Вовед

Светлината игра клучна улога во процесот на раст на растенијата. Тоа е најдобро ѓубриво за промовирање на апсорпцијата на растителниот хлорофил и апсорпцијата на разни квалитети на раст на растенијата, како што е каротин. Сепак, одлучувачкиот фактор што го одредува растот на растенијата е сеопфатен фактор, не само што е поврзан со светлината, туку и неразделен од конфигурацијата на вода, почва и ѓубриво, услови за животна средина и сеопфатна техничка контрола.

Во изминатите две или три години, имало бесконечни извештаи за примена на технологија за осветлување на полупроводници во однос на тродимензионални фабрики за растенија или раст на растенијата. Но, откако внимателно го прочитавте, секогаш има некое непријатно чувство. Општо земено, не постои вистинско разбирање за тоа каква улога треба да игра во растот на растенијата.

Прво, да го разбереме спектарот на сонцето, како што е прикажано на Слика 1. Може да се види дека сончевиот спектар е континуиран спектар, во кој синиот и зелениот спектар се посилни од црвениот спектар, а видливиот светлосен спектар се движи од 380 до 780 nm. Растот на организмите во природата е поврзан со интензитетот на спектарот. На пример, повеќето растенија во областа во близина на екваторот растат многу брзо, а во исто време, големината на нивниот раст е релативно голема. Но, високиот интензитет на зрачењето на сонцето не е секогаш подобар и има одреден степен на селективност за раст на животните и растенијата.

Слика 1, карактеристиките на сончевиот спектар и неговиот видлив светлосен спектар

Второ, вториот дијаграм на спектарот на неколку клучни елементи за апсорпција на растот на растенијата е прикажан на Слика 2.

Слика 2, Апсорпциски спектар на неколку ауксини во растот на растенијата

Од Слика 2 може да се види дека спектарот на апсорпција на светлина на неколку клучни оксини кои влијаат на растот на растенијата се значително различни. Затоа, примената на LED светлата за раст на растенијата не е едноставна работа, туку е многу насочена. Овде е неопходно да се воведат концептите на двата најважни елементи за раст на растенијата.

• Хлорофил

Хлорофилот е еден од најважните пигменти поврзани со фотосинтезата. Постои кај сите организми кои можат да создадат фотосинтеза, вклучувајќи зелени растенија, прокариотски сино-зелени алги (цијанобактерии) и еукариотски алги. Хлорофилот ја апсорбира енергијата од светлина, која потоа се користи за претворање на јаглерод диоксид во јаглени хидрати.

Хлорофилот главно апсорбира црвена светлина, а хлорофилот Б главно ја апсорбира сино-виолетова светлина, главно за да се разликуваат растенијата во сенка од сонцето растенија. Соодносот на хлорофил Б со хлорофил А на растенијата во сенка е мал, така што растенијата во сенка можат да користат сина светлина силно и да се прилагодат на растењето во сенка. Хлорофилот А е сино-зелена, а хлорофилот Б е жолто-зелена. Постојат две силни апсорпции на хлорофил А и хлорофил Б, едниот во црвениот регион со бранова должина од 630-680 nm, а другиот во сино-виолетова регион со бранова должина од 400-460 nm.

• Каротеноиди

Каротеноидите се општ термин за класа на важни природни пигменти, кои најчесто се наоѓаат кај жолти, портокалови-црвени или црвени пигменти кај животни, повисоки растенија, габи и алги. Досега се откриени повеќе од 600 природни каротеноиди.

Апсорпцијата на светлина на каротеноидите опфаќа опсег на OD303 ~ 505 nm, што обезбедува боја на храна и влијае на внесот на храна на телото. Кај алги, растенија и микроорганизми, нејзината боја е покриена со хлорофил и не може да се појави. Во растителните клетки, каротеноидите не само што ја апсорбираат и пренесуваат енергијата за да помогнат во фотосинтезата, туку имаат и функција на заштита на клетките да бидат уништени од возбудени молекули на кислород со едно-електронска врска.

Некои концептуални недоразбирања

Без оглед на ефектот за заштеда на енергија, селективноста на светлината и координацијата на светло, полупроводнички осветлување покажа големи предности. Сепак, од брзиот развој во изминатите две години, видовме и многу недоразбирања во дизајнирањето и примената на светлината, кои главно се рефлектираат во следниве аспекти.

Доколку црвените и сините чипови со одредена бранова должина се комбинираат во одреден сооднос, тие можат да се користат во одгледување на растенија, на пример, односот на црвена до сина боја е 4: 1, 6: 1, 9: 1 и така на.

