[Santrauka]Remiantis daugybe eksperimentinių duomenų, šiame straipsnyje aptariami keli svarbūs klausimai, susiję su šviesos kokybės parinkimu augalų gamyklose, įskaitant šviesos šaltinių parinkimą, raudonos, mėlynos ir geltonos šviesos poveikį bei spektro parinkimą. diapazonus, kad būtų galima sužinoti apie šviesos kokybę augalų gamyklose. Nustatant suderinimo strategiją pateikiami keli praktiniai sprendimai, kuriuos galima naudoti kaip nuorodą.
Šviesos šaltinio pasirinkimas

Gamyklos gamyklose dažniausiai naudojamos LED lempos. Taip yra todėl, kad LED lemputės pasižymi dideliu šviesos efektyvumu, mažu energijos suvartojimu, mažiau šilumos generavimu, ilgaamžiškumu ir reguliuojamu šviesos intensyvumu bei spektru, kurie gali ne tik atitikti augalų augimo ir efektyvaus medžiagų kaupimo reikalavimus, bet ir taupyti energiją, sumažinti šilumos gamybos ir elektros sąnaudas. LED auginimo lemputes galima dar suskirstyti į vieno lusto plataus spektro LED lemputes, skirtas bendros paskirties, vieno lusto augalams skirtus plataus spektro LED žibintus ir kelių lustų kombinuotus reguliuojamo spektro LED žibintus. Pastarųjų dviejų rūšių augalams skirtų LED šviestuvų kaina paprastai yra daugiau nei 5 kartus didesnė už įprastų LED šviestuvų, todėl skirtingi šviesos šaltiniai turėtų būti parenkami pagal skirtingą paskirtį. Didelėse augalų gamyklose auginamų augalų rūšys keičiasi atsižvelgiant į rinkos paklausą. Siekiant sumažinti statybos kaštus ir neturėti didelės įtakos gamybos efektyvumui, autorius rekomenduoja bendrajam apšvietimui kaip apšvietimo šaltinį naudoti plataus spektro LED lustus. Mažoms gamyklų gamykloms, jei augalų tipai yra santykinai fiksuoti, siekiant aukšto gamybos efektyvumo ir kokybės, žymiai nepadidinant statybos sąnaudų, kaip apšvietimo šaltinį galima naudoti plataus spektro LED lustus, skirtus gamyklai būdingam ar bendram apšvietimui. Norint ištirti šviesos poveikį augalų augimui ir veiksmingų medžiagų kaupimuisi, kad ateityje būtų sukurta geriausia šviesos formulė didelės apimties gamybai, gali būti naudojamas kelių lustų derinys reguliuojamo spektro LED lemputės. tokius veiksnius kaip šviesos intensyvumas, spektras ir šviesos laikas, kad būtų gauta geriausia šviesos formulė kiekvienam augalui, o tai yra didelio masto gamybos pagrindas.

Raudona ir mėlyna šviesa

Kalbant apie konkrečius eksperimentinius rezultatus, kai raudonos šviesos (R) kiekis yra didesnis nei mėlynos šviesos (B) (salotos R:B = 6:2 ir 7:3; špinatai R:B = 4): 1 moliūgų sodinukai R:B = 7:3), eksperimentas parodė, kad biomasės kiekis (įskaitant augalo aukštį ant žemės, didžiausią lapų plotą, šviežią svorį ir sausą svorį); ir kt.) buvo didesni, tačiau augalų stiebo skersmuo ir stipraus daigų indeksas buvo didesni, kai mėlynos šviesos kiekis buvo didesnis nei raudonos šviesos. Biocheminiams rodikliams raudonos šviesos kiekis, didesnis nei mėlyna šviesa, paprastai yra naudingas tirpaus cukraus kiekiui augaluose padidinti. Tačiau VC, tirpių baltymų, chlorofilo ir karotinoidų kaupimui augaluose naudingiau naudoti LED apšvietimą su didesniu mėlynos šviesos kiekiu nei raudona šviesa, o malondialdehido kiekis tokiomis apšvietimo sąlygomis taip pat yra palyginti mažas.

Kadangi augalų gamykla daugiausia naudojama lapinėms daržovėms auginti arba pramoniniam sodinukų auginimui, iš aukščiau pateiktų rezultatų galima daryti išvadą, kad didinant derlių ir atsižvelgiant į kokybę, tinka naudoti LED lustus su aukštesne raudona spalva. šviesos kiekis nei mėlyna šviesa kaip šviesos šaltinis. Geresnis santykis yra R:B = 7:3. Negana to, toks raudonos ir mėlynos šviesos santykis iš esmės galioja visoms lapinėms daržovėms ar daigams, o skirtingiems augalams specifinių reikalavimų nėra.

