[Abstract]Tuginedes suurele hulgale katseandmetele, käsitletakse selles artiklis mitmeid olulisi küsimusi valguse kvaliteedi valikul taimetehastes, sealhulgas valgusallikate valikut, punase, sinise ja kollase valguse mõjusid ning spektri valikut. vahemikku, et anda ülevaade valguse kvaliteedist taimetehastes.Sobivusstrateegia kindlaksmääramine pakub mõningaid praktilisi lahendusi, mida saab kasutada võrdluseks.
Valgusallika valik

Tehasetehased kasutavad tavaliselt LED-tulesid.Seda seetõttu, et LED-tuