[Апстракт] Врз основа на голем број експериментални податоци, овој напис дискутира за неколку важни прашања при изборот на квалитет на светлина во фабриките, вклучувајќи го изборот на извори на светлина, ефектите на црвената, сината и жолтата светлина и изборот на спектрални опсези, со цел да се обезбедат сознанија за квалитетот на светлината во фабриките. Одредувањето на стратегијата за усогласување обезбедува некои практични решенија што можат да се користат како референца.
Избор на извор на светлина

Фабриките за растенија генерално користат LED светилки. Ова е затоа што LED светилките имаат карактеристики на висока светлосна ефикасност, ниска потрошувачка на енергија, помало производство на топлина, долг век на траење и прилагодлив интензитет на светлината и спектар, што не само што може да ги задоволи барањата за раст на растенијата и ефикасно акумулирање на материјал, туку и да заштеди енергија, да го намали производството на топлина и трошоците за електрична енергија. LED светилките за растење може понатаму да се поделат на едночипни широкоспектрални LED светилки за општа намена, едночипни широкоспектрални LED светилки специфични за растенијата и комбинирани мултичипни LED светилки со прилагодлив спектар. Цената на последните два вида LED светилки специфични за растенијата е генерално повеќе од 5 пати поголема од обичните LED светилки, па затоа треба да се изберат различни извори на светлина според различните намени. За големи фабрики, видовите растенија што ги одгледуваат се менуваат со побарувачката на пазарот. За да се намалат трошоците за изградба и да не се влијае значително врз ефикасноста на производството, авторот препорачува користење на широкоспектрални LED чипови за општо осветлување како извор на осветлување. За мали фабрики, ако видовите на растенија се релативно фиксни, со цел да се добие висока ефикасност на производството и квалитет без значително зголемување на трошоците за изградба, широкоспектрални LED чипови за специфично за растенијата или општо осветлување може да се користат како извор на осветлување. Доколку се проучува ефектот на светлината врз растот на растенијата и акумулацијата на ефикасни супстанции, со цел да се обезбеди најдобрата формула за светлина за производство на големи размери во иднина, може да се користи комбинација од повеќе чипови на LED светла со прилагодлив спектар за промена на фактори како што се интензитетот на светлината, спектарот и времето на светлина, со цел да се добие најдобрата формула за светлина за секое растение, со што се обезбедува основа за производство на големи размери.

Црвената и сината светлина

Што се однесува до специфичните експериментални резултати, кога содржината на црвена светлина (R) е поголема од онаа на сина светлина (B) (зелена салата R:B = 6:2 и 7:3; спанаќ R:B = 4:1; садници од тиква R:B = 7:3; садници од краставица R:B = 7:3), експериментот покажа дека содржината на биомаса (вклучувајќи ја висината на растението на надземниот дел, максималната површина на листовите, свежата тежина и сувата тежина итн.) е поголема, но дијаметарот на стеблото и индексот на силен садник на растенијата се поголеми кога содржината на сина светлина е поголема од онаа на црвената светлина. За биохемиските индикатори, содржината на црвена светлина поголема од сината светлина е генерално корисна за зголемување на содржината на растворлив шеќер во растенијата. Сепак, за акумулација на VC, растворливи протеини, хлорофил и каротеноиди во растенијата, поповолно е да се користи LED осветлување со поголема содржина на сина светлина отколку црвена светлина, а содржината на малондиалдехид е исто така релативно ниска под овие услови на осветлување.

Бидејќи фабриката за растенија главно се користи за одгледување лиснат зеленчук или за индустриско одгледување садници, од горенаведените резултати може да се заклучи дека под претпоставка за зголемување на приносот и земање предвид на квалитетот, соодветно е да се користат LED чипови со поголема содржина на црвена светлина отколку сина светлина како извор на светлина. Подобар сооднос е R:B = 7:3. Покрај тоа, таков сооднос на црвена и сина светлина е во основа применлив за сите видови лиснат зеленчук или садници и нема специфични барања за различни растенија.

Избор на црвена и сина бранова должина

За време на фотосинтезата, светлосната енергија главно се апсорбира преку хлорофилот а и хлорофилот б. Сликата подолу ги прикажува апсорпционите спектри на хлорофилот а и хлорофилот б, каде што зелената спектрална линија е апсорпциониот спектар на хлорофилот а, а сината спектрална линија е апсорпциониот спектар на хлорофилот б. Од сликата може да се види дека и хлорофилот а и хлорофилот б имаат два апсорпциони врва, едниот во регионот на сината светлина, а другиот во регионот на црвената светлина. Но, двата апсорпциони врва на хлорофилот а и хлорофилот б се малку различни. За да бидеме прецизни, двете врвни бранови должини на хлорофилот а се 430 nm и 662 nm, соодветно, а двете врвни бранови должини на хлорофилот б се 453 nm и 642 nm, соодветно. Овие четири вредности на брановата должина нема да се променат кај различни растенија, па затоа изборот на црвени и сини бранови должини во изворот на светлина нема да се промени кај различни растителни видови.

Апсорпциони спектри на хлорофил а и хлорофил б

Обично LED осветлување со широк спектар може да се користи како извор на светлина во фабриката, сè додека црвената и сината светлина можат да ги покријат двете врвни бранови должини на хлорофилот а и хлорофилот б, односно опсегот на бранови должини на црвената светлина е генерално 620~680 nm, додека опсегот на бранови должини на сината светлина е од 400 до 480 nm. Сепак, опсегот на бранови должини на црвената и сината светлина не треба да биде премногу широк бидејќи не само што троши светлосна енергија, туку може да има и други влијанија.

Ако како извор на светлина на фабриката се користи LED светло составено од црвени, жолти и сини чипови, врвната бранова должина на црвената светлина треба да се постави на врвната бранова должина на хлорофилот а, односно на 660 nm, врвната бранова должина на сината светлина треба да се постави на врвната бранова должина на хлорофилот б, односно на 450 nm.

Улогата на жолтата и зелената светлина

Посоодветно е кога односот на црвената, зелената и сината светлина е R:G:B=6:1:3. Што се однесува до одредувањето на брановата должина на врвот на зелената светлина, бидејќи таа главно игра регулаторна улога во процесот на раст на растенијата, таа треба да биде само помеѓу 530 и 550 nm.

Резиме

Оваа статија ја разгледува стратегијата за избор на квалитет на светлина во фабриките од теоретски и практичен аспект, вклучувајќи го изборот на опсегот на бранови должини на црвената и сината светлина во LED изворот на светлина и улогата и односот на жолтата и зелената светлина. Во процесот на раст на растенијата, разумното совпаѓање помеѓу трите фактори: интензитет на светлината, квалитет на светлината и време на светлина, како и нивниот однос со хранливите материи, температурата и влажноста и концентрацијата на CO2, исто така, треба сеопфатно да се земе предвид. За вистинското производство, без разлика дали планирате да користите LED светлина со широк спектар или комбинирана повеќечипна LED светлина со подеслив спектар, односот на брановите должини е примарен фактор, бидејќи покрај квалитетот на светлината, други фактори можат да се прилагодат во реално време за време на работата. Затоа, најважното нешто што треба да се земе предвид во фазата на дизајнирање на фабриките треба да биде изборот на квалитет на светлината.

Автор: Јонг Ксу

Извор на статијата: Wechat сметка за земјоделска инженерска технологија (стакленички хортикултура)

Референца: Јонг Ксу,Стратегија за избор на квалитет на светлина во фабриките за производство [J]. Технологија за земјоделско инженерство, 2022, 42(4): 22-25.