【中國建材家居網】近年來，我國休閑、觀賞漁業發展勢頭強勁，已成為漁業發展中的一個新亮點，觀賞魚正“游”入尋常百姓家庭。生態水族的主角是魚、水草，視覺欣賞是其主要功能。水族箱的照明系統起著決定性作用，LED 被認為是未來主要的、理想的人工水生動植物補光光源，具有高亮度、波帶窄、節能、環保、壽命長等優點。

首先看看單色LED 對水生動植物影響的實驗，得到LED 在水族照明中的應用原理及關鍵技術參數。

實驗部分

1、材料與儀器

水生植物（金錢草、水葫蘆、香菇草、青絲紅葉、虎耳及紅蝴蝶），水生動物（虎皮魚、紅箭魚、黑瑪利），藻群；樣本取自魚蟲市場。實驗光照條件由大功率LED 光源提供。

LED（5W 紅、藍、白、綠、黃、紫、紅藍）；燒杯、培養皿、溫度計；自制水草缸、魚缸；微電腦時間控制器等；主要儀器有PMS-50 光譜分析系統、LED626 分布光度計、TES-1332A 照度計、電子天平、NJ2-1 正置式金相顯微鏡等。

2、實驗方法

（1）單色LED 光照對水生植物生長的影響

試驗設置紅、白、綠、黃、藍、紅藍和紫光7種光照條件，各光源的光譜特性見下表1。

將長勢相近，形態相似的水生植物的幼苗分為7 組，每組4 種（金錢草、水葫蘆、青絲紅葉、香菇草），每種10 株，分裝在21 個燒杯中（燒杯中放入等量的相同品質的蒸餾水）；將7 個試驗組分別用本研究設計的R、B、Y、G、W、R+B、UV 7 種光照條件進行光照處理，無自然光照，各光源之間互不影響，光源懸掛高度為10cm，用微電腦定時裝置設置光照時段，時間為每天6：00～8：00、10：00～12：00、14：00～16：00、18：00～20：00。

觀測指標：測定香菇草的葉片面積、株高、新增葉片數和側根數；測定金錢草新增側根數和植株的高度，統計分析株高絕對增長量與相對增長量；測定青絲紅葉株高、節數和側根數；測定水葫蘆莖粗、葉片面積和新增葉片數。

（2）LED 組合光源與熒光燈下水生植物生長的比較

將水生植物虎耳和紅蝴蝶分為2 個試驗組，每組各10 枝扦插于兩個水草缸內；分別用“R+B”光源和植物熒光燈進行光照處理，處理方式同（1）（無R+B模式）；每周記錄每枝株高、葉片數、側芽數和側根數。

（3）單色LED 光照對魚生長的影響

試驗設置6 個試驗組，每個魚缸為一組，每組放入虎皮、紅箭、黑瑪利各10 條，清道夫魚1 條。

每組水質相同，增氧泵全天增氧，定期換水、藥物消毒。每天喂食1 次，每次0. 05 克。6 個試驗組的光照處理方法同（1）（無R+B模式）。

試驗開始后1min、5 min、10 min、20 min、1h、2h、4h 觀察魚的光適應狀況；于試驗的開始、20天、40 天用自制方式測量每組魚的魚長度和魚的重量，分類統計，記錄魚長度的增長的平均值和魚體重增長的絕對和相對增加值；隨時觀察記錄水質變化、魚的體色變化、生長狀況、生存能力，在每次觀察時，將死魚按其相同的種類和相當的重量及時地給予補充。

（4）單色LED 光照對綠色杜氏藻生長速率的影響

錐形瓶經煮沸消毒。用250mL 錐形瓶取藻液若干，再加入BBM 培養液，藻液與培養液的體積比為1：3，然后在設定的試驗條件下進行培養，每天搖瓶數次。

試驗設置5 個試驗組，分別置于本研究設計的R、B、Y、G、W 光源下進行培養，每組設置3 個重復，光照周期為12L：12D，培養3d 后取出，測定其生長速率。

（5）紫外線對藻類棲息的影響

取一定量的藻類群，放置在培養皿中，加入BBM 培養液，1d 后，用顯微鏡察藻類群的種類；搖勻上培養液，分別吸取3ml 藻細胞懸液置于7 個小培養皿內，再將培養皿置于距功率為15W 的紫外燈源下20 cm 處，分別照射0s、3 min、5 min、7 min、10 min、13 min、15 min、17 min、20 min，目視和顯微鏡觀察藻群變化。