Доколку е бело светло, може да ја замени светлината на Сонцето, како што е три-примарната бела светлина цевка широко користена во Јапонија, итн. Употребата на овие спектар има одреден ефект врз растот на растенијата, но ефектот е Не толку добар како изворот на светлина направен од ЛЕР.

Доколку се додека PPFD (лесна квантна густина на флукс), важен параметар на осветлување, достигнува одреден индекс, на пример, PPFD е поголема од 200 μmol · M-2 · S-1. Меѓутоа, кога го користите овој индикатор, мора да обрнете внимание на тоа дали станува збор за фабрика за сенка или растение од сонце. Треба да ја побарате или пронајдете точката на заситеност на компензацијата на светлината на овие растенија, што исто така се нарекува точка на компензација на светлината. Во реалните апликации, садници честопати се изгорени или исушени. Затоа, дизајнот на овој параметар мора да биде дизајниран според растителните видови, околината за раст и условите.

Во однос на првиот аспект, како што е воведен во воведот, спектарот потребен за раст на растенијата треба да биде континуиран спектар со одредена ширина на дистрибуција. Очигледно е несоодветно да се користи извор на светлина направен од два специфични чипови со бранова должина црвена и сина боја со многу тесен спектар (како што е прикажано на слика 3 (а)). Во експериментите, откриено е дека растенијата имаат тенденција да бидат жолтеникави, стеблата на лисјата се многу лесни, а стеблата на лисјата се многу тенки.

За флуоресцентни цевки со три основни бои кои најчесто се користат во претходните години, иако белата е синтетизирана, црвените, зелените и сините спектар се одделени (како што е прикажано на Слика 3 (б)), а ширината на спектарот е многу тесен. Спектралниот интензитет на следниот континуиран дел е релативно слаб, а моќта е сè уште релативно голема во споредба со LED диоди, 1,5 до 3 пати поголема од потрошувачката на енергија. Затоа, ефектот на употреба не е толку добар како LED светлата.

Слика 3, црвена и сина чип LED растителна светлина и три-примарен спектар на флуоресцентни светлосни во боја

PPFD е лесна квантна густина на флукс, што се однесува на ефективната густина на светлината на светлината на светлината во фотосинтезата, што претставува вкупниот број на светлосни квантни инциденти на стеблата на лисјата на растенијата во опсегот на бранова должина од 400 до 700 nm на единица време и единицата на единицата и единицата на површината . Неговата единица е μE · M-2 · S-1 (μmol · M-2 · S-1). Фотосинтетички активното зрачење (PAR) се однесува на вкупното сончево зрачење со бранова должина во опсег од 400 до 700 nm. Може да се изрази или со лесна кванта или со зрачна енергија.

Во минатото, интензитетот на светлината што се рефлектира од илуминометарот беше осветленост, но спектарот на раст на растенијата се менува заради висината на светлината од растението, покриеноста на светлината и дали светлината може да помине низ лисјата. Затоа, не е точно да се користи PAR како индикатор за интензитет на светлина во проучувањето на фотосинтезата.

Општо, механизмот за фотосинтеза може да се иницира кога PPFD на постројката за сонце е поголем од 50 μmol · m-2 · S-1, додека на PPFD на засенчената растение му требаат само 20 μmol · m-2 · s-1 . Затоа, при купување LED светла за одгледување, можете да го изберете бројот на LED светла за растење врз основа на оваа референтна вредност и видот на растенијата што ги засадите. На пример, ако PPFD на единечен LED LGHT е 20 μmol · m-2 · S-1, повеќе од 3 LED растителни светилки се потребни за да растат растенија со sunубиво на сонце.

Неколку решенија за дизајн на полупроводнички осветлување

Полупроводничкиот осветлување се користи за раст на растенијата или садење, а постојат два основни референтни методи.

• Во моментов, моделот на садење во затворен простор е многу жежок во Кина. Овој модел има неколку карактеристики:

- Улогата на LED светлата е да се обезбеди целосен спектар на осветлување на растенијата, а системот за осветлување е потребен за да се обезбеди целата енергија за осветлување, а трошоците за производство се релативно високи;
- Дизајнот на LED светла за растење на LED треба да го земе предвид континуитетот и интегритетот на спектарот;
- Не е неопходно ефикасно да се контролира времето на осветлување и интензитетот на осветлување, како што се оставање на растенијата да се одморат неколку часа, интензитетот на зрачењето не е доволен или премногу силен, итн.;
- Целиот процес треба да ги имитира условите потребни од вистинската оптимална околина за раст на растенијата на отворено, како што се влажноста, температурата и концентрацијата на СО2.

• Режим на садење на отворено со добра фондација за садење стаклена градина на отворено. Карактеристиките на овој модел се:

- Улогата на LED светлата е да се надополни светлината. Едната е да се подобри интензитетот на светлината во сините и црвените области под зрачење на сончева светлина во текот на денот за да се промовира фотосинтеза на растенијата, а другата е да се компензира кога нема сончева светлина во текот на ноќта за да се промовира стапката на раст на растенијата
- Дополнителната светлина треба да размисли во која фаза на раст е во фабриката, како што е периодот на расад или периодот на цветни и плодни.

Затоа, дизајнот на LED светла за растење на растенија прво треба да има два основни режими на дизајн, имено, 24 часа осветлување (затворено) и осветлување на додаток на раст на растенијата (отворено). За култивирање на растенија во затворен простор, дизајнот на LED светла за растење на LED треба да разгледа три аспекти, како што е прикажано на Слика 4. Не е можно да се спакуваат чиповите со три основни бои во одреден дел.

Слика 4, идејата за дизајн за користење на светло за засилување на растенијата LED за 24 часа осветлување

На пример, за спектар во фаза на расадник, со оглед дека треба да го зајакне растот на корените и стеблата, да го зајакне разгранувањето на лисјата, а изворот на светлина се користи во затворено, спектарот може да биде дизајниран како што е прикажано на Слика 5.

Слика 5, Спектрални структури погодни за LED затворен период на расадник

За дизајнирање на вториот вид LED светло за одгледување, главно е насочено кон дизајнерското решение за дополнување на светлината за промовирање на садењето во основата на стаклена градина на отворено. Идејата за дизајн е прикажана на Слика 6.

Слика 6, Дизајн идеи за светла за одгледување на отворено 

Авторот сугерира дека повеќе компании за садење ја усвојуваат втората опција за употреба на LED светла за промовирање на растот на растенијата.

Како прво, кинеската култивирање на стаклена градина во Кина има децении голема количина и широк спектар на искуство, како на југ, така и во север. Има добра основа за технологија за одгледување на стаклена градина и обезбедува голем број свежо овошје и зеленчук на пазарот за околните градови. Особено во областа на садење почва и вода и ѓубрива, направени се богати резултати од истражувањето.

Второ, овој вид на дополнително раствор на светлина може во голема мерка да ја намали непотребната потрошувачка на енергија, а во исто време може ефикасно да го зголеми приносот на овошјето и зеленчукот. Покрај тоа, огромното географско подрачје на Кина е многу погодно за промоција.

Како научно истражување на LED осветлување на растенијата, тој исто така обезбедува поширока експериментална основа за тоа. Сл. 7 е еден вид LED светло за растење, развиена од овој истражувачки тим, кој е погоден за одгледување во оранжерии, а неговиот спектар е прикажан на Сл. 8.

Слика 7, еден вид LED растат светлина

Слика 8, спектар на еден вид LED светло за одгледување

Според горенаведените идеи за дизајн, истражувачкиот тим спроведе серија експерименти, а експерименталните резултати се многу значајни. На пример, за раст на светлината за време на расадник, користената оригинална ламба е флуоресцентна ламба со моќност од 32 W и расадник циклус од 40 дена. Ние нудиме LED светло од 12 W, што го скратува циклусот на расад до 30 дена, ефикасно го намалува влијанието на температурата на ламбите во работилницата за расад и ја заштедува потрошувачката на енергија на климатик. Дебелината, должината и бојата на садниците се подобри од оригиналниот раствор за подигање на расад. За садници на обичен зеленчук, добиени се и добри заклучоци за верификација, кои се сумирани во следната табела.

Меѓу нив, дополнителната светлосна група PPFD: 70-80 μmol · M-2 · S-1 и односот црвено-сина: 0,6-0.7. Опсегот на дневната вредност на PPFD на природната група беше 40 ~ 800 μmol · m-2 · S-1, а односот на црвена до сина боја беше 0,6 ~ 1,2. Може да се види дека горенаведените индикатори се подобри од оние на природно одгледувани садници.

Заклучок

Оваа статија ги воведува најновите случувања во примената на LED светлата за растење на растенија во одгледување на растенија и укажува на некои недоразбирања во примената на LED расте светло во одгледувањето на растенијата. Конечно, се воведуваат технички идеи и шеми за развој на LED светла за одгледување што се користат за одгледување растенија. Треба да се истакне дека има и некои фактори што треба да се земат предвид при инсталацијата и употребата на светлината, како што е растојанието помеѓу светлината и растението, опсегот на зрачење на ламбата и како да се примени светлината со Нормална вода, ѓубриво и почва.

Автор: Ји Ванг и др. Извор: CNKI