[Sažetak] Na temelju velikog broja eksperimentalnih podataka, ovaj članak raspravlja o nekoliko važnih pitanja u odabiru kvalitete svjetla u tvornicama, uključujući odabir izvora svjetla, učinke crvenog, plavog i žutog svjetla i izbor spektralnog svjetla. raspona, kako bi se pružio uvid u kvalitetu svjetla u tvornicama. Određivanje strategije podudaranja pruža neka praktična rješenja koja se mogu koristiti kao referenca.
Odabir izvora svjetlosti

Tvornice biljaka općenito koriste LED svjetla. To je zato što LED svjetla imaju karakteristike visoke svjetlosne učinkovitosti, niske potrošnje energije, manjeg stvaranja topline, dugog vijeka trajanja i podesivog intenziteta i spektra svjetlosti, što ne samo da može zadovoljiti zahtjeve rasta biljaka i učinkovite akumulacije materijala, već i uštedjeti energiju, smanjiti troškove proizvodnje topline i električne energije. LED svjetla za uzgoj mogu se dalje podijeliti na jednočipna LED svjetla širokog spektra za opću namjenu, jednočipna LED svjetla širokog spektra specifična za biljke i kombinirana LED svjetla prilagodljivog spektra s više čipova. Cijena posljednje dvije vrste LED svjetiljki za pojedine biljke općenito je više od 5 puta veća od običnih LED svjetala, tako da različite izvore svjetlosti treba odabrati prema različitim namjenama. Za velike tvornice biljaka, vrste biljaka koje uzgajaju mijenjaju se s potražnjom na tržištu. Kako bi se smanjili troškovi izgradnje i ne bi značajno utjecalo na učinkovitost proizvodnje, autor preporučuje korištenje LED čipova širokog spektra za opću rasvjetu kao izvora rasvjete. Za male tvornice postrojenja, ako su vrste postrojenja relativno fiksne, kako bi se postigla visoka proizvodna učinkovitost i kvaliteta bez značajnog povećanja troškova izgradnje, LED čipovi širokog spektra za specifičnu ili opću rasvjetu mogu se koristiti kao izvor rasvjete. Ako se želi proučiti učinak svjetla na rast biljaka i nakupljanje učinkovitih tvari, kako bi se osigurala najbolja svjetlosna formula za veliku proizvodnju u budućnosti, kombinacija s više čipova LED svjetala prilagodljivog spektra može se koristiti za promjenu čimbenike kao što su intenzitet svjetlosti, spektar i vrijeme svjetlosti kako bi se dobila najbolja formula svjetlosti za svaku biljku, čime se osigurava osnova za proizvodnju velikih razmjera.

Crveno i plavo svjetlo

Što se tiče specifičnih eksperimentalnih rezultata, kada je sadržaj crvene svjetlosti (R) veći od sadržaja plave svjetlosti (B) (zelena salata R:B = 6:2 i 7:3; špinat R:B = 4: 1; sadnice tikve R:B = 7:3; sadnice krastavca R:B = 7:3), pokus je pokazao da je sadržaj biomase (uključujući visinu nadzemnog dijela biljke, najveću površinu lista, svježu masu i suhu masu). , itd.) bili su veći, ali promjer stabljike i jaki indeks sadnica biljaka bili su veći kada je sadržaj plavog svjetla bio veći od onog crvenog svjetla. Za biokemijske pokazatelje, sadržaj crvenog svjetla veći od plavog svjetla općenito je koristan za povećanje sadržaja topivog šećera u biljkama. Međutim, za akumulaciju VC, topljivih proteina, klorofila i karotenoida u biljkama, povoljnije je koristiti LED rasvjetu s većim sadržajem plave svjetlosti od crvene svjetlosti, a sadržaj malondialdehida također je relativno nizak pod ovim uvjetima osvjetljenja.

