ICS29.140.99 CCSK73 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件 GB/Z44064—2024 植物生长LED人工光环境技术报告 TechnicalreportonLEDartificiallightingenvironmentforplantgrowth 2024-05-28发布 2024-12-01实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语和定义 1 ……………………………………………………………………………………………… 4 概述 1 ……………………………………………………………………………………………………… 5 植物生长光环境要素 1 …………………………………………………………………………………… 5.1 概要 1 ………………………………………………………………………………………………… 5.2 光谱 2 ………………………………………………………………………………………………… 5.3 光照强度 2 …………………………………………………………………………………………… 5.4 光周期 4 ……………………………………………………………………………………………… 5.5 光分布 4 ……………………………………………………………………………………………… 6 植物光合作用 5 …………………………………………………………………………………………… 6.1 植物光合作用概述 5 ………………………………………………………………………………… 6.2 植物光合作用对光谱的响应 5 ……………………………………………………………………… 6.3 植物光合作用速率对光照强度的响应 6 …………………………………………………………… 6.4 光合作用对光周期的响应 7 ………………………………………………………………………… 6.5 光合作用日变化 7 …………………………………………………………………………………… 6.6 植物群体光分布及其对光合作用的影响 8 ………………………………………………………… 7 植物光控生长发育 11 ……………………………………………………………………………………… 7.1 光形态建成 11 ………………………………………………………………………………………… 7.2 植物光受体 11 ………………………………………………………………………………………… 7.3 不同光谱对植物形态建成的影响 11 ………………………………………………………………… 7.4 植物营养品质光调控 12 ……………………………………………………………………………… 7.5 光周期调控植物生长发育 12 ………………………………………………………………………… 8 植物生长光响应关键评判指标 13 ………………………………………………………………………… 8.1 植株形态 13 …………………………………………………………………………………………… 8.2 生物量 14 ……………………………………………………………………………………………… 8.3 品质 15 ………………………………………………………………………………………………… 8.4 抗逆性 15 ……………………………………………………………………………………………… 8.5 植物生长光照能效 16 ………………………………………………………………………………… 9 植物生长对LED灯具的要求 16 ………………………………………………………………………… 9.1 光子效率/光合光子效率 16 ………………………………………………………………………… 9.2 寿命 16 ………………………………………………………………………………………………… ⅠGB/Z44064—2024 9.3 可靠性 17 ……………………………………………………………………………………………… 9.4 灯具构型 17 …………………………………………………………………………………………… 9.5 控制功能 17 …………………………………………………………………………………………… 10 植物生长光环境光照设计要素分析 17 ………………………………………………………………… 10.1 光子通量密度 17 …………………………………………………………………………………… 10.2 光谱分布 18 ………………………………………………………………………………………… 10.3 光周期 18 …………………………………………………………………………………………… 10.4 辐射方向特性 18 …………………………………………………………………………………… 10.5 LED植物生长灯应用模式 19 ……………………………………………………………………… 参考文献 20 …………………………………………………………………………………………………… ⅡGB/Z44064—2024 前 言 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中华人民共和国科学技术部提出并归口。 本文件起草单位:中关村半导体照明联合创新重点实验室、中国农业科学院农业环境与可持续发展 研究所、福建省中科生物股份有限公司、深圳市崧盛电子股份有限公司、杭州华普永明光电股份有限公 司、福建信息职业技术学院、深圳爱克莱特科技股份有限公司、浦江三思光电技术有限公司、惠州雷士光 电科技有限公司、南昌实验室、常州格林照明股份有限公司、东莞职业技术学院、东莞理工学校。 本文件主要起草人:李涛、徐圆圆、李鹏、王宗友、黄建明、王洪、张锋斌、文星、熊飞、张玉琪、王光绪、 陈建文、夏誉、郭勇、刘洋、张玲。 ⅢGB/Z44064—2024 植物生长LED人工光环境技术报告 1 范围 本文件给出了植物生长人工光环境要素、光合作用、光控生长发育、光响应关键评判指标、LED人 工光源的要求及人工光环境光照设计要素的内容。 本文件适用于相关利益方开展的LED人工光植物生长领域涉及的工作。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件。 GB/T32655—2016 植物生长用LED光照 术语和定义 3 术语和定义 GB/T32655—2016界定的术语和定义适用于本文件。 4 概述 光是植物生长所需的最重要环境因子之一,它不仅是植物生长发育过程中的能量源,也是植物形态 建成的重要信号源。植物赖以生存的能量来自太阳光,光合作用是植物捕获光能的重要生物学途径,通 过光合作用固定二氧化碳以合成有机物并产生氧气,是地球上生命得以延续的决定因素之一。 LED作为新型光源,具有节能环保、寿命长、响应时间短等特征,在农业光照领域的优势明显。首 先,与传统光源相比,LED可以根据需求对光谱、辐射强度等因素/参数进行调控;其次,LED发热量 低,可近距离照射植物而不会造成植物组织灼伤;再次,LED光源体积小,比较适用于多层立体组合栽 培系统,有助于降低栽培层架的层高,增加单位空间栽培数量。LED在设施农业领域已引起国内外广 泛关注,被广泛应用于全人工光植物工厂以及温室补光生产领域,以达到提高产量及改进品质的目的。 本文件针对植物生长LED人工光环境,介绍植物生长光环境要素、植物光合作用与光控生长发育 以及植物生长涉及的光需求特征等,提出植物生长光响应的关键指标,分析植物生长对LED人工光源 的要求与人工光环境光照设计的重点要素,以引导科学合理地评价植物生长LED人工光环境。 5 植物生长光环境要素 5.1 概要 植物对光的需求主要体现在光谱、光照强度、光周期和光分布四个方面,也称之为植物生长的“光环 境要素”。光环境通过植株形态、器官发育、细胞内代谢以及基因表达和蛋白质合成等不同层面影响并 调节植物生长,理解光对植物生长的影响是农业生产人工光源应用的理论基础。 1GB/Z44064—2024 5.2 光谱 太阳光的光谱范围极宽,但能直接作用于植物生长的光谱范围很窄。研究人员于1972年通过测定 22种常见的植物在生长室以及大田中不同光照条件下的光合速率[1],提出直接作用于植物光合作用的 光谱范围是400nm~700nm,这段光谱被定义为光合有效辐射(PAR)并沿用至今。 近年来,随着植物光生物学研究的不断发展,在光合有效辐射的基础上,植物作用光谱也更加丰 富,根据2017年美国农业与生物工程学会发布的《QuantitiesandUnitsofElectromagneticRadiation forPlants(PhotosyntheticOrganisms)》[2],除植物生长通用的光合有效辐射(400nm~700nm)之 外,将中波紫外线、长波紫外线以及远红光统一纳入了植物作用光谱中,并