Kopsavilkums: Dārzeņu stādi ir pirmais solis dārzeņu ražošanā, un stādu kvalitātei ir ļoti liela nozīme dārzeņu ražā un kvalitātē pēc iestādīšanas. Līdz ar nepārtrauktu darba dalīšanas pilnveidošanu dārzeņu nozarē, dārzeņu stādi pakāpeniski ir izveidojuši neatkarīgu rūpniecības ķēdi un kalpojuši dārzeņu ražošanai. Sliktu laikapstākļu ietekmē tradicionālās stādu audzēšanas metodes neizbēgami saskaras ar daudzām problēmām, piemēram, lēnu stādu augšanu, garkājainu augšanu, kā arī kaitēkļiem un slimībām. Lai tiktu galā ar garkājainiem stādiem, daudzi komerciālie audzētāji izmanto augšanas regulatorus. Tomēr, lietojot augšanas regulatorus, pastāv stādu stingrības, pārtikas nekaitīguma un vides piesārņojuma riski. Papildus ķīmiskajām kontroles metodēm, lai gan mehāniskā stimulācija, temperatūras un ūdens kontrole var arī palīdzēt novērst stādu garkājaino augšanu, tās ir nedaudz mazāk ērtas un efektīvas. Globālās jaunās Covid-19 epidēmijas ietekmē ir kļuvušas izteiktākas ražošanas vadības problēmas, ko izraisa darbaspēka trūkums un pieaugošās darbaspēka izmaksas stādu nozarē.

Attīstoties apgaismojuma tehnoloģijai, mākslīgā apgaismojuma izmantošanai dārzeņu stādu audzēšanā ir tādas priekšrocības kā augsta stādu efektivitāte, mazāks kaitēkļu un slimību skaits, kā arī vienkārša standartizācija. Salīdzinot ar tradicionālajiem gaismas avotiem, jaunās paaudzes LED gaismas avotiem ir tādas īpašības kā enerģijas taupīšana, augsta efektivitāte, ilgs kalpošanas laiks, vides aizsardzība un izturība, mazs izmērs, zems termiskais starojums un maza viļņa garuma amplitūda. Tie var formulēt atbilstošu spektru atbilstoši stādu augšanas un attīstības vajadzībām augu fabriku vidē un precīzi kontrolēt stādu fizioloģiskos un vielmaiņas procesus, vienlaikus veicinot dārzeņu stādu fizioloģisko un vielmaiņas procesu bez piesārņojuma, standartizētu un ātru ražošanu un saīsinot stādu ciklu. Dienvidķīnā papriku un tomātu stādu (3–4 īstās lapas) audzēšana plastmasas siltumnīcās aizņem aptuveni 60 dienas, bet gurķu stādu (3–5 īstās lapas) audzēšana – aptuveni 35 dienas. Augu fabrikas apstākļos tomātu stādu audzēšana aizņem tikai 17 dienas, bet papriku stādu audzēšana – 25 dienas, ja fotoperiods ir 20 h un PPF ir 200–300 μmol/(m2•s). Salīdzinot ar tradicionālo stādu audzēšanas metodi siltumnīcā, LED augu fabrikas stādu audzēšanas metodes izmantošana ievērojami saīsināja gurķu augšanas ciklu par 15–30 dienām, un sievišķo ziedu un augļu skaits uz vienu augu palielinājās attiecīgi par 33,8% un 37,3%, bet augstākā raža palielinājās par 71,44%.

Runājot par enerģijas izmantošanas efektivitāti, augu fabriku enerģijas izmantošanas efektivitāte ir augstāka nekā Venlo tipa siltumnīcām tajā pašā platuma grādā. Piemēram, Zviedrijas augu fabrikā 1 kg salātu sausnas saražošanai nepieciešami 1411 MJ, savukārt siltumnīcā nepieciešami 1699 MJ. Tomēr, ja aprēķina nepieciešamo elektroenerģiju uz vienu salātu sausnas kilogramu, augu fabrikai 1 kg salātu sausnas saražošanai nepieciešami 247 kW·h, bet siltumnīcām Zviedrijā, Nīderlandē un Apvienotajos Arābu Emirātos nepieciešami attiecīgi 182 kW·h, 70 kW·h un 111 kW·h.