Budući da se tvornica biljaka uglavnom koristi za uzgoj lisnatog povrća ili za industrijski uzgoj rasada, iz gornjih rezultata može se zaključiti da je pod pretpostavkom povećanja prinosa i uzimajući u obzir kvalitetu prikladno koristiti LED čipove s višom crvenom bojom. svjetlosni sadržaj nego plavo svjetlo kao izvor svjetla. Bolji omjer je R:B = 7:3. Štoviše, takav omjer crvenog i plavog svjetla u osnovi je primjenjiv na sve vrste lisnatog povrća ili presadnica, a za različite biljke nema posebnih zahtjeva.

Izbor valne duljine crvene i plave boje

Tijekom fotosinteze, svjetlosna energija se uglavnom apsorbira kroz klorofil a i klorofil b. Na donjoj slici prikazani su apsorpcijski spektri klorofila a i klorofila b, gdje je zelena spektralna linija apsorpcijski spektar klorofila a, a plava spektralna linija apsorpcijski spektar klorofila b. Na slici se može vidjeti da i klorofil a i klorofil b imaju dva vrha apsorpcije, jedan u području plavog svjetla, a drugi u području crvenog svjetla. Ali 2 vrha apsorpcije klorofila a i klorofila b malo se razlikuju. Da budemo precizni, dvije vršne valne duljine klorofila a su 430 nm, odnosno 662 nm, a dvije vršne valne duljine klorofila b su 453 nm, odnosno 642 nm. Ove četiri vrijednosti valne duljine neće se mijenjati s različitim biljkama, tako da se izbor valne duljine crvene i plave u izvoru svjetlosti neće mijenjati s različitim biljnim vrstama.

Apsorpcijski spektri klorofila a i klorofila b

Obična LED rasvjeta širokog spektra može se koristiti kao izvor svjetla tvornice biljaka, sve dok crveno i plavo svjetlo mogu pokriti dvije vršne valne duljine klorofila a i klorofila b, odnosno raspon valnih duljina crvene svjetlosti općenito je 620~680 nm, dok je plava svjetlost raspon valnih duljina od 400 do 480 nm. Međutim, raspon valne duljine crvenog i plavog svjetla ne bi trebao biti preširok jer ne samo da gubi svjetlosnu energiju, već može imati i druge utjecaje.

Ako se LED svjetlo sastavljeno od crvenih, žutih i plavih čipova koristi kao izvor svjetla tvornice, vršna valna duljina crvenog svjetla treba biti postavljena na vršnu valnu duljinu klorofila a, to jest na 660 nm, vršnu valnu duljinu plave svjetlosti treba namjestiti na vršnu valnu duljinu klorofila b, tj. na 450 nm.

Uloga žutog i zelenog svjetla

Primjerenije je kada je omjer crvene, zelene i plave svjetlosti R:G:B=6:1:3. Što se tiče određivanja vršne valne duljine zelene svjetlosti, budući da ona uglavnom ima regulatornu ulogu u procesu rasta biljaka, ona mora biti samo između 530 i 550 nm.

Sažetak

Ovaj članak raspravlja o strategiji odabira kvalitete svjetla u tvornicama s teoretskog i praktičnog aspekta, uključujući odabir raspona valnih duljina crvenog i plavog svjetla u LED izvoru svjetla te ulogu i omjer žutog i zelenog svjetla. U procesu rasta biljaka, razumno podudaranje između tri faktora intenziteta svjetlosti, kvalitete svjetlosti i vremena osvjetljenja, te njihov odnos s hranjivim tvarima, temperaturom i vlagom te koncentracijom CO2 također treba sveobuhvatno razmotriti. Za stvarnu proizvodnju, planirate li koristiti LED svjetlo širokog spektra ili kombinaciju više čipova podesivog spektra, omjer valnih duljina primarno je razmatranje, jer osim kvalitete svjetla, drugi čimbenici mogu se prilagoditi u stvarnom vremenu tijekom rada. Stoga bi najvažnije razmatranje u fazi projektiranja tvornica biljaka trebao biti odabir kvalitete svjetla.

Autor: Yong Xu

Izvor članka: Wechat račun tehnologije poljoprivrednog inženjerstva (vrtlarstvo u stakleniku)

Referenca: Yong Xu,Strategija odabira kvalitete svjetla u tvornicama [J]. Tehnologija poljoprivredne tehnike, 2022, 42(4): 22-25.