，说明不同的光源对矾根和萱草组培苗生长量的影响没有显著性差别。

2.3 LED灯的节能性分析

若以LED灯的使用寿命7年为一个单位时间，计算LED灯和荧光灯的1支灯在单位时间内的费用情况。由表5可知，使荧光灯的费用远高于LED灯，是荧光灯的1.5～2.0倍。

1支LED灯与荧光灯相较，在7年间可节省269～435 元。由此可推测，1个有100个培养架（1 200支灯）的组培室，仅培养架提供光照耗电费用每年可节约4.6万～7.5万元，7年可节省32.2万～52.5万元。若考虑灯管产热降温费用，则LED灯的节能性能更为突出，值得大量推广应用。

3 结论与讨论

随着半导体光源技术的不断进步，LED灯发光强度提高，价格降低，作为密闭式植物工厂中的人工光源取代荧光灯，在植物栽培领域的研究与应用逐渐受到世界各国的广泛关注和重视。但在植物组织培养方面的研究还很欠缺，尤其是对组培苗生长的促进作用方面，还需做更多的研究，为LED灯更广泛地应用于植物组培提供依据。

4 参考文献

[1] 李国树，徐成东，王波，等.植物组织培养节能降耗研究进展[J].Bota-nical Research，2014，3（3）：105-110.

[2] 魏灵玲，杨其长，刘水丽，等.LED在植物工厂中的研究现状与应用前景[J].中国农学通报，2007，23（11）：408-411.

[3] 杨其长.LED在农业领域的应用现状与发展战略[J].中国科技财富，2011（1）：52-57.

[4] 赵根，潘月，杨钰，等.LED光源在设施园艺生产中的应用与前景[J].浙江农业科学，2013（9）：1110-1112.

[5] 赖瑞联，冯新，赖恭梯，等.LED在植物离体培养中的应用与前景[J].亚热带农业研究，2012（3）：199-204.

[6] 肖哲丽，柳金凤.植物组织培养的研究进展及新技术应用[J].宁夏农林科技，2011（1）：13-14.