Vienlaikus augu fabrikā, izmantojot datorus, automātisko aprīkojumu, mākslīgo intelektu un citas tehnoloģijas, var precīzi kontrolēt stādu audzēšanai piemērotus vides apstākļus, atbrīvoties no dabiskās vides apstākļu ierobežojumiem un realizēt inteliģentu, mehanizētu un stabilu stādu ražošanu gadā. Pēdējos gados augu fabrikas stādi ir izmantoti lapu dārzeņu, augļu dārzeņu un citu ekonomiski nozīmīgu kultūru komerciālā ražošanā Japānā, Dienvidkorejā, Eiropā, Amerikas Savienotajās Valstīs un citās valstīs. Augu fabriku augstās sākotnējās investīcijas, augstās ekspluatācijas izmaksas un milzīgais sistēmas enerģijas patēriņš joprojām ir vājās vietas, kas ierobežo stādu audzēšanas tehnoloģiju popularizēšanu Ķīnas augu fabrikās. Tāpēc ir jāņem vērā augstas ražas un enerģijas taupīšanas prasības attiecībā uz gaismas pārvaldības stratēģijām, dārzeņu augšanas modeļu izveidi un automatizācijas iekārtām, lai uzlabotu ekonomiskos ieguvumus.

Šajā rakstā ir apskatīta LED gaismas vides ietekme uz dārzeņu stādu augšanu un attīstību augu fabrikās pēdējos gados, aplūkojot pētījumu virzienu dārzeņu stādu gaismas regulēšanas jomā augu fabrikās.

1. Apgaismojuma ietekme uz dārzeņu stādu augšanu un attīstību

Kā viens no būtiskiem vides faktoriem augu augšanai un attīstībai, gaisma ir ne tikai enerģijas avots augiem fotosintēzes veikšanai, bet arī galvenais signāls, kas ietekmē augu fotomorfoģenēzi. Augi uztver signāla virzienu, enerģiju un gaismas kvalitāti, izmantojot gaismas signālu sistēmu, regulē savu augšanu un attīstību un reaģē uz gaismas klātbūtni vai neesamību, viļņa garumu, intensitāti un ilgumu. Pašlaik zināmie augu fotoreceptori ietver vismaz trīs klases: fitohromus (PHYA~PHYE), kas uztver sarkano un tālo sarkano gaismu (FR), kriptohromus (CRY1 un CRY2), kas uztver zilo un ultravioleto A starojumu, un elementus (Phot1 un Phot2), UV-B receptoru UVR8, kas uztver UV-B. Šie fotoreceptori piedalās saistīto gēnu ekspresijā un regulē to, un pēc tam regulē dzīvības aktivitātes, piemēram, augu sēklu dīgšanu, fotomorfoģenēzi, ziedēšanas laiku, sekundāro metabolītu sintēzi un uzkrāšanos, kā arī toleranci pret biotiskiem un abiotiskiem stresiem.

