[Περίληψη]Βασισμένο σε μεγάλο αριθμό πειραματικών δεδομένων, αυτό το άρθρο συζητά πολλά σημαντικά ζητήματα στην επιλογή της ποιότητας φωτός στα εργοστάσια φυτών, συμπεριλαμβανομένης της επιλογής των πηγών φωτός, των επιδράσεων του κόκκινου, του μπλε και του κίτρινου φωτός και της επιλογής του φασματικού σειρές, προκειμένου να παρέχουμε πληροφορίες για την ποιότητα του φωτός στα εργοστάσια φυτών. Ο καθορισμός της στρατηγικής αντιστοίχισης παρέχει ορισμένες πρακτικές λύσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αναφορά.
Επιλογή πηγής φωτός

Τα εργοστάσια φυτών χρησιμοποιούν γενικά φώτα LED. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα φώτα LED έχουν τα χαρακτηριστικά υψηλής φωτεινής απόδοσης, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, λιγότερης παραγωγής θερμότητας, μεγάλης διάρκειας ζωής και ρυθμιζόμενης έντασης και φάσματος φωτός, τα οποία μπορούν όχι μόνο να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις της ανάπτυξης των φυτών και της αποτελεσματικής συσσώρευσης υλικού, αλλά και να εξοικονομήσουν ενέργεια. μείωση του κόστους παραγωγής θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας. Τα φώτα ανάπτυξης LED μπορούν περαιτέρω να χωριστούν σε φώτα LED ευρέως φάσματος ενός τσιπ για γενικούς σκοπούς, φώτα LED ευρέως φάσματος για συγκεκριμένες εγκαταστάσεις και φώτα LED με ρυθμιζόμενο φάσμα πολλαπλών τσιπ. Η τιμή των δύο τελευταίων ειδών φώτων LED ειδικά για φυτά είναι γενικά μεγαλύτερη από 5 φορές μεγαλύτερη από αυτή των συνηθισμένων φώτων LED, επομένως διαφορετικές πηγές φωτός θα πρέπει να επιλέγονται σύμφωνα με διαφορετικούς σκοπούς. Για τα μεγάλα εργοστάσια φυτών, τα είδη των φυτών που καλλιεργούν αλλάζουν ανάλογα με τη ζήτηση της αγοράς. Προκειμένου να μειωθεί το κόστος κατασκευής και να μην επηρεαστεί σημαντικά η απόδοση παραγωγής, ο συγγραφέας συνιστά τη χρήση τσιπ LED ευρέως φάσματος για γενικό φωτισμό ως πηγή φωτισμού. Για μικρά εργοστάσια, εάν οι τύποι των εγκαταστάσεων είναι σχετικά σταθεροί, προκειμένου να επιτευχθεί υψηλή απόδοση και ποιότητα παραγωγής χωρίς να αυξηθεί σημαντικά το κόστος κατασκευής, ως πηγή φωτισμού μπορούν να χρησιμοποιηθούν τσιπ LED ευρέως φάσματος για ειδικό ή γενικό φωτισμό. Εάν πρόκειται να μελετηθεί η επίδραση του φωτός στην ανάπτυξη των φυτών και στη συσσώρευση αποτελεσματικών ουσιών, έτσι ώστε να παρέχεται η καλύτερη φόρμουλα φωτός για παραγωγή μεγάλης κλίμακας στο μέλλον, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας συνδυασμός πολλαπλών τσιπ ρυθμιζόμενων φώτων LED φάσματος για αλλαγή παράγοντες όπως η ένταση του φωτός, το φάσμα και ο χρόνος φωτός για να ληφθεί η καλύτερη φόρμουλα φωτός για κάθε φυτό, παρέχοντας έτσι τη βάση για παραγωγή μεγάλης κλίμακας.

