設施園藝的設施類型主要包括塑料大棚、日光溫室、連棟溫室和植物工廠等，由于設施建筑在一定程度上遮擋了自然光源，導致室內光線不足，進而造成作物減產和品質降低。因此，補光燈在設施作物的優質高產上起到了不可或缺的作用，但也成為設施內能耗和運行成本增加的主要因素。

長期以來，在設施園藝領域使用的人工光源主要有高壓鈉燈、熒光燈、金屬鹵素燈、白熾燈等，突出缺點是產熱高、能耗大、運行費用高。新一代照明光源發光二極管（Light－Emitting Diode，LED）的發展，使低能耗人工光源在設施園藝領域的應用成為可能。LED具有光電轉換效率高、使用直流電、體積小、壽命長、耗能低、波長固定、熱輻射低、環保等優點，與目前普遍使用的高壓鈉燈和熒光燈相比，LED不僅光量、光質（ 各種波段光的比例等） 可以根據植物生長的需要精確調整，并因其冷光性可近距離照射植物， 從而使栽培層數和空間利用率提高，實現傳統光源無法替代的節能、環保和空間高效利用等功能。基于這些優點，LED被成功應用于設施園藝照明、可控環境基礎研究、植物組織培養、植物工廠化育苗及航天生態系統等。近年來，LED補光燈的性能不斷提高、價格逐漸下降以及各類特定波長的產品逐漸被開發，其在農業與生物領域的應用范圍將會更加廣闊。

該文綜述了LED在設施園藝領域的研究現狀，重點介紹了LED補光燈應用的光生物學基礎、LED補光燈對植物光形態建成、營養品質與延緩衰老的影響、光配方的構建與應用等方面的應用，并對LED補光燈技術目前存在的問題與前景進行了分析和展望。

LED補光燈對園藝作物生長的影響

光對植物生長發育的調節作用包括種子萌發、莖的伸長、葉和根的發育、向光性、葉綠素的合成與分解及花的誘導等。設施內的光照環境要素包括光照強度、光照周期和光譜分布，采用人工補光的方式，可以對其要素進行調節而不受天氣條件的限制。

植物對光具有選擇性吸收的特性，由不同的光受體感知光信號，目前發現植物體內至少有三類光受體，光敏素（吸收紅光和遠紅光）、隱花色素（吸收藍光和近紫外光）和紫外光受體（UV－A和UV－B）。采用特定波長光源來照射作物，可提高植物的光合作用效率，使其光形態建成加快，從而促進植物的生長發育。植物光合作用主要是利用紅橙光（610～720 nm）和藍紫光（400～510nm）。利用LED技術，能夠輻射出符合葉綠素最強吸收區波段的單色光（如波峰為660nm的紅光、波峰為450nm的藍光等），光譜域寬僅為±20 nm。目前認為，紅橙光會使植物的發育顯著加速，促進干物質的積累，鱗莖、塊根、葉球以及其他植物器官的形成，引起植物較早開花、結實，在植物增色中起著主導作用；藍、紫光能夠控制植物葉片向光性，促進氣孔開放及葉綠體運動，抑制莖伸長，防止植物徒長，還可延遲植物開花，促進營養器官的生長；紅藍光LED 組合后可彌補兩者單色光的不足，形成與作物光合作用和形態建成基本吻合的光譜吸收峰值，光能利用率可達80％～90％，節能效果顯著。

設施園藝中配備LED補光燈可達到非常顯著的增產效果。有研究表明，300 μmol／（m²·s）LED燈帶和LED燈管12h（8：00～20：00）補光下的櫻桃番茄的掛果數、總產量和單果重都顯著提高， 其中LED燈帶補光分別提高了42．67％、66．89％和16．97％，LED燈管補光分別提高了48．91％、94．86％和30．86％。全生育期LED燈補光［紅藍光質比為3：2，光強為300 μmol／（m²·s）］ 處理可顯著增加節瓜和茄子的單果質量和單位面積產量，節瓜提高了5．3％、15．6％，茄子提高了7．6％、7．8％。通過全生育期LED光質及其強度、時長的時空調配，能夠縮短植物生長周期，提高農產品商品性產量、營養品質及形態價值，實現設施園藝作物高效、節能和智能化生產。

LED補光燈在蔬菜育苗上的應用

LED光源調控植株形態建成和生長發育是溫室栽培領域的一項重要技術。高等植物能通過光敏色素、隱花色素、向光素等光受體系統感應并接受光信號，經胞內信使傳導，調控植物組織和器官建成等形態變化。光形態建成是植物依賴光來控制細胞的分化、結構和功能的改變，以及組織和器官的建成，包括對部分種子萌發的影響、促進頂端優勢抑制側芽生長、莖伸長、引起向性運動等。

蔬菜育苗是設施農業的重要環節。連續的陰雨天氣會使設施內的光照不足，幼苗極易發生徒長，進而影響蔬菜的生長、花芽分化及果實發育，最終影響其產量和品質。生產中，為調控幼苗的生長會使用一些植物生長調節劑，如赤霉素、生長素、多效唑和矮壯素等，但是植物生長調節劑的不合理使用易使蔬菜及設施環境受到污染，對人類健康不利。LED補光燈獨有諸多補光優勢，應用LED 補光燈育苗是一個可行的途徑。在弱光［0～35 μmol／（m²·s）］ 條件下進行的LED補光［25±5 μmol／（m²·s）］ 試驗中發現，綠光促進黃瓜幼苗的伸長生長，紅光與藍光抑制幼苗徒長，與自然弱光下幼苗壯苗指數相比，補充紅、藍光的壯苗指數分別提高了151．26％、237．98％，且與單色光質相比，含紅藍成分的復合光質補光處理下壯苗指數提高304．46％。對黃瓜幼苗補紅光能提高黃瓜幼苗的真葉數、葉面積、株高、莖粗、干鮮質量、壯苗指數、根系活力、SOD活性和可溶性蛋白含量，補UV－B則能提高黃瓜幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量；與自然光相比，補充LED紅光、藍光使番茄幼苗葉面積、干物質量、壯苗指數顯著提高，補充LED紅光、綠光使番茄幼苗株高、莖粗顯著增加；LED綠光補光處理能夠顯著提高黃瓜和番茄幼苗的生物量，且幼苗鮮、干重隨綠光補光強度增強呈增加的趨勢，而番茄幼苗莖粗、壯苗指數均隨綠光補光強度的增強而增加；LED紅藍組合光能增加茄子的莖粗、葉面積、全株干重、根冠比、壯苗指數；與白光相比，LED紅光能提高結球甘藍幼苗的生物量，促進結球甘藍幼苗的伸長生長和葉片擴展；LED藍光促進結球甘藍幼苗的加粗生長、干物質積累和壯苗指數，使結球甘藍幼苗矮化。以上結果表明，結合光調控技術培育出的蔬菜幼苗優勢十分明顯。