2. LED gaismas vides ietekme uz dārzeņu stādu fotomorfoloģisko izveidošanos

2.1 Dažādas gaismas kvalitātes ietekme uz dārzeņu stādu fotomorfoģenēzi

Spektra sarkanajiem un zilajiem apgabaliem ir augsta kvantu efektivitāte augu lapu fotosintēzē. Tomēr ilgstoša gurķu lapu pakļaušana tīrai sarkanai gaismai bojā fotosistēmu, kā rezultātā rodas "sarkanās gaismas sindroma" parādība, piemēram, samazināta atvārsnīšu reakcija, samazināta fotosintēzes spēja un slāpekļa izmantošanas efektivitāte, kā arī augšanas aizkavēšanās. Zemas gaismas intensitātes apstākļos (100±5 μmol/(m2•s)) tīra sarkanā gaisma var bojāt gan jaunu, gan nobriedušu gurķu lapu hloroplastus, taču bojātie hloroplasti tika atjaunoti pēc tam, kad gaisma tika mainīta no tīras sarkanās gaismas uz sarkanu un zilu gaismu (R:B = 7:3). Turpretī, kad gurķu augi pārgāja no sarkanzilās gaismas vides uz tīras sarkanās gaismas vidi, fotosintēzes efektivitāte būtiski nesamazinājās, kas liecina par pielāgošanās spēju sarkanās gaismas videi. Analizējot gurķu stādu ar "sarkanās gaismas sindromu" lapu struktūru elektronmikroskopā, eksperimentētāji atklāja, ka hloroplastu skaits, cietes granulu izmērs un granulu biezums lapās tīras sarkanās gaismas ietekmē bija ievērojami mazāks nekā tām, kas tika apstrādātas ar balto gaismu. Zilās gaismas iejaukšanās uzlabo gurķu hloroplastu ultrastruktūru un fotosintēzes īpašības un novērš pārmērīgu barības vielu uzkrāšanos. Salīdzinot ar balto gaismu un sarkano un zilo gaismu, tīra sarkanā gaisma veicināja tomātu stādu hipokotila pagarināšanos un dīgļlapu paplašināšanos, ievērojami palielināja auga augstumu un lapu platību, bet ievērojami samazināja fotosintēzes spēju, samazināja Rubisko saturu un fotoķīmisko efektivitāti, kā arī ievērojami palielināja siltuma izkliedi. Var redzēt, ka dažādu veidu augi atšķirīgi reaģē uz vienādu gaismas kvalitāti, bet, salīdzinot ar monohromatisko gaismu, augiem ir augstāka fotosintēzes efektivitāte un spēcīgāka augšana jauktas gaismas vidē.

Pētnieki ir veikuši daudz pētījumu par dārzeņu stādu gaismas kvalitātes kombinācijas optimizāciju. Pie vienādas gaismas intensitātes, palielinot sarkanās gaismas attiecību, tomātu un gurķu stādu augu augstums un svaigsvars ievērojami uzlabojās, un vislabāko efektu deva apstrāde ar sarkanās un zilās gaismas attiecību 3:1; turpretī augsta zilās gaismas attiecība kavēja tomātu un gurķu stādu augšanu, tie bija īsi un kompakti, bet palielināja sausnas un hlorofila saturu stādu dzinumos. Līdzīgi modeļi ir novērojami arī citās kultūrās, piemēram, paprikā un arbūzos. Turklāt, salīdzinot ar balto gaismu, sarkanā un zilā gaisma (R:B = 3:1) ne tikai ievērojami uzlaboja tomātu stādu lapu biezumu, hlorofila saturu, fotosintēzes efektivitāti un elektronu pārneses efektivitāti, bet arī ievērojami uzlabojās ar Kalvina ciklu saistīto enzīmu ekspresijas līmeņi, veģetārā satura augšana un ogļhidrātu uzkrāšanās. Salīdzinot divas sarkanās un zilās gaismas attiecības (R:B = 2:1, 4:1), augstāka zilās gaismas attiecība vairāk veicināja sievišķo ziedu veidošanos gurķu stādos un paātrināja sievišķo ziedu ziedēšanas laiku. Lai gan dažādas sarkanās un zilās gaismas attiecības būtiski neietekmēja kāpostu, rukolas un sinepju stādu svaigsvara ražu, augsta zilās gaismas attiecība (30% zilās gaismas) ievērojami samazināja kāpostu un sinepju stādu hipokotila garumu un dīgļlapu laukumu, savukārt dīgļlapu krāsa padziļinājās. Tādēļ stādu ražošanā atbilstoša zilās gaismas īpatsvara palielināšana var ievērojami saīsināt dārzeņu stādu mezglu atstarpi un lapu laukumu, veicināt stādu sānu izstiepšanos un uzlabot stādu stiprības indeksu, kas veicina spēcīgu stādu audzēšanu. Nosacījumā, ka gaismas intensitāte nemainās, zaļās gaismas palielināšana sarkanajā un zilajā gaismā ievērojami uzlaboja saldo papriku stādu svaigsvaru, lapu laukumu un auga augstumu. Salīdzinot ar tradicionālo balto dienasgaismas lampu, sarkanzaļzilā (R3:G2:B5) apgaismojuma apstākļos ievērojami uzlabojās 'Okagi No. 1 tomātu' stādu Y[II], qP un ETR. Tīras zilās gaismas papildināšana ar UV gaismu (100 μmol/(m2•s) zilā gaisma + 7% UV-A) ievērojami samazināja rukolas un sinepju stublāju pagarināšanās ātrumu, savukārt FR papildināšana bija pretēja. Tas arī parāda, ka papildus sarkanajai un zilajai gaismai augu augšanas un attīstības procesā svarīgu lomu spēlē arī citas gaismas īpašības. Lai gan ne ultravioletā gaisma, ne FR nav fotosintēzes enerģijas avots, abi ir iesaistīti augu fotomorfoģenēzē. Augstas intensitātes UV gaisma ir kaitīga augu DNS un olbaltumvielām utt. Tomēr UV gaisma aktivizē šūnu stresa reakcijas, izraisot izmaiņas augu augšanā, morfoloģijā un attīstībā, lai pielāgotos vides izmaiņām. Pētījumi liecina, ka zemāks R/FR izraisa ēnojuma novēršanas reakcijas augos, kā rezultātā rodas morfoloģiskas izmaiņas augos, piemēram, stumbra pagarināšanās, lapu retināšanās un samazināta sausnas raža. Tievs kāts nav laba augšanas īpašība spēcīgu stādu audzēšanai. Vispārējo lapu un augļu dārzeņu stādiem stingri, kompakti un elastīgi stādi nav pakļauti problēmām transportēšanas un stādīšanas laikā.