結果與分析

1、單色LED 光照對水生植物生長的影響

單色大功率LED 光照對水生植物金錢草、香菇草，青絲紅葉和水葫蘆株高、葉面積、葉數、節數以及側根生長的影響結果見表2。

實驗可知：不同光照下生長的四種水生植物幼苗生長有明顯差異，但對光照反應的趨勢基本一致。經紅、白光照射，金錢草和青絲紅葉的株高相對增長量大，而經紫、黃光照射，金錢草的株高相對增長量小，水葫蘆的莖粗和香菇草的葉面積也表現同樣的結果；藍光處理香菇草長出新葉最多，而紫光最少；藍、紅光處理金錢草、青絲紅葉和香菇草側根長出較多，而紫光較少。

一般來說，葉片是植物進行光合作用最主要的器官，葉面積的大小決定了植物光合作用速率的大小。紅光可加速光合作用的速率，并增強葉綠素等細胞內含物合成代謝，加快細胞分裂，這一光合作用調節機制與紅光作用下水草的生長速度有一定關系。

另外，葉綠素對藍光和紅光的吸收作用比其他光波強，葉綠素a對640～660nm波長的紅光的吸收是430～450nm藍光的1.5倍，葉綠素b對藍光的吸收為紅光的3倍，兩種葉綠素的比值構成了對光能的不同利用，兩種葉綠素對紅光和藍光的吸收起著互補的作用。綠色系水草以紅、藍光為宜，而紅色系水草以“近紫外線”的藍、綠光譜為主。

2、LED 組合光源與熒光燈下水生植物生長的比較

實驗結果顯示，在株高、葉片數方面，兩種光源都有助于兩種水草的生長，但效果沒有顯著差異。然而在側芽數（圖1 (1)、圖2 (1)）和發根數（圖1 (2)、圖2 (2)）上，LED 比熒光燈效果顯著，尤其在紅色的紅蝴蝶上特別明顯（圖2），推測應是目前使用的波長組合對于分生組織的刺激有較顯著的效果，值得后續進一步探討。

1）魚對光的適應性

實驗中發現，魚的趨光行為在初次受光時最為明顯，然后逐漸減弱。首次照射時，魚在缸中的分布發生了明顯的變化，紫光和藍光下魚都集中在靠近光源的水域，紅光和黃光下，魚都遠離光源的水域。綠光和白光下分布狀態沒有發生明顯的變化，仍分布得比較均勻。4h 后再次進行觀察發現，各種光下魚的趨光性不十分明顯，分布接近自然光下形成的均勻分布的狀態。

實驗中還發現，黃光下魚很不活躍，經常貼壁或水草邊上不動，紅光下魚格外活躍，游來游去，相互追逐。藍、紫光下魚不是很活躍。綠光和白光下魚的動態基本沒有發生什么變化。

（2）對魚生長的影響

不同光下，魚的生長速度不同，見表3。

根據實驗測得的結果，按不同光照下魚的體重、體長生長速率的快慢排列，體重依次為紅光、白光、藍光、綠光、黃光和紫光。體長依次為紅光、藍光、白光、綠光、黃光和紫光。

不同光下，魚的死亡結果見圖3。

實驗可知：在紫光下魚的死亡率最高，黃綠光其次，而紅光、藍光和白光稍低。實驗還發現，死魚多發生在實驗的初期和每次換水后。紅箭魚共死亡16 條，虎皮魚死9 條，黑瑪利死11 條，這與不同魚種對生長環境的適應能力和其本身的生命力有關。

從總體看，對于光譜波長較短的光照環境，觀賞魚不是很適應，隨著光譜波長的增加，魚的生長速度也逐漸提高。白光接近自然光，紅光在自然光的成分中占的比重較大，而生物體是長期在自然環境下生活、進化，使生物體最適合在全光譜的條件下生活。

4、單色LED 光照對綠色杜氏藻生長速率的影響

R、B、Y、G、W光源下綠藻生長速率結果見圖4。

實驗可知：白光和紅光下綠藻的生長速率較大，在黃光、綠光和藍光下的生長速率較緩慢，有的出現負生長。這與不同種類的藻對光的吸收不同有關。

5、紫外線對藻類棲息的影響

目視，開始前藻類均勻的分布在溶液中；20min后，外觀上細胞沉底，結塊，顏色由墨綠色變成灰綠色。顯微鏡下觀察，在0～13min，細胞蠕動較快，15～20min 細胞蠕動變慢，乃至死亡。

結論

通過實驗所得結論為水族照明燈具的設計提供了強有力的依據，可根據所得數據確定LED 水族照明燈具的主光譜區，使其發射光譜與水生動植物的選擇性吸收相匹配，針對性強、光效高、顯色性好，能模擬自然光照條件，從而優化照明系統，使得觀賞視覺效果更佳，水生物的生長加速，彌補目前水族箱的不足。

可以相信，通過深層次地不同光譜組合、不同光量子密度水平、不同頻率對觀賞魚和觀賞性水草生長的影響的實驗研究，將為今后水生動植物補光燈的研制提供參考數據和技術支持。

信息整理:中國建材家居網十大LED燈飾品牌專題小編