[Özet]Çok sayıda deneysel veriye dayanan bu makale, ışık kaynaklarının seçimi, kırmızı, mavi ve sarı ışığın etkileri ve spektral ışık seçimi de dahil olmak üzere fabrika fabrikalarında ışık kalitesinin seçiminde birçok önemli konuyu tartışmaktadır. Fabrika fabrikalarındaki ışık kalitesine ilişkin bilgi sağlamak için aralıklar. Eşleştirme stratejisinin belirlenmesi, referans olarak kullanılabilecek bazı pratik çözümler sağlar.
Işık kaynağı seçimi

Fabrika fabrikaları genellikle LED ışıklar kullanır. Bunun nedeni, LED ışıkların yüksek ışık verimliliği, düşük enerji tüketimi, daha az ısı üretimi, uzun ömür ve ayarlanabilir ışık yoğunluğu ve spektrumu özelliklerine sahip olmasıdır; bu, yalnızca bitki büyümesi ve etkili malzeme birikiminin gereksinimlerini karşılamakla kalmaz, aynı zamanda enerji tasarrufu da sağlar. ısı üretimini ve elektrik maliyetlerini azaltır. LED yetiştirme ışıkları ayrıca genel amaçlı tek çipli geniş spektrumlu LED ışıklara, tek çipli tesise özel geniş spektrumlu LED ışıklara ve çok çipli birleşik ayarlanabilir spektrumlu LED ışıklara ayrılabilir. Son iki tür tesise özel LED ışıkların fiyatı genellikle sıradan LED ışıkların fiyatından 5 kat daha fazladır, bu nedenle farklı amaçlara göre farklı ışık kaynakları seçilmelidir. Büyük tesis fabrikaları için yetiştirdikleri bitki türleri pazar talebine göre değişir. İnşaat maliyetlerini azaltmak ve üretim verimliliğini önemli ölçüde etkilememek için yazar, aydınlatma kaynağı olarak genel aydınlatma için geniş spektrumlu LED çiplerinin kullanılmasını önermektedir. Küçük tesis fabrikalarında, tesis türleri nispeten sabitse, inşaat maliyetini önemli ölçüde artırmadan yüksek üretim verimliliği ve kalitesi elde etmek amacıyla, tesise özel veya genel aydınlatma için geniş spektrumlu LED çipleri aydınlatma kaynağı olarak kullanılabilir. Gelecekte büyük ölçekli üretim için en iyi ışık formülünü sağlamak amacıyla ışığın bitki büyümesi ve etkili maddelerin birikmesi üzerindeki etkisini incelemek gerekiyorsa, ayarlanabilir spektrumlu LED ışıkların çok çipli bir kombinasyonu kullanılabilir. Her tesis için en iyi ışık formülünü elde etmek amacıyla ışık yoğunluğu, spektrum ve ışık süresi gibi faktörler, büyük ölçekli üretimin temelini oluşturur.

Kırmızı ve mavi ışık

Spesifik deneysel sonuçlar söz konusu olduğunda, kırmızı ışık (R) içeriği mavi ışıktan (B) daha yüksek olduğunda (marul R:B = 6:2 ve 7:3; ıspanak R:B = 4: 1; kabak fideleri R:B = 7:3; salatalık fideleri R:B = 7:3), deney, biyokütle içeriğinin (bitkinin toprak üstü kısmı, maksimum Yaprak alanı, taze ağırlık ve kuru ağırlık dahil) olduğunu göstermiştir. , vb.) daha yüksekti, ancak mavi ışık içeriği kırmızı ışıktan daha yüksek olduğunda bitkilerin gövde çapı ve güçlü fide indeksi daha büyüktü. Biyokimyasal indikatörlerde kırmızı ışık içeriğinin mavi ışıktan yüksek olması genellikle bitkilerde çözünebilir şeker içeriğinin artmasına fayda sağlar. Ancak bitkilerde VC, çözünebilir protein, klorofil ve karotenoidlerin birikmesi için kırmızı ışıktan ziyade mavi ışık içeriği daha yüksek olan LED aydınlatmanın kullanılması daha avantajlıdır ve bu aydınlatma koşulunda malondialdehit içeriği de nispeten düşüktür.

Tesis fabrikası çoğunlukla yapraklı sebze yetiştirmek veya endüstriyel fide yetiştirmek için kullanıldığından, yukarıdaki sonuçlardan, verimi artırma ve kaliteyi dikkate alma varsayımı altında, daha yüksek kırmızı renk değerlerine sahip LED çiplerinin kullanılmasının uygun olduğu sonucuna varılabilir. Işık kaynağı olarak mavi ışıktan daha fazla ışık içeriği. Daha iyi bir oran R:B = 7:3'tür. Dahası, böyle bir kırmızı ve mavi ışık oranı temel olarak her türlü yapraklı sebzeye veya fideye uygulanabilir ve farklı bitkiler için özel bir gereklilik yoktur.