UV-A starojums var padarīt gurķu stādus īsākus un kompaktākus, un raža pēc pārstādīšanas būtiski neatšķiras no kontroles grupas; savukārt UV-B starojumam ir nozīmīgāka inhibējošā iedarbība, un ražas samazinājuma efekts pēc pārstādīšanas nav būtisks. Iepriekšējie pētījumi liecina, ka UV-A kavē augu augšanu un padara augus pundurus. Tomēr arvien vairāk pierādījumu liecina, ka UV-A klātbūtne nevis nomāc kultūraugu biomasu, bet gan to veicina. Salīdzinot ar pamata sarkano un balto gaismu (R:W=2:3, PPFD ir 250 μmol/(m2·s)), papildinošā intensitāte sarkanajā un baltajā gaismā ir 10 W/m2 (apmēram 10 μmol/(m2·s)). Kāpostu UV-A starojums ievērojami palielināja kāpostu stādu biomasu, starpnodu garumu, stumbra diametru un auga vainaga platumu, bet veicinošais efekts vājinājās, kad UV intensitāte pārsniedza 10 W/m2. Ikdienas 2 stundu UV-A starojuma piedeva (0,45 J/(m2•s)) varētu ievērojami palielināt 'Oxheart' tomātu stādu auga augstumu, dīgļlapu laukumu un svaigo svaru, vienlaikus samazinot tomātu stādu H2O2 saturu. Var redzēt, ka dažādas kultūras atšķirīgi reaģē uz UV gaismu, kas var būt saistīts ar kultūraugu jutību pret UV gaismu.

Audzējot potētus stādus, stumbra garums ir atbilstoši jāpalielina, lai atvieglotu potcelmu potēšanu. Dažādai brīvās barības piedevas (FR) intensitātei bija atšķirīga ietekme uz tomātu, papriku, gurķu, ķirbju un arbūzu stādu augšanu. 18,9 μmol/(m2•s) FR piedeva aukstā baltā gaismā ievērojami palielināja tomātu un papriku stādu hipokotila garumu un stumbra diametru; FR 34,1 μmol/(m2•s) vislabāk ietekmēja gurķu, ķirbju un arbūzu stādu hipokotila garuma un stumbra diametra veicināšanu; augstas intensitātes FR (53,4 μmol/(m2•s)) vislabāk ietekmēja šos piecus dārzeņus. Stādu hipokotila garums un stumbra diametrs vairs būtiski nepalielinājās un sāka rādīt lejupejošu tendenci. Papriku stādu svaigsvars ievērojami samazinājās, kas norāda, ka visu piecu dārzeņu stādu FR piesātinājuma vērtības bija zemākas par 53,4 μmol/(m2•s), un FR vērtība bija ievērojami zemāka nekā FR vērtība. Arī ietekme uz dažādu dārzeņu stādu augšanu ir atšķirīga.

