[Abstract]Pamatojoties uz lielu skaitu eksperimentālo datu, šajā rakstā ir apskatīti vairāki svarīgi jautājumi gaismas kvalitātes izvēlē augu rūpnīcās, tostarp gaismas avotu izvēle, sarkanās, zilās un dzeltenās gaismas ietekme un spektrālā izvēle. diapazonos, lai sniegtu ieskatu gaismas kvalitātē augu rūpnīcās. Atbilstības stratēģijas noteikšana nodrošina dažus praktiskus risinājumus, ko var izmantot atsaucei.
Gaismas avota izvēle

Rūpnīcas parasti izmanto LED gaismas. Tas ir tāpēc, ka LED gaismām ir augsta gaismas efektivitāte, zems enerģijas patēriņš, mazāka siltuma ražošana, ilgs kalpošanas laiks un regulējama gaismas intensitāte un spektrs, kas var ne tikai apmierināt augu augšanas un efektīvas materiālu uzkrāšanas prasības, bet arī ietaupīt enerģiju, samazināt siltuma ražošanas un elektroenerģijas izmaksas. LED augšanas gaismas var sīkāk iedalīt viena mikroshēmas plaša spektra LED gaismās, kas paredzētas vispārējai lietošanai, vienas mikroshēmas ražotnei paredzētas plaša spektra LED gaismās un vairāku mikroshēmu kombinētajās regulējama spektra LED gaismās. Pēdējo divu veidu augiem raksturīgo LED spuldžu cena parasti ir vairāk nekā 5 reizes lielāka nekā parastajām LED gaismām, tāpēc dažādi gaismas avoti jāizvēlas atbilstoši dažādiem mērķiem. Lielām augu rūpnīcām to audzēto augu veidi mainās atkarībā no tirgus pieprasījuma. Lai samazinātu būvniecības izmaksas un būtiski neietekmētu ražošanas efektivitāti, autore iesaka kā apgaismojuma avotu izmantot plaša spektra LED mikroshēmas vispārējam apgaismojumam. Mazām rūpnīcu rūpnīcām, ja ražotņu veidi ir relatīvi fiksēti, lai iegūtu augstu ražošanas efektivitāti un kvalitāti, būtiski nepalielinot būvniecības izmaksas, kā apgaismojuma avotu var izmantot plaša spektra LED mikroshēmas ražotnei specifiskam vai vispārējam apgaismojumam. Ja vēlaties izpētīt gaismas ietekmi uz augu augšanu un efektīvu vielu uzkrāšanos, lai nākotnē nodrošinātu vislabāko gaismas formulu liela mēroga ražošanai, mainīšanai var izmantot vairāku mikroshēmu regulējama spektra LED gaismu kombināciju. tādi faktori kā gaismas intensitāte, spektrs un gaismas laiks, lai iegūtu vislabāko gaismas formulu katram augam, tādējādi nodrošinot pamatu liela mēroga ražošanai.

Sarkanā un zilā gaisma

Kas attiecas uz konkrētiem eksperimenta rezultātiem, ja sarkanās gaismas (R) saturs ir lielāks nekā zilās gaismas (B) saturs (salāti R:B = 6:2 un 7:3; spināti R:B = 4: 1 ķirbju stādi R:B = 7:3, eksperiments parādīja, ka biomasas saturs (ieskaitot auga augstumu gaisa daļā, maksimālo Lapu laukumu, svaigu svaru un saussvaru); u.c.) bija augstāki, bet augu stublāju diametrs un stipro sēklu indekss bija lielāki, ja zilās gaismas saturs bija lielāks nekā sarkanās gaismas saturs. Attiecībā uz bioķīmiskiem indikatoriem sarkanās gaismas saturs, kas ir lielāks par zilo gaismu, parasti ir labvēlīgs šķīstošā cukura satura palielināšanai augos. Tomēr VC, šķīstošo olbaltumvielu, hlorofila un karotinoīdu uzkrāšanai augos ir izdevīgāk izmantot LED apgaismojumu ar augstāku zilās gaismas saturu nekā sarkano gaismu, un arī malondialdehīda saturs šādos apgaismojuma apstākļos ir salīdzinoši zems.

Tā kā augu ražotne galvenokārt tiek izmantota lapu dārzeņu audzēšanai vai rūpnieciskai stādu audzēšanai, no iepriekšminētajiem rezultātiem var secināt, ka, ņemot vērā ražas palielināšanu un ņemot vērā kvalitāti, ir piemērots LED mikroshēmas ar augstāku sarkano krāsu. gaismas saturs, nevis zilā gaisma kā gaismas avots. Labāka attiecība ir R:B = 7:3. Turklāt šāda sarkanās un zilās gaismas attiecība pamatā ir attiecināma uz visu veidu lapu dārzeņiem vai stādiem, un nav noteiktas īpašas prasības dažādiem augiem.

