荷兰是当前世界设施园艺产业最发达的国家，且由于受地理位置及气候影响，光成为了限制这个产业发展的最主要环境因素，也因此非常重视人工补光。为了解荷兰在人工 光，尤其是LED光源方面的应用研究成果，本刊特邀曾在荷兰从事设施园艺相关研究多年的李涛博士分享目前的进展。希望此文能给国内研究和发展LED光源调控作物生长的人士带来启发。

荷兰是当前世界设施园艺产业最发达的国家，其拥有10500公顷的智能化玻璃温室，年产值达到59亿欧元。其中大约40%左右的温室用于果蔬类作物生产，以番茄、甜椒和黄瓜为主；剩余60%左右的温室主要用于鲜切花（以玫瑰和菊花为代表）和盆栽花卉生产。尽管荷n玻璃温室总面积多年来趋于稳定，但温室大型化发展速度很快，以便于智能化管理。目前，已有部分企业拥有温室面积超过20公顷以上。

此外，荷兰设施园艺单位n积产量也遥遥领先于其他国家，例如，番茄可以达到每年70千克 m2（中国为30千克m2）；黄瓜每年90千克m2；在人工补光条件下切花玫瑰可达到每年250株m2。尽管荷兰设施园艺产业具有很高的生产效率，但高投入和高能耗一直是该产业面临的问题。因此，进一步提高产量和改进生产是设n园艺产业发展的长久目标。

增加1%的光=增加0.5-1%的产量

荷兰地处北纬52o，加之受大西洋的影响，阴雨天气颇多，因此，光是限制荷兰设施园艺产业发展的最主要环境因素。

多年来，荷兰园艺科学家进行了大量的研究总结出一条定律，即在温室里每增加1%的光意味着增加0.5-1%的产量，基于此，人工补光被广泛应用于园艺生产中。目前，已有超过3000公顷的温室安装有人工补光系统，对促进生产起到了举足轻重的作用。起初，人工补光系统主要应用于鲜切花及盆栽花卉以及作物育生产中。近年来，在果蔬类作物生产中的应用也逐渐增加。人工补光除了能够改进作物产量之外，还能保证周年生产，从而满足市场需求与提高温室应用效率。荷兰冬季自然光太弱而不能满足作物生长的需求，通常来说，荷兰番茄在12月中旬定植，次年3月开始采收，生产持续至11月中旬。然而，由于冬季的低光强和短日照影响，12月份的累积自然光比6月份低10倍左右，因此人工补光主要应用于冬季作物生产，以保障园艺产品的周年供应。

仍以高压钠灯光源为主

荷兰设施园艺人工补光以高压钠灯光源为主。高压钠灯具有适宜的光谱成分和较高的能量转换效率。当前，高压钠灯可以实现的能量转换效率为每瓦沽渴淙氩出1.9μmol m2S1光合有效光。高压钠灯已被广泛应用于果蔬类及鲜切花生产中（图1）。尽管如此，人工补光所面临的最大挑战仍旧是较低的能量利用效率和高成本问题。为解决这一问题，相关学者开展了一系列研究工作，如优化人工补光光周期和光强，针对不同作物及品种探索雇的补光方案，改进人工补光措施等。荷兰学者也曾提出移动光源补光概念，尽管移动光源在很大程度上可节省投资成本，但其推广应用仍存在很大争议，因为尚无充分证据证实在移动光源补光条件下园艺作物产量可以达到固定光源条件下同等的产量。

图1. 高压钠灯应用于温室番茄生产

LED给人i光源发展提供诸多可能性

近年来，随着科学技术的快速发展，新型人工光源不断涌现，其光谱成分也得以逐步优化。半导体LED光源的问世被认为是园艺生产中一场革命性进展。LED光源具有单色光、节能、可控性好、使用寿命长等特征，单色LED组合后可形成植物需要的光谱。因此，LED光源被认为是植物生产中最为理想的人工光源。

近年来，荷兰相关学者针对LED在设施园艺领域的应用开展了大量的研究工作，取得了一系列研究成果，如系统地探索了植物光合作用对光质的响应机理，以及光质对光形态建成的影响等，这些对推动LED在园艺生产中的应用具有重要意义。

1、对生产高品质的花卉作物提供了可能。园艺作物的外观和内在品质对决定其市场价值起着举足轻重的作用，尤其对于高附加值的花卉作物来说，其市场价值完全由其外形决定，而光谱环境对植物的外在-态特征具有决定性作用，如为了培养高品质的盆栽花卉，可以通过提高红光/远红光比例来减少植物徒长，从而获得紧促型的株型以提高其市场价值。对于切花作物来说，通过光谱环境调控来控制花期（图2）。因此，LED人工光源的问世为生产高品质的花卉作物提供了可能。

2、对提升果蔬类作物内在品质提供了可能。荷兰学者研究发现光谱环境也会影响果蔬类作物的内在品质，如番茄果实生长在红蓝光环境下可提高其维生素C的含量，但有关利用光y变化调控果蔬内在品质尚处于初步研究阶段。

图2. LED光源应用于非洲菊生产

3、在作物冠层补光上能发挥最大潜能。光在作物冠层中分布很不均匀，冠层顶部接受的光强远远高于中下部。因此，占据作物冠层近80%左右的中下部叶片对整株植物的光合作用贡献很小。另外，由于植物叶片光合作用o光强升高呈饱和曲线趋势，因此，顶部叶片接受的高光强光能利用较低。这些现象导致传统的顶部补光措施光能利用率很低。LED光源的问世为解决这一问题提供了可能。由于LED是冷光源，可以近距离的接触植物组织而不被灼伤。近年来，荷兰园艺科研工作者利用LED光源开展了一系列的冠层补光研究（图3），由此来解决光在冠层分布不均匀的问题，从而提高光能利用率。荷兰学者初步证实利用LED 冠层补光可以提高番茄产量15%左右。尽管LED冠层补光效果显著，但在其应用中也存在一些问题，如植物叶片容易扭曲褶皱等，从而影响冠层光合作用，这可能是由于光质配比未达到植物最佳的需求所导致，因此，进一步研究解决这些问题将会发挥LED冠层补光的最大潜能。

图3. LED光源冠层补光应用于番茄生c

结语：人工补光已广泛应用于荷兰设施园艺生产中，为保证园艺作物周年生产，提高产量和改进品质起到了举足轻重的作用。随着人工光源在设施园艺产业中的普c应用，植物生长的光环境也发生了巨大的变化。这一变化对植物生长的影响是多方面的，如光合作用、光形态建成、干物质产量以及植物产品的外在和内在品质等。对于大部分园艺作物来说，传统人工光源和当前新型LED光源 (以红蓝光源为主) 所提供的光谱环境远未满足植物生长最佳需求的光环境。然而，LED光源的出现为进一步优化设施条件下人工补光的光谱环境提供了可能。为了能够开发和充分利用这一新型光源的潜能，有关LED光源调控作物生长还需深入研究。