Το κόκκινο και το μπλε φως

Όσον αφορά τα συγκεκριμένα πειραματικά αποτελέσματα, όταν η περιεκτικότητα σε κόκκινο φως (R) είναι υψηλότερη από αυτή του μπλε φωτός (B) (μαρούλι R:B = 6:2 και 7:3, σπανάκι R:B = 4: 1 σπορόφυτα κολοκύθας R:B = 7:3 σπορόφυτα αγγουριού R:B = 7:3), το πείραμα έδειξε ότι η περιεκτικότητα σε βιομάζα (συμπεριλαμβανομένου του ύψους του φυτού, της μέγιστης επιφάνειας των φύλλων, του νωπού βάρους και του ξηρού βάρους; κ.λπ.) ήταν υψηλότερες, αλλά η διάμετρος του στελέχους και ο ισχυρός δείκτης δενδρυλλίων των φυτών ήταν μεγαλύτεροι όταν η περιεκτικότητα σε μπλε φως ήταν υψηλότερη από αυτή του κόκκινου φωτός. Για βιοχημικούς δείκτες, η περιεκτικότητα σε κόκκινο φως υψηλότερη από το μπλε φως είναι γενικά ευεργετική για την αύξηση της περιεκτικότητας σε διαλυτά σάκχαρα στα φυτά. Ωστόσο, για τη συσσώρευση VC, διαλυτής πρωτεΐνης, χλωροφύλλης και καροτενοειδών στα φυτά, είναι πιο πλεονεκτικό να χρησιμοποιείται φωτισμός LED με υψηλότερη περιεκτικότητα σε μπλε φως από το κόκκινο φως, και η περιεκτικότητα σε μηλονοδιαλδεΰδη είναι επίσης σχετικά χαμηλή υπό αυτές τις συνθήκες φωτισμού.

Δεδομένου ότι το εργοστάσιο φυτών χρησιμοποιείται κυρίως για την καλλιέργεια φυλλωδών λαχανικών ή για τη βιομηχανική εκτροφή δενδρυλλίων, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα από τα παραπάνω αποτελέσματα ότι με την προϋπόθεση της αύξησης της απόδοσης και λαμβάνοντας υπόψη την ποιότητα, είναι κατάλληλη η χρήση τσιπ LED με υψηλότερο κόκκινο περιεχόμενο φωτός από το μπλε φως ως πηγή φωτός. Μια καλύτερη αναλογία είναι R:B = 7:3. Επιπλέον, μια τέτοια αναλογία κόκκινου και μπλε φωτός ισχύει βασικά για όλα τα είδη φυλλωδών λαχανικών ή σπορόφυτων και δεν υπάρχουν ειδικές απαιτήσεις για διαφορετικά φυτά.

Επιλογή μήκους κύματος κόκκινου και μπλε

Κατά τη φωτοσύνθεση, η φωτεινή ενέργεια απορροφάται κυρίως από τη χλωροφύλλη α και τη χλωροφύλλη β. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα φάσματα απορρόφησης της χλωροφύλλης a και της χλωροφύλλης b, όπου η πράσινη φασματική γραμμή είναι το φάσμα απορρόφησης της χλωροφύλλης a και η μπλε φασματική γραμμή είναι το φάσμα απορρόφησης της χλωροφύλλης b. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι τόσο η χλωροφύλλη α όσο και η χλωροφύλλη β έχουν δύο κορυφές απορρόφησης, η μία στην περιοχή του μπλε φωτός και η άλλη στην περιοχή του κόκκινου φωτός. Αλλά οι 2 κορυφές απορρόφησης της χλωροφύλλης α και της χλωροφύλλης β είναι ελαφρώς διαφορετικές. Για την ακρίβεια, τα δύο μήκη κύματος κορυφής της χλωροφύλλης α είναι 430 nm και 662 nm, αντίστοιχα, και τα δύο μήκη κύματος κορυφής της χλωροφύλλης b είναι 453 nm και 642 nm, αντίστοιχα. Αυτές οι τέσσερις τιμές μήκους κύματος δεν θα αλλάξουν με διαφορετικά φυτά, επομένως η επιλογή των κόκκινων και μπλε μηκών κύματος στην πηγή φωτός δεν θα αλλάξει με διαφορετικά είδη φυτών.