Sarkanā un zilā viļņa garuma izvēle

Fotosintēzes laikā gaismas enerģija galvenokārt tiek absorbēta caur hlorofilu a un hlorofilu b. Zemāk redzamajā attēlā ir parādīti hlorofila a un hlorofila b absorbcijas spektri, kur zaļā spektra līnija ir hlorofila a absorbcijas spektrs, bet zilā spektra līnija ir hlorofila b absorbcijas spektrs. No attēla var redzēt, ka gan hlorofilam a, gan hlorofilam b ir divi absorbcijas maksimumi, viens zilās gaismas reģionā un otrs sarkanās gaismas reģionā. Bet 2 hlorofila a un hlorofila b absorbcijas maksimumi nedaudz atšķiras. Precīzāk sakot, divi hlorofila a pīķa viļņu garumi ir attiecīgi 430 nm un 662 nm, un divi hlorofila b pīķa viļņu garumi ir attiecīgi 453 nm un 642 nm. Šīs četras viļņu garuma vērtības nemainīsies ar dažādiem augiem, tāpēc sarkanā un zilā viļņa garuma izvēle gaismas avotā nemainīsies ar dažādām augu sugām.

Hlorofila a un hlorofila b absorbcijas spektri

Parasts LED apgaismojums ar plašu spektru var tikt izmantots kā rūpnīcas gaismas avots, ja vien sarkanā un zilā gaisma var aptvert divus hlorofila a un hlorofila b maksimālos viļņu garumus, tas ir, sarkanās gaismas viļņu garuma diapazonu. parasti ir 620–680 nm, savukārt zilā gaisma Viļņa garuma diapazons ir no 400 līdz 480 nm. Tomēr sarkanās un zilās gaismas viļņu garuma diapazonam nevajadzētu būt pārāk plašam, jo ​​tas ne tikai tērē gaismas enerģiju, bet arī var radīt citus efektus.

Ja kā rūpnīcas gaismas avotu izmanto LED gaismu, kas sastāv no sarkanām, dzeltenām un zilām mikroshēmām, sarkanās gaismas maksimālais viļņa garums ir jāiestata uz hlorofila a maksimālo viļņa garumu, tas ir, pie 660 nm, maksimālais viļņa garums. zilās gaismas viļņa garumam jābūt iestatītam uz hlorofila b maksimālo viļņa garumu, ti, pie 450 nm.

Dzeltenās un zaļās gaismas loma

Tas ir piemērotāk, ja sarkanās, zaļās un zilās gaismas attiecība ir R:G:B=6:1:3. Attiecībā uz zaļās gaismas maksimālā viļņa garuma noteikšanu, jo tam galvenokārt ir regulējoša loma augu augšanas procesā, tam ir jābūt tikai no 530 līdz 550 nm.

Kopsavilkums

Šajā rakstā aplūkota gaismas kvalitātes izvēles stratēģija augu rūpnīcās gan no teorētiskā, gan praktiskā aspekta, ieskaitot sarkanās un zilās gaismas viļņu garuma diapazona izvēli LED gaismas avotā un dzeltenās un zaļās gaismas lomu un attiecību. Augu augšanas procesā vispusīgi jāapsver arī trīs gaismas intensitātes, gaismas kvalitātes un gaismas laika faktoru saprātīga atbilstība un to saistība ar barības vielām, temperatūru un mitrumu, kā arī CO2 koncentrāciju. Faktiskajai ražošanai neatkarīgi no tā, vai plānojat izmantot plaša spektra vai vairāku mikroshēmu kombināciju noskaņojama spektra LED gaismu, primārais ir viļņu garumu attiecība, jo papildus gaismas kvalitātei darbības laikā reāllaikā var pielāgot citus faktorus. Tāpēc rūpnīcu rūpnīcu projektēšanas stadijā vissvarīgākajam apsvērumam jābūt gaismas kvalitātes izvēlei.

Autors: Yong Xu

Raksta avots: Wechat konts par lauksaimniecības inženierijas tehnoloģiju (siltumnīcu dārzkopība)

Atsauce: Yong Xu,Gaismas kvalitātes izvēles stratēģija rūpnīcās [J]. Lauksaimniecības inženierijas tehnoloģija, 2022, 42(4): 22-25.