[Abstract]W artykule, w oparciu o dużą liczbę danych eksperymentalnych, omówiono kilka ważnych zagadnień w doborze jakości światła w fabrykach roślin, w tym dobór źródeł światła, efekty działania światła czerwonego, niebieskiego i żółtego oraz dobór widma zakresów, aby zapewnić wgląd w jakość światła w fabrykach.Określenie strategii dopasowywania zapewnia pewne praktyczne rozwiązania, które można wykorzystać w celach informacyjnych.
Wybór źródła światła

Fabryki roślin zazwyczaj używają świateł LED.Wynika to z faktu, że diody LED charakteryzują się wysoką skutecznością świetlną, niskim zużyciem energii, mniejszą emisją ciepła, długą żywotnością oraz regulowanym natężeniem i widmem światła, które mogą nie tylko spełniać wymagania dotyczące wzrostu roślin i efektywnej akumulacji materiału, ale także oszczędzać energię, obniżyć koszty wytwarzania ciepła i energii elektrycznej.Światła LED do uprawy można dalej podzielić na jednoukładowe światła LED o szerokim spektrum do ogólnego zastosowania, jednoukładowe światła LED o szerokim spektrum specyficznym dla roślin oraz wieloukładowe połączone światła LED o regulowanym spektrum.Cena tych dwóch ostatnich rodzajów lamp LED specyficznych dla roślin jest na ogół ponad 5 razy wyższa niż w przypadku zwykłych lamp LED, dlatego należy wybierać różne źródła światła zgodnie z różnymi celami.W przypadku dużych fabryk roślin rodzaje uprawianych roślin zmieniają się wraz z popytem na rynku.Aby obniżyć koszty budowy i nie wpłynąć znacząco na efektywność produkcji, autor zaleca zastosowanie jako źródła światła chipów LED o szerokim spektrum do oświetlenia ogólnego.W przypadku małych fabryk roślinnych, jeśli typy roślin są względnie stałe, w celu uzyskania wysokiej wydajności i jakości produkcji bez znacznego zwiększania kosztów budowy, jako źródło światła można zastosować chipy LED o szerokim spektrum do oświetlenia specyficznego dla zakładu lub ogólnego.Jeśli ma to być badanie wpływu światła na wzrost roślin i gromadzenie się skutecznych substancji, aby zapewnić najlepszą formułę światła do produkcji na dużą skalę w przyszłości, można zastosować wieloukładową kombinację świateł LED o regulowanym spektrum, aby zmienić czynników, takich jak natężenie światła, widmo i czas świecenia, aby uzyskać najlepszą formułę światła dla każdej rośliny, co stanowi podstawę do produkcji na dużą skalę.

Czerwone i niebieskie światło

Jeśli chodzi o konkretne wyniki eksperymentalne, gdy zawartość światła czerwonego (R) jest większa niż światła niebieskiego (B) (sałata R:B = 6:2 i 7:3; szpinak R:B = 4: 1; sadzonki tykwy R:B = 7:3; sadzonki ogórka R:B = 7:3) doświadczenie wykazało, że zawartość biomasy (w tym wysokość części nadziemnej rośliny, maksymalna powierzchnia liści, świeża i sucha masa itp.) były wyższe, ale średnica łodygi i wskaźnik siły siewek roślin były większe, gdy zawartość światła niebieskiego była wyższa niż światła czerwonego.Dla wskaźników biochemicznych wyższa zawartość światła czerwonego niż niebieskiego jest na ogół korzystna dla wzrostu zawartości cukru rozpuszczalnego w roślinach.Jednak dla akumulacji VC, rozpuszczalnego białka, chlorofilu i karotenoidów w roślinach bardziej korzystne jest stosowanie oświetlenia LED o większej zawartości światła niebieskiego niż światła czerwonego, a zawartość dialdehydu malonowego jest również stosunkowo niska w tych warunkach oświetleniowych.

Ponieważ fabryka roślin jest wykorzystywana głównie do uprawy warzyw liściastych lub do przemysłowej hodowli sadzonek, z powyższych wyników można wywnioskować, że przy założeniu zwiększenia plonu i mając na uwadze jakość, celowe jest zastosowanie chipów LED o podwyższonej czerwieni zawartość światła niż niebieskie światło jako źródło światła.Lepszy stosunek to R:B = 7:3.Co więcej, taki stosunek światła czerwonego i niebieskiego ma zastosowanie w zasadzie do wszystkich rodzajów warzyw liściastych lub sadzonek i nie ma szczególnych wymagań dla różnych roślin.