2.2 Dažādu dienasgaismas integrāļu ietekme uz dārzeņu stādu fotomorfoģenēzi

Dienasgaismas integrālis (DLI) atspoguļo kopējo fotosintēzes fotonu daudzumu, ko auga virsma saņem dienā, un tas ir saistīts ar gaismas intensitāti un gaismas laiku. Aprēķina formula ir DLI (mol/m2/dienā) = gaismas intensitāte [μmol/(m2•s)] × Dienas gaismas laiks (h) × 3600 × 10-6. Vidē ar zemu gaismas intensitāti augi reaģē uz vāju apgaismojumu, pagarinot stublāja un internoda garumu, palielinot auga augstumu, kāta garumu un lapu laukumu, kā arī samazinot lapas biezumu un neto fotosintēzes ātrumu. Palielinoties gaismas intensitātei, izņemot sinepes, rukolas, kāpostu un lapu kāpostu stādu hipokotila garums un stublāja pagarinājums vienādas gaismas kvalitātes apstākļos ievērojami samazinājās. Var redzēt, ka gaismas ietekme uz augu augšanu un morfoģenēzi ir saistīta ar gaismas intensitāti un augu sugu. Palielinoties DLI (8,64~28,8 mol/m2/dienā), gurķu stādu auga tips kļuva īss, spēcīgs un kompakts, un īpatnējais lapu svars un hlorofila saturs pakāpeniski samazinājās. 6–16 dienas pēc gurķu stādu iesēšanas lapas un saknes nožuva. Svars pakāpeniski palielinājās, un augšanas temps pakāpeniski paātrinājās, bet 16–21 dienu pēc sēšanas gurķu stādu lapu un sakņu augšanas temps ievērojami samazinājās. Pastiprināts DLI veicināja gurķu stādu neto fotosintēzes ātrumu, bet pēc noteiktas vērtības neto fotosintēzes ātrums sāka samazināties. Tādēļ atbilstoša DLI izvēle un dažādu papildu apgaismojuma stratēģiju izmantošana dažādās stādu augšanas stadijās var samazināt enerģijas patēriņu. Šķīstošā cukura un SOD enzīma saturs gurķu un tomātu stādos palielinājās, palielinoties DLI intensitātei. Kad DLI intensitāte palielinājās no 7,47 mol/m2/dienā līdz 11,26 mol/m2/dienā, šķīstošā cukura un SOD enzīma saturs gurķu stādos palielinājās attiecīgi par 81,03% un 55,5%. Tādos pašos DLI apstākļos, palielinoties gaismas intensitātei un saīsinoties gaismas laikam, tomātu un gurķu stādu PSII aktivitāte tika kavēta, un papildu apgaismojuma stratēģijas izvēle ar zemu gaismas intensitāti un ilgu ilgumu bija labvēlīgāka augsta stādu indeksa un gurķu un tomātu stādu fotoķīmiskās efektivitātes kultivēšanai.

Potētu stādu ražošanā vāja apgaismojuma vide var izraisīt potēto stādu kvalitātes samazināšanos un dzīšanas laika palielināšanos. Atbilstoša gaismas intensitāte var ne tikai uzlabot potētās dzīšanas vietas saistīšanās spēju un spēcīgu stādu indeksu, bet arī samazināt sievišķo ziedu mezglu pozīciju un palielināt sievišķo ziedu skaitu. Augu fabrikās DLI 2,5–7,5 mol/m2/dienā bija pietiekams, lai apmierinātu tomātu potēto stādu dzīšanas vajadzības. Potēto tomātu stādu kompaktums un lapu biezums ievērojami palielinājās, palielinoties DLI intensitātei. Tas liecina, ka potētiem stādiem dzīšanai nav nepieciešama augsta gaismas intensitāte. Tādēļ, ņemot vērā enerģijas patēriņu un stādīšanas vidi, atbilstošas ​​gaismas intensitātes izvēle palīdzēs uzlabot ekonomiskos ieguvumus.

