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LED在太空农业的应用研究

UV材料

LED在太空农业的应用研究

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  随着空间技术的发展,人类进行太空探索逐渐成为现实,基于空间环境的特殊要求,植物栽培使用的光源必须具有发光效率高、输出光谱与植物光合作用需求吻合、体积小、重量轻、寿命长、无污染等特征。

  由于LED具有空间环境所需要的基本特征,近年来已经成为太空农业重要的人工光源。美国航空航天局(NASA)针对宇宙基地闭锁式生命维持系统(controlled ecological life sup-port system, CELSS)的植物生产特点,把LED光源列为空间植物栽培系统首选光源[34],并委托W isconsin大学等单位开展研究,探索利用最小面积生产出可供一个人在太空中生活的必需食物,目前已经研究出利用6~14 m2就能提供一个人需要的面粉、豆、薯、菜、蕃茄、玉米等食物的生产模式。Cuello等研究发现,在CELSS系统中LED的光能转换率比氙气金卤灯高出5倍。

  Bula等针对空间植物的特点,提出了在CELSS系统中人工植物光源必须具备发光效率高、光质适宜、体积小、重量轻、寿命长、安全可靠和无污染等特点,并指出LED是最理想的太空植物光源。

  郭双生等在模拟空间舱内环境温度控制在22℃、相对湿度70%、CO2浓度500μmol·mol-1、光照周期24 h(亮) /0 h(暗)的条件下,利用红蓝2种LED的4种不同组合作为照明光源,在多孔管和多孔陶瓷颗粒无土栽培装置下进行植物栽培试验,结果表明,红色LED下生长的植物初期呈匍匐状,后期直立、细长;红蓝光LED组合下的植株生长基本正常,但90%红光LED+10%蓝光LED更为适宜。这一结果对我国太空农业LED的应用研究具有重要的参考价值。