[Резюме] Въз основа на голям брой експериментални данни, тази статия обсъжда няколко важни въпроса при избора на качество на светлината във фабриките, включително избора на източници на светлина, ефектите на червената, синята и жълтата светлина и избора на спектрална гами, за да се даде представа за качеството на светлината в заводите.Определянето на стратегия за съвпадение предоставя някои практически решения, които могат да се използват за справка.
Избор на източник на светлина

Заводите обикновено използват LED светлини.Това е така, защото LED светлините имат характеристиките на висока светлинна ефективност, ниска консумация на енергия, по-малко генериране на топлина, дълъг живот и регулируем интензитет и спектър на светлината, които не само могат да отговорят на изискванията за растеж на растенията и ефективно натрупване на материал, но също така спестяват енергия, намаляване на производството на топлина и разходите за електроенергия.LED светлините за отглеждане могат допълнително да бъдат разделени на едночипови широкоспектърни LED светлини за общо предназначение, едночипови широкоспектърни LED светлини, специфични за растението, и комбинирани многочипови LED светлини с регулируем спектър.Цената на последните два вида специфични за растенията LED светлини обикновено е повече от 5 пъти по-висока от обикновените LED светлини, така че различните източници на светлина трябва да бъдат избрани според различните цели.За големите растителни фабрики видовете растения, които отглеждат, се променят с търсенето на пазара.За да се намалят разходите за строителство и да не се повлияе значително на ефективността на производството, авторът препоръчва използването на широкоспектърни LED чипове за общо осветление като източник на осветление.За фабрики с малки инсталации, ако видовете инсталации са относително фиксирани, за да се получи висока производствена ефективност и качество без значително увеличаване на строителните разходи, като източник на светлина могат да се използват широкоспектърни LED чипове за специфично за инсталацията или общо осветление.Ако трябва да се изследва ефектът на светлината върху растежа на растенията и натрупването на ефективни вещества, така че да се осигури най-добрата светлинна формула за широкомащабно производство в бъдеще, може да се използва комбинация от множество чипове от LED светлини с регулируем спектър за промяна фактори като интензитет на светлината, спектър и светлинно време, за да се получи най-добрата светлинна формула за всяко растение, което осигурява основата за широкомащабно производство.

Червената и синята светлина

Що се отнася до конкретните експериментални резултати, когато съдържанието на червена светлина (R) е по-високо от това на синя светлина (B) (маруля R:B = 6:2 и 7:3; спанак R:B = 4: 1; разсад кратуна R:B = 7:3; разсад краставици R:B = 7:3), експериментът показа, че съдържанието на биомаса (включително височината на растението на надземната част, максималната листна площ, прясно тегло и сухо тегло и т.н.) бяха по-високи, но диаметърът на стъблото и индексът на силен разсад на растенията бяха по-големи, когато съдържанието на синя светлина беше по-високо от това на червена светлина.За биохимичните показатели съдържанието на червена светлина, по-високо от синята светлина, обикновено е полезно за увеличаване на съдържанието на разтворима захар в растенията.Въпреки това, за натрупването на VC, разтворим протеин, хлорофил и каротеноиди в растенията е по-изгодно да се използва LED осветление с по-високо съдържание на синя светлина, отколкото червена светлина, а съдържанието на малондиалдехид също е сравнително ниско при това състояние на осветление.

Тъй като растителната фабрика се използва главно за култивиране на листни зеленчуци или за промишлено отглеждане на разсад, може да се заключи от горните резултати, че при предпоставката за увеличаване на добива и като се вземе предвид качеството, е подходящо да се използват LED чипове с по-високо червено светлинно съдържание от синята светлина като източник на светлина.По-доброто съотношение е R:B = 7:3.Нещо повече, такова съотношение на червена и синя светлина е принципно приложимо за всички видове листни зеленчуци или разсад и няма специфични изисквания за различните растения.

Избор на дължина на вълната в червено и синьо

По време на фотосинтезата светлинната енергия се абсорбира главно от хлорофил a и хлорофил b.Фигурата по-долу показва абсорбционните спектри на хлорофил а и хлорофил b, където зелената спектрална линия е абсорбционният спектър на хлорофил а, а синята спектрална линия е абсорбционният спектър на хлорофил b.От фигурата може да се види, че както хлорофил а, така и хлорофил b имат два пика на абсорбция, единият в областта на синята светлина, а другият в областта на червената светлина.Но двата пика на абсорбция на хлорофил а и хлорофил b са малко по-различни.За да бъдем точни, двете пикови дължини на вълната на хлорофил а са съответно 430 nm и 662 nm, а двете пикови дължини на вълната на хлорофил b са съответно 453 nm и 642 nm.Тези четири стойности на дължината на вълната няма да се променят с различните растения, така че изборът на червени и сини дължини на вълната в източника на светлина няма да се променя с различните видове растения.

Абсорбционни спектри на хлорофил а и хлорофил b

Обикновено LED осветление с широк спектър може да се използва като светлинен източник на завода, стига червената и синята светлина да могат да покрият двете пикови дължини на вълната на хлорофил a и хлорофил b, тоест обхвата на дължината на вълната на червената светлина обикновено е 620~680 nm, докато синята светлина обхватът на дължината на вълната е от 400 до 480 nm.Обхватът на дължината на вълната на червената и синята светлина обаче не трябва да бъде твърде широк, защото не само губи светлинна енергия, но може да има и други въздействия.

Ако LED светлина, съставена от червени, жълти и сини чипове, се използва като източник на светлина на фабриката, пиковата дължина на вълната на червената светлина трябва да бъде настроена на пиковата дължина на вълната на хлорофил a, тоест при 660 nm, пиковата дължина на вълната синята светлина трябва да бъде настроена на пиковата дължина на вълната на хлорофил b, т.е. на 450 nm.

Ролята на жълтата и зелената светлина

По-подходящо е, когато съотношението на червената, зелената и синята светлина е R:G:B=6:1:3.Що се отнася до определянето на пиковата дължина на вълната на зелената светлина, тъй като тя играе главно регулаторна роля в процеса на растеж на растенията, тя трябва да бъде само между 530 и 550 nm.

Резюме

Тази статия обсъжда стратегията за избор на качество на светлината във фабриките както от теоретични, така и от практически аспекти, включително избора на обхвата на дължината на вълната на червената и синята светлина в LED източника на светлина и ролята и съотношението на жълтата и зелената светлина.В процеса на растеж на растенията разумното съвпадение между трите фактора интензитет на светлината, качество на светлината и време на осветяване и тяхната връзка с хранителните вещества, температурата и влажността и концентрацията на CO2 също трябва да бъдат обмислени изчерпателно.За действителното производство, независимо дали планирате да използвате широкоспектърна или комбинирана LED светлина с регулируем спектър с много чипове, съотношението на дължините на вълните е основното съображение, тъй като в допълнение към качеството на светлината, други фактори могат да бъдат коригирани в реално време по време на работа.Следователно, най-важното съображение в етапа на проектиране на фабриките за растения трябва да бъде изборът на качество на светлината.

Автор: Yong Xu

Източник на статията: Акаунт в Wechat за технологии за селскостопанско инженерство (оранжерийно градинарство)

Справка: Yong Xu,Стратегия за избор на качество на светлината в заводите [J].Технология на селскостопанското инженерство, 2022, 42 (4): 22-25.