Kırmızı ve mavi dalga boyu seçimi

Fotosentez sırasında ışık enerjisi esas olarak klorofil a ve klorofil b tarafından emilir. Aşağıdaki şekil klorofil a ve klorofil b'nin absorpsiyon spektrumlarını göstermektedir; burada yeşil spektral çizgi, klorofil a'nın absorpsiyon spektrumudur ve mavi spektral çizgi, klorofil b'nin absorpsiyon spektrumudur. Şekilden hem klorofil a hem de klorofil b'nin biri mavi ışık bölgesinde, diğeri kırmızı ışık bölgesinde olmak üzere iki emme zirvesine sahip olduğu görülebilir. Ancak klorofil a ve klorofil b'nin 2 emilim zirvesi biraz farklıdır. Daha kesin olmak gerekirse, klorofil a'nın iki tepe dalga boyu sırasıyla 430 nm ve 662 nm'dir ve klorofil b'nin iki tepe dalga boyu sırasıyla 453 nm ve 642 nm'dir. Bu dört dalga boyu değeri farklı bitkilerde değişmeyeceğinden, ışık kaynağındaki kırmızı ve mavi dalga boylarının seçimi farklı bitki türlerine göre değişmeyecektir.

Klorofil a ve klorofil b'nin absorpsiyon spektrumları

Kırmızı ve mavi ışık, klorofil a ve klorofil b'nin iki tepe dalga boyunu, yani kırmızı ışığın dalga boyu aralığını kapsayabildiği sürece, geniş spektrumlu sıradan bir LED aydınlatma, tesis fabrikasının ışık kaynağı olarak kullanılabilir. genellikle 620 ~ 680 nm'dir, mavi ışık ise dalga boyu aralığı 400 ila 480 nm arasındadır. Ancak kırmızı ve mavi ışığın dalga boyu aralığı çok geniş olmamalıdır çünkü bu sadece ışık enerjisini boşa harcamakla kalmaz, aynı zamanda başka etkilere de neden olabilir.

Tesis fabrikasının ışık kaynağı olarak kırmızı, sarı ve mavi çiplerden oluşan bir LED ışık kullanılıyorsa, kırmızı ışığın tepe dalga boyu, klorofil a'nın tepe dalga boyuna, yani 660 nm'ye, tepe dalga boyuna ayarlanmalıdır. mavi ışığın klorofil b'nin tepe dalga boyuna, yani 450 nm'ye ayarlanması gerekir.

Sarı ve yeşil ışığın rolü

Kırmızı, yeşil ve mavi ışık oranının R:G:B=6:1:3 olması daha uygundur. Yeşil ışığın tepe dalga boyunun belirlenmesine gelince, esas olarak bitki büyüme sürecinde düzenleyici bir rol oynadığı için sadece 530 ila 550 nm arasında olması yeterlidir.

Özet

Bu makale, LED ışık kaynağındaki kırmızı ve mavi ışığın dalga boyu aralığının seçimi ve sarı ve yeşil ışığın rolü ve oranı dahil olmak üzere, fabrika fabrikalarındaki ışık kalitesinin seçim stratejisini hem teorik hem de pratik yönlerden tartışmaktadır. Bitki büyümesi sürecinde, ışık yoğunluğu, ışık kalitesi ve ışık süresinden oluşan üç faktör arasındaki makul eşleşme ve bunların besinler, sıcaklık, nem ve CO2 konsantrasyonu ile ilişkileri de kapsamlı bir şekilde dikkate alınmalıdır. Gerçek üretim için, ister geniş spektrumlu ister çoklu çip kombinasyonu ayarlanabilir spektrumlu LED ışık kullanmayı planlıyor olun, dalga boylarının oranı öncelikli husustur çünkü ışık kalitesine ek olarak diğer faktörler çalışma sırasında gerçek zamanlı olarak ayarlanabilir. Bu nedenle fabrika fabrikalarının tasarım aşamasında en önemli husus ışık kalitesinin seçimi olmalıdır.

Yazar: Yong Xu

Makale kaynağı: Ziraat Mühendisliği Teknolojisinin Wechat hesabı (sera bahçeciliği)

Referans: Yong Xu,Fabrika fabrikalarında ışık kalitesi seçim stratejisi [J]. Ziraat Mühendisliği Teknolojisi, 2022, 42(4): 22-25.