3. LED gaismas vides ietekme uz dārzeņu stādu stresa izturību

Augi uztver ārējās gaismas signālus caur fotoreceptoriem, izraisot signālmolekulu sintēzi un uzkrāšanos augā, tādējādi mainot augu orgānu augšanu un funkcijas un galu galā uzlabojot auga izturību pret stresu. Dažādai gaismas kvalitātei ir zināma veicinoša ietekme uz stādu aukstuma un sāls tolerances uzlabošanos. Piemēram, ja tomātu stādus naktī 4 stundas papildus apgaismoja, salīdzinot ar apstrādi bez papildu apgaismojuma, baltā gaisma, sarkanā gaisma, zilā gaisma un sarkanā un zilā gaisma varēja samazināt tomātu stādu elektrolītu caurlaidību un MDA saturu, kā arī uzlabot aukstuma izturību. SOD, POD un CAT aktivitāte tomātu stādos, apstrādājot ar 8:2 sarkanā-zilā attiecību, bija ievērojami augstāka nekā citās apstrādēs, un tiem bija augstāka antioksidantu kapacitāte un aukstuma tolerance.

UV-B ietekme uz sojas pupiņu sakņu augšanu galvenokārt ir augu stresa izturības uzlabošana, palielinot sakņu NO un ROS saturu, tostarp hormonu signālmolekulu, piemēram, ABA, SA un JA, saturu, un sakņu attīstības kavēšana, samazinot IAA, CTK un GA saturu. UV-B fotoreceptors UVR8 ir iesaistīts ne tikai fotomorfoģenēzes regulēšanā, bet arī spēlē galveno lomu UV-B stresa veidošanā. Tomātu stādos UVR8 mediē antocianīnu sintēzi un uzkrāšanos, un UV aklimatizēti savvaļas tomātu stādi uzlabo spēju tikt galā ar augstas intensitātes UV-B stresu. Tomēr UV-B adaptācija Arabidopsis izraisītajam sausuma stresam nav atkarīga no UVR8 ceļa, kas norāda, ka UV-B darbojas kā signāla izraisīta augu aizsardzības mehānismu krusteniskā atbilde, tāpēc dažādi hormoni ir kopīgi iesaistīti sausuma stresa apkarošanā, palielinot ROS savākšanas spēju.

Gan augu hipokotila vai stumbra pagarināšanos, ko izraisa sals, gan augu adaptāciju aukstuma stresam regulē augu hormoni. Tādēļ sals, ko izraisa "ēnas izvairīšanās efekts", ir saistīts ar augu adaptāciju aukstumam. Eksperimentētāji miežu stādus 18 dienas pēc dīgšanas papildināja 15°C temperatūrā 10 dienas, atdzesējot līdz 5°C + pievienojot salu 7 dienas, un atklāja, ka, salīdzinot ar baltās gaismas apstrādi, sals uzlaboja miežu stādu salizturību. Šo procesu pavada palielināts ABA un IAA saturs miežu stādos. Pēc tam, pārnesot 15°C temperatūrā ar salu iepriekš apstrādātus miežu stādus uz 5°C un turpinot lietot salu 7 dienas, tika iegūti līdzīgi rezultāti kā abās iepriekš minētajās apstrādēs, bet ar samazinātu ABA reakciju. Augi ar atšķirīgām R:FR vērtībām kontrolē fitohormonu (GA, IAA, CTK un ABA) biosintēzi, kas arī ir iesaistīti augu sāls tolerances nodrošināšanā. Sāls stresa apstākļos zemas R:FR attiecības gaismas vide var uzlabot tomātu stādu antioksidantu un fotosintēzes spēju, samazināt ROS un MDA veidošanos stādos un uzlabot sāls toleranci. Gan sāļuma stress, gan zema R:FR vērtība (R:FR = 0,8) kavēja hlorofila biosintēzi, kas var būt saistīts ar bloķēto PBG pārvēršanu par UroIII hlorofila sintēzes ceļā, savukārt zema R:FR vide var efektīvi mazināt sāļuma stresa izraisītos hlorofila sintēzes traucējumus. Šie rezultāti norāda uz būtisku korelāciju starp fitohromiem un sāls toleranci.

