FytoScope LED光源植物光照培養箱
——一個小型的植物工廠
摘要：培養箱是實驗室常規儀器之一。對于生物技術實驗只要滿足培養出苗即可，但這對生理生態研究遠遠不夠。因為普通培養箱補光光源光譜分布不均，特別是在植物敏感400-510nm藍紫光段、610-720nm紅橙光段和720-780nm遠紅光段缺失較多，培養出來的苗木極易徒長，無法滿足儀器測定需求（如光合儀），更不要說的設定培養光能量強度及配比了。PSI公司的FytoScope植物生長箱是發光二極管技術（LED）與植物生理狀態監測（葉綠素熒光技術）的結合，發光二極管照明，對生長箱內植物進行實時監測，1）實現對溫度、濕度和照明時間的編程控制，2）控制CO2濃度， 3）控制光照波長、強度，4）在線測量葉綠素熒光參數（FT, FM, QY等），5）也可以內置熒光成像系統，對FT、FˊM 、ФPSII、NPQ成像，解決了普通培養箱存在的光譜分配不合理、光強與產熱難以平衡，能耗高等問題。
關鍵詞：生理生態、徒長，葉綠素熒光，光譜，LED
2011年2月23日的農業日報報道了中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所楊其長研究員主持完成的“植物LED光源節能生產關鍵技術研究與應用” 項目取得良好成績的新聞，從而又一次引起了人們對于LED光源的注意。LED（Light Emitting Diode）即發光二極管，是一種節能環保、使用壽命長，體積小的新型光源，能夠的進行光質配比，將LED作為人工光源或補光光源應用于設施農業領域已成為國內外研究的熱點（楊雅婷等，2010）。
圖1 高壓鈉燈、鹵素燈、日光燈及日光光譜分布圖
培養箱是實驗室常規設備之一。對于生物技術實驗只要培養出苗即滿足需要，但對于生理生態研究這遠遠不夠。在生理生態研究中我們往往需要模擬自然界不同情景的光照條件。常用的人工補光光源主要有熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈、金屬鹵化物燈等,這些光源提供的光譜分布不均，特別是在植物敏感400-510nm藍紫光段、610-720nm紅橙光段和720-780nm遠紅光段缺失較多，這樣培養出來的苗木極易徒長，無法滿足儀器測定的需求（如光合儀），更不要說的設定培養光能量強度了（圖1）。使用LED光源模擬自然條件下的光環境具有節能（比日光燈節能27-48%），及可以實現的光質配比的特點。
人工光植物工廠是在密閉環境下以人工光和營養液栽培為核心，采用在線檢測和智能控制技術，進行作物生產的系統（胡永逵等, 2009）。它包括了對植物培養條件的控制,如果將一個嚴密的植物工廠概念具體實現起來,我們似乎就得到了一個功能強大的可以用于研究工作的植物培養箱。捷克PSI公司的FytoScope植物生長箱（http://www.eco-tech.com.cn/Page/ProductDetailInfo.aspx?ProductId=1787）是發光二極管技術與植物生理狀態監測（熒光技術）的結合，應用發光二極管照明，可以對生長箱內植物進行實時監測，對溫度、濕度和照明時間進行編程控制，還可以控制CO2濃度，以及光照波長、強度等更多參數。通過內置的各種傳感器實時監測箱內環境及植物生理等指標。設備適用于實時原位培養監測植物生長狀況，控制植物生長，以及用于擬南芥先驗方案的研究等。與傳統植物培養相比FytoScope培養箱提高了光源光質，解決光強與產熱困境；可以進行CO2調控，可做CO2控制實驗；同時，在線監測葉綠素熒光參數、3D冠層結構重建、CO2同化測量。
FytoScope性能特點：
1）高強度LED光源，幾乎無加熱效應：zui高可達2000µmol/m².s；可程序控制強度與給光制度，波長可選（PAR或UVA或IR）。
2） 溫濕度控制溫度范圍：有照明15-60℃，無照明7-60℃。
3） 可調控CO2濃度；進行CO2同化監測；
4） 在線監測相對濕度、溫度、光照強度、葉綠素熒光參數（FT, FM, QY等）；
5） 可內置熒光成像系統，可對FT、FˊM 、ФPSII、NPQ成像（備選）；
6）3-D冠層結構重建監測系統（備選）
參考文獻：
楊雅婷，程瑞峰，楊其長，肖平. LED光源不同R /B處理對甘薯組培苗品質及節能效果的影響. 中國農業氣象，2010，31（4）：546-550.
胡永逵，鮑順淑，楊其長. LED與太陽能光伏結合在人工光植物工廠的應用. 溫室結構與設備,2009,28: 15-16.
相關設備：
FL 3500葉綠素熒光測量儀
Micro-FluorCam顯微葉綠素熒光成像系統
PMT熱釋光測量系統
AOM－藻類熒光在線監測儀
FMT150光養生物反應器
（http://www.eco-tech.com.cn/Page/ProductDetailInfo.aspx?ProductId=1709
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