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

Bitki 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 spektrum özelliklerine sahip olmasıdır; bunlar sadece bitki büyümesinin ve etkili malzeme birikiminin gereksinimlerini karşılayamaz, aynı zamanda enerji tasarrufu da sağlar. ısı üretimi ve elektrik maliyetlerini azaltır.LED yetiştirme lambaları ayrıca genel amaçlı tek çipli geniş spektrumlu LED ışıklar, tek çipli tesise özgü geniş spektrumlu LED ışıklar ve çok çipli birleştirilmiş ayarlanabilir spektrumlu LED ışıklar olarak ayrılabilir.Son iki tür bitkiye özgü LED ışığın fiyatı genellikle sıradan LED ışıkların 5 katından fazladır, bu nedenle farklı amaçlara göre farklı ışık kaynakları seçilmelidir.Büyük bitki fabrikaları için, yetiştirdikleri bitki türleri pazar talebine göre değişir.Yazar, inşaat maliyetlerini azaltmak ve üretim verimliliğini önemli ölçüde etkilememek için, aydınlatma kaynağı olarak genel aydınlatma için geniş spektrumlu LED çiplerinin kullanılmasını önermektedir.Küçük tesis fabrikalarında, tesis türleri nispeten sabit ise, inşaat maliyetini önemli ölçüde artırmadan yüksek üretim verimliliği ve kalitesi elde etmek için, aydınlatma kaynağı olarak fabrikaya özel veya genel aydınlatma için geniş spektrumlu LED çipleri kullanılabilir.Gelecekte büyük ölçekli üretim için en iyi ışık formülünü sağlamak amacıyla ışığın bitki büyümesi ve etkili maddelerin birikimi üzerindeki etkisini incelemekse, değiştirmek için ayarlanabilir spektrumlu LED ışıkların çok çipli bir kombinasyonu kullanılabilir. her bitki için en iyi ışık formülünü elde etmek için ışık yoğunluğu, spektrum ve ışık süresi gibi faktörler, böylece büyük ölçekli üretim için temel 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; hıyar fideleri R:B = 7:3), deney, biyokütle içeriğinin (bitkinin toprak üstü kısmının yüksekliği, maksimum Yaprak alanı, taze ağırlık ve kuru ağırlık dahil) olduğunu gösterdi. , vb.) daha yüksekti, ancak mavi ışık içeriği kırmızı ışıktan daha yüksek olduğunda bitkilerin gövde çapı ve güçlü fide indeksi daha büyüktü.Biyokimyasal göstergeler için, mavi ışıktan daha yüksek kırmızı ışık içeriği genellikle bitkilerde çözünür şeker içeriğinin artması için faydalıdır.Ancak bitkilerde VC, çözünür protein, klorofil ve karotenoidlerin birikmesi için kırmızı ışığa göre mavi ışık içeriği daha yüksek olan LED aydınlatma kullanmak daha avantajlıdır ve bu aydınlatma koşulunda malondialdehit içeriği de nispeten düşüktür.

Bitki fabrikası ağırlıklı olarak yapraklı sebzelerin yetiştirilmesi veya endüstriyel fide yetiştiriciliği için kullanıldığından, yukarıdaki sonuçlardan, verimi artırma öncülünde ve kaliteyi dikkate alarak, daha yüksek kırmızı LED çiplerinin kullanılmasının uygun olduğu sonucuna varılabilir. ışık 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 temelde her tür yapraklı sebze veya fide için geçerlidir ve farklı bitkiler için özel gereklilikler yoktur.

Kırmızı ve mavi dalga boyu seçimi

Fotosentez sırasında, ışık enerjisi esas olarak klorofil a ve klorofil b yoluyla 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 absorpsiyon zirvesine sahip olduğu görülebilir.Ancak klorofil a ve klorofil b'nin 2 absorpsiyon zirvesi biraz farklıdır.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 türlerinde değişmeyecektir.

Klorofil a ve klorofil b'nin absorpsiyon spektrumları

Geniş spektrumlu sıradan bir LED aydınlatma, kırmızı ve mavi ışık klorofil a ve klorofil b'nin iki tepe dalga boyunu, yani kırmızı ışığın dalga boyu aralığını kapsayabildiği sürece bitki fabrikasının ışık kaynağı olarak kullanılabilir. mavi ışık dalga boyu aralığı 400 ila 480 nm iken genellikle 620~680 nm'dir.Bununla birlikte, kırmızı ve mavi ışığın dalga boyu aralığı çok geniş olmamalıdır çünkü yalnızca ışık enerjisini boşa harcamakla kalmaz, aynı zamanda başka etkileri de olabilir.

Bitki 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'de tepe dalga boyuna ayarlanmalıdır. mavi ışık klorofil b'nin tepe dalga boyuna, yani 450 nm'ye ayarlanmalıdır.

Sarı ve yeşil ışığın rolü

Kırmızı, yeşil ve mavi ışık oranı R:G:B=6:1:3 olduğunda daha uygundur.Yeşil ışık pik dalga boyunun belirlenmesine gelince, esas olarak bitki büyüme sürecinde düzenleyici bir rol oynadığından, sadece 530 ile 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 fabrikalarında ışık kalitesinin seçim stratejisini hem teorik hem de pratik yönlerden tartışmaktadır.Bitki büyüme sürecinde, ışık yoğunluğu, ışık kalitesi ve ışık süresinden oluşan üç faktör arasındaki makul eşleşme ve bunların besinler, sıcaklık ve nem ve CO2 konsantrasyonu ile ilişkisi de kapsamlı bir şekilde değerlendirilmelidir.Gerçek üretim için, ister geniş spektrumlu ister çok çipli kombinasyonlu ayarlanabilir spektrumlu bir LED ışık kullanmayı planlayın, dalga boylarının oranı birincil düşüncedir, çünkü ışık kalitesine ek olarak diğer faktörler çalışma sırasında gerçek zamanlı olarak ayarlanabilir.Bu nedenle bitki fabrikalarının tasarım aşamasında en önemli husus ışık kalitesinin seçimi olmalıdır.

Yazar: Yong Xu

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

Referans: Yong Xu,Bitki fabrikalarında hafif kalite seçim stratejisi [J].Ziraat Mühendisliği Teknolojisi, 2022, 42(4): 22-25.