Papildus gaismas videi, dārzeņu stādu augšanu un kvalitāti ietekmē arī citi vides faktori. Piemēram, CO2 koncentrācijas palielināšana palielinās gaismas piesātinājuma maksimālo vērtību Pn (Pnmax), samazinās gaismas kompensācijas punktu un uzlabos gaismas izmantošanas efektivitāti. Gaismas intensitātes un CO2 koncentrācijas palielināšana palīdz uzlabot fotosintēzes pigmentu saturu, ūdens izmantošanas efektivitāti un ar Kalvina ciklu saistīto enzīmu aktivitāti, un visbeidzot sasniegt augstāku tomātu stādu fotosintēzes efektivitāti un biomasas uzkrāšanos. Tomātu un papriku stādu sausnas svars un kompaktums bija pozitīvi korelēti ar DLI, un temperatūras izmaiņas ietekmēja arī augšanu tādā pašā DLI apstrādē. Tomātu stādu augšanai piemērotāka bija vide 23–25 ℃. Atbilstoši temperatūras un gaismas apstākļiem pētnieki izstrādāja metodi papriku relatīvā augšanas ātruma prognozēšanai, pamatojoties uz bātu sadalījuma modeli, kas var sniegt zinātniskas vadlīnijas papriku potētu stādu ražošanas vides regulēšanai.

Tāpēc, izstrādājot gaismas regulēšanas shēmu ražošanā, jāņem vērā ne tikai gaismas vides faktori un augu sugas, bet arī audzēšanas un apsaimniekošanas faktori, piemēram, stādu barošana un ūdens apsaimniekošana, gāzes vide, temperatūra un stādu augšanas stadija.

4. Problēmas un perspektīvas

Pirmkārt, dārzeņu stādu gaismas regulēšana ir sarežģīts process, un dažādu gaismas apstākļu ietekme uz dažādiem dārzeņu stādu veidiem augu fabrikas vidē ir jāanalizē detalizēti. Tas nozīmē, ka, lai sasniegtu augstas efektivitātes un augstas kvalitātes stādu ražošanas mērķi, ir nepieciešama nepārtraukta izpēte, lai izveidotu nobriedušu tehnisko sistēmu.

Otrkārt, lai gan LED gaismas avota jaudas izmantošanas līmenis ir relatīvi augsts, augu apgaismojuma enerģijas patēriņš ir galvenais enerģijas patēriņš stādu audzēšanā, izmantojot mākslīgo apgaismojumu. Augu fabriku milzīgais enerģijas patēriņš joprojām ir šķērslis, kas ierobežo augu fabriku attīstību.

Visbeidzot, plaši izmantojot augu apgaismojumu lauksaimniecībā, paredzams, ka LED augu apgaismojuma izmaksas nākotnē ievērojami samazināsies; gluži pretēji, darbaspēka izmaksu pieaugums, īpaši pēcepidēmijas laikmetā, un darbaspēka trūkums noteikti veicinās ražošanas mehanizācijas un automatizācijas procesu. Nākotnē uz mākslīgā intelekta balstīti vadības modeļi un inteliģentas ražošanas iekārtas kļūs par vienu no dārzeņu stādu ražošanas pamattehnoloģijām un turpinās veicināt augu fabrikas stādu tehnoloģijas attīstību.

Autori: Jiehui Tan, Houcheng Liu
Raksta avots: WeChat konts par lauksaimniecības inženiertehnoloģiju (siltumnīcu dārzkopība)