Wybór długości fali czerwonej i niebieskiej

Podczas fotosyntezy energia świetlna jest pochłaniana głównie przez chlorofil a i chlorofil b.Poniższy rysunek przedstawia widma absorpcyjne chlorofilu a i chlorofilu b, gdzie zielona linia widmowa to widmo absorpcyjne chlorofilu a, a niebieska linia widmowa to widmo absorpcyjne chlorofilu b.Na rysunku widać, że zarówno chlorofil a, jak i chlorofil b mają dwa piki absorpcji, jeden w obszarze światła niebieskiego, a drugi w obszarze światła czerwonego.Ale 2 piki absorpcji chlorofilu a i chlorofilu b są nieco inne.Mówiąc dokładniej, dwie szczytowe długości fal chlorofilu a to odpowiednio 430 nm i 662 nm, a dwie szczytowe długości fal chlorofilu b to odpowiednio 453 nm i 642 nm.Te cztery wartości długości fali nie zmienią się w przypadku różnych roślin, więc wybór długości fali czerwonej i niebieskiej w źródle światła nie zmieni się w przypadku różnych gatunków roślin.

Widma absorpcyjne chlorofilu a i chlorofilu b

Jako źródło światła fabryki roślin można zastosować zwykłe oświetlenie LED o szerokim spektrum, o ile światło czerwone i niebieskie może pokryć dwie szczytowe długości fal chlorofilu a i chlorofilu b, czyli zakres długości fal światła czerwonego wynosi na ogół 620 ~ 680 nm, podczas gdy światło niebieskie Zakres długości fal wynosi od 400 do 480 nm.Jednak zakres długości fal światła czerwonego i niebieskiego nie powinien być zbyt szeroki, ponieważ nie tylko marnuje energię świetlną, ale może mieć również inne skutki.

Jeżeli jako źródło światła w fabryce roślin stosowane jest światło LED składające się z czerwonych, żółtych i niebieskich chipów, szczytowa długość fali światła czerwonego powinna być ustawiona na szczytową długość fali chlorofilu a, czyli przy 660 nm, szczytową długość fali światła niebieskiego należy ustawić na szczytową długość fali chlorofilu b, czyli na 450 nm.

Rola światła żółtego i zielonego

Bardziej odpowiednie jest, gdy stosunek światła czerwonego, zielonego i niebieskiego wynosi R:G:B=6:1:3.Jeśli chodzi o wyznaczanie długości fali szczytowej światła zielonego, ponieważ pełni ono głównie rolę regulacyjną w procesie wzrostu roślin, wystarczy, że będzie ono mieścić się w zakresie od 530 do 550 nm.

Streszczenie

W artykule omówiono strategię doboru jakości światła w zakładach produkcyjnych zarówno od strony teoretycznej, jak i praktycznej, w tym dobór zakresu długości fal światła czerwonego i niebieskiego w źródle światła LED oraz rolę i stosunek światła żółtego i zielonego.W procesie wzrostu roślin należy również kompleksowo rozważyć rozsądne dopasowanie trzech czynników: natężenia światła, jakości światła i czasu świecenia oraz ich związku ze składnikami odżywczymi, temperaturą i wilgotnością oraz stężeniem CO2.W przypadku rzeczywistej produkcji, niezależnie od tego, czy planujesz użyć światła LED o szerokim spektrum, czy kombinacji wielu układów scalonych z przestrajalnym widmem, stosunek długości fal jest podstawowym czynnikiem, ponieważ oprócz jakości światła, inne czynniki można regulować w czasie rzeczywistym podczas pracy.Dlatego najważniejszą kwestią na etapie projektowania fabryk roślinnych powinien być dobór jakości światła.

Autor: Yong Xu

Źródło artykułu: konto Wechat technologii inżynierii rolniczej (ogrodnictwo szklarniowe)

źródło: Yong Xu,Strategia doboru jakości światła w fabrykach roślin [J].Technologia inżynierii rolniczej, 2022, 42(4): 22-25.