Raudonos ir mėlynos bangos ilgio pasirinkimas

Fotosintezės metu šviesos energija daugiausia sugeriama per chlorofilą a ir chlorofilą b. Žemiau esančiame paveikslėlyje pavaizduoti chlorofilo a ir chlorofilo b sugerties spektrai, kur žalia spektro linija yra chlorofilo a absorbcijos spektras, o mėlyna spektro linija yra chlorofilo b absorbcijos spektras. Iš paveikslo matyti, kad ir chlorofilas a, ir chlorofilas b turi dvi absorbcijos smailes – vieną mėlynos šviesos srityje, kitą – raudonos šviesos srityje. Tačiau 2 chlorofilo a ir chlorofilo b absorbcijos smailės šiek tiek skiriasi. Tiksliau tariant, du didžiausi chlorofilo a bangos ilgiai yra atitinkamai 430 nm ir 662 nm, o du didžiausi chlorofilo b bangos ilgiai yra atitinkamai 453 nm ir 642 nm. Šios keturios bangos ilgių reikšmės su skirtingais augalais nesikeis, todėl raudonos ir mėlynos bangos ilgių parinkimas šviesos šaltinyje nesikeis su skirtingomis augalų rūšimis.

Chlorofilo a ir chlorofilo b absorbcijos spektrai

Įprastas plataus spektro LED apšvietimas gali būti naudojamas kaip gamyklos šviesos šaltinis, jei raudona ir mėlyna šviesa gali apimti du didžiausius chlorofilo a ir chlorofilo b bangos ilgius, ty raudonos šviesos bangų ilgių diapazoną. paprastai yra 620–680 nm, o mėlynos šviesos bangos ilgio diapazonas yra nuo 400 iki 480 nm. Tačiau raudonos ir mėlynos šviesos bangų ilgių diapazonas neturėtų būti per platus, nes tai ne tik eikvoja šviesos energiją, bet ir gali turėti kitokį poveikį.

Jei gamykloje kaip šviesos šaltinis naudojama LED šviesa, sudaryta iš raudonos, geltonos ir mėlynos spalvos drožlių, didžiausias raudonos šviesos bangos ilgis turi būti nustatytas kaip didžiausias chlorofilo a bangos ilgis, tai yra, esant 660 nm, didžiausias bangos ilgis. mėlynos šviesos bangos ilgis turi būti didžiausias chlorofilo b bangos ilgis, ty 450 nm.

Geltonos ir žalios šviesos vaidmuo

Tikslingiau, kai raudonos, žalios ir mėlynos šviesos santykis yra R:G:B=6:1:3. Kalbant apie žalios šviesos smailės bangos ilgio nustatymą, kadangi jis daugiausia vaidina reguliavimo vaidmenį augalų augimo procese, jis turi būti tik nuo 530 iki 550 nm.

Santrauka

Šiame straipsnyje aptariama šviesos kokybės parinkimo strategija augalų gamyklose tiek teoriniu, tiek praktiniu aspektu, įskaitant raudonos ir mėlynos šviesos bangų ilgių diapazono parinkimą LED šviesos šaltinyje ir geltonos bei žalios šviesos vaidmenį ir santykį. Augalų augimo procese taip pat reikėtų visapusiškai apsvarstyti pagrįstą trijų veiksnių – šviesos intensyvumo, šviesos kokybės ir šviesos laiko – atitikimą bei jų ryšį su maistinėmis medžiagomis, temperatūra ir drėgme bei CO2 koncentracija. Realiai gamybai, nesvarbu, ar planuojate naudoti plataus spektro, ar kelių lustų derinamo spektro LED šviesą, pirmiausia reikia atsižvelgti į bangų ilgių santykį, nes, be šviesos kokybės, realiu laiku veikimo metu galima reguliuoti ir kitus veiksnius. Todėl gamyklų gamyklų projektavimo etape svarbiausias dalykas turėtų būti šviesos kokybės pasirinkimas.

Autorius: Yong Xu

Straipsnio šaltinis: „Wechat“ žemės ūkio inžinerijos technologijos (šiltnamių sodininkystė) paskyra

Nuoroda: Yong Xu,Šviesos kokybės atrankos strategija augalų gamyklose [J]. Žemės ūkio inžinerijos technologija, 2022, 42(4): 22-25.