近日，首屆“包頭稀土杯”科技創(chuàng)新邀請賽啟動儀式在中國科學(xué)院包頭稀土研發(fā)中心舉行。作為本次啟動儀式的項目路演項目代表——智能蔬菜工廠的寶寶果蔬現(xiàn)場與記者們來了個面對面。

走進中科院包頭稀土研發(fā)中心2號基地人工氣候試驗室，映入眼簾的是一排排拉著遮光簾的植物培養(yǎng)架。“這個實驗室所有光源都是人工光源，排除自然光，我們在純?nèi)斯す庠聪逻M行極值試驗，用來觀察不同植物在各種光源下的生長狀況。”中科院包頭稀土研發(fā)中心“稀土農(nóng)用光源”項目負(fù)責(zé)人張彤說，張彤一邊說一邊將植物培養(yǎng)架四周的遮光簾拉開，一排排高矮不一的果蔬幼苗出現(xiàn)在眼前，果蔬幼苗上方，一盞盞稀土補光燈正在“關(guān)照”著這些可愛的果蔬幼苗。這些果蔬，因為在種植過程中使用了稀土農(nóng)用光源，其外形與口感都非同一般，廣受好評。

加點稀土光 吸收更高效

光在實驗室里做實驗，數(shù)據(jù)也沒有代表性。張彤又給記者講述了另一個事例。就在今年1月初，包頭市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)固陽示范基地與中科院包頭稀土研發(fā)中心“稀土農(nóng)用光源”項目組合作，在大棚內(nèi)安裝了LED農(nóng)用光源補光系統(tǒng)，對時令果蔬番茄、黃瓜實施人工補光。經(jīng)過近兩個月的精心培育和適時補光，3月1日，合作雙方均收獲了一份可預(yù)知但卻仍然令人興奮的大大驚喜：實施補光的番茄、黃瓜較未補光的植株竟分別高出15cm、12cm，開花期分別提前了約10天、8天，且補光的植株莖稈粗壯，長勢茂盛，座果率提高了50%。

眾所周知，光是植物生長的核心要素之一。光作為環(huán)境信號，通過光量子密度（光強度）、光質(zhì)（光譜）和光照時間（光周期），對植物生長發(fā)育的各個階段都有著極其重要的影響，營造滿足作物光合需求的小氣候環(huán)境，是提高光合效率、加速物質(zhì)積累、提高產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵，對設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和提質(zhì)增效具有重要作用。

LED光源具有光效高、耗電少、智能化和壽命長等特點，將稀土元素加入LED光源中，可根據(jù)不同作物光合需求組合不同光質(zhì)光源形成補光陣列，使針對作物光合作用所需多個特征波段的按需調(diào)控成為可能。

中科院“稀土農(nóng)用光源”主要是讓稀土發(fā)光材料在不同的發(fā)光材料及化合物的作用下，通過電激發(fā)，會產(chǎn)生不同波段的光譜，和其他普通燈的區(qū)別在于，稀土發(fā)光材料的光譜更準(zhǔn)確。“比如我想要紅光，但因為它的光譜比較寬，可能會把橙光、甚至黃光也包括進來，對于植物來說，可能不需要這么多的黃光或橙光。而稀土發(fā)出來的光譜是非常準(zhǔn)確的，我想要哪個波段的光譜，它就能定位到哪個波段；另外，稀土發(fā)光材料還有一個優(yōu)點，它的光電轉(zhuǎn)化效率很高，能把近90%的電能轉(zhuǎn)化成光能，植物又能將大部分光能吸收，整個過程就實現(xiàn)了非常高的效率。”張彤給記者講解道。

補光不補光 結(jié)果大不同

北方的冬季，早晨亮得晚，晚上天黑得早，整個光照時長不足7小時，這對于植物來說是遠遠不夠的，只能靠人工補光燈進行補充。據(jù)張彤介紹，固陽示范基地的成功實驗，他們就是建立一個補光系統(tǒng)，根據(jù)植物所需的時長，限定一個補光時間范圍。以番茄為例，24小時為一個周期，14個小時晝，10個小時夜，在這個基礎(chǔ)上再加一個光感探頭，如果陰天沒有太陽，有效光照降低，這時候燈會自動開啟，也就是說太陽光不夠的時候，人工光來補，太陽光夠，人工光自然就滅了。

普通番茄如果不補光、只照7個小時的自然光，苗期會很長，可能60天以上才能開花，生育期就拉得很長，自然也會影響產(chǎn)量。“如果一天保證14個小時（加上人工光源）的光照，它在40天到50天就可以開花。經(jīng)過人工補光的番茄與未補光的番茄相比，花期提前，果期也會提前。果實還有一個轉(zhuǎn)色期，由青變紅，如果光照時間不足，植物轉(zhuǎn)色期也會拉長。補光的番茄在90天就能上市銷售，而沒有補光的番茄可能得120天以上才能上市，甚至停止生長。”張彤認(rèn)為，對于農(nóng)業(yè)來說，打一個合理的時間差，是有效提升經(jīng)濟收入的很好手段。