Φάσματα απορρόφησης χλωροφύλλης α και χλωροφύλλης β

Ένας συνηθισμένος φωτισμός LED με ευρύ φάσμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή φωτός του εργοστασίου, εφόσον το κόκκινο και το μπλε φως μπορεί να καλύψει τα δύο μήκη κύματος κορυφής της χλωροφύλλης a και της χλωροφύλλης b, δηλαδή το εύρος μήκους κύματος του κόκκινου φωτός είναι γενικά 620~680 nm, ενώ το μπλε φως Το εύρος μήκους κύματος είναι από 400 έως 480 nm. Ωστόσο, το εύρος μήκους κύματος του κόκκινου και του μπλε φωτός δεν πρέπει να είναι πολύ ευρύ, επειδή όχι μόνο σπαταλά φωτεινή ενέργεια, αλλά μπορεί επίσης να έχει και άλλες επιπτώσεις.

Εάν μια λυχνία LED που αποτελείται από κόκκινα, κίτρινα και μπλε τσιπ χρησιμοποιείται ως πηγή φωτός του εργοστασίου, το μέγιστο μήκος κύματος του κόκκινου φωτός θα πρέπει να ρυθμιστεί στο μήκος κύματος κορυφής της χλωροφύλλης a, δηλαδή στα 660 nm, στο μήκος κύματος κορυφής του μπλε φωτός θα πρέπει να ρυθμιστεί στο μέγιστο μήκος κύματος της χλωροφύλλης b, δηλαδή στα 450 nm.

Ο ρόλος του κίτρινου και του πράσινου φωτός

Είναι πιο κατάλληλο όταν η αναλογία κόκκινου, πράσινου και μπλε φωτός είναι R:G:B=6:1:3. Όσον αφορά τον προσδιορισμό του μήκους κύματος κορυφής του πράσινου φωτός, καθώς παίζει κυρίως ρυθμιστικό ρόλο στη διαδικασία ανάπτυξης των φυτών, χρειάζεται μόνο να είναι μεταξύ 530 και 550 nm.

Περίληψη

Αυτό το άρθρο εξετάζει τη στρατηγική επιλογής ποιότητας φωτός σε εργοστάσια φυτών τόσο από θεωρητική όσο και από πρακτική άποψη, συμπεριλαμβανομένης της επιλογής του εύρους μήκους κύματος του κόκκινου και του μπλε φωτός στην πηγή φωτός LED και τον ρόλο και την αναλογία κίτρινου και πράσινου φωτός. Στη διαδικασία της ανάπτυξης των φυτών, η λογική αντιστοίχιση μεταξύ των τριών παραγόντων της έντασης φωτός, της ποιότητας φωτός και του χρόνου φωτός και της σχέσης τους με τα θρεπτικά συστατικά, τη θερμοκρασία και την υγρασία και τη συγκέντρωση CO2 θα πρέπει επίσης να εξεταστεί πλήρως. Για την πραγματική παραγωγή, είτε σκοπεύετε να χρησιμοποιήσετε ένα φως LED ευρέως φάσματος είτε ένα συνδυασμό πολλαπλών τσιπ συντονιζόμενου φάσματος, η αναλογία των μηκών κύματος είναι το πρωταρχικό κριτήριο, επειδή εκτός από την ποιότητα του φωτός, μπορούν να ρυθμιστούν και άλλοι παράγοντες σε πραγματικό χρόνο κατά τη λειτουργία. Ως εκ τούτου, η πιο σημαντική παράμετρος στο στάδιο του σχεδιασμού των εργοστασίων φυτών θα πρέπει να είναι η επιλογή της ποιότητας φωτός.

Συγγραφέας: Yong Xu

Πηγή άρθρου: Λογαριασμός Wechat της Τεχνολογίας Αγροτικής Μηχανικής (Θερμοκηπιακή κηπουρική)

Αναφορά: Yong Xu,Στρατηγική επιλογής ποιότητας φωτός σε εργοστάσια φυτών [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022, 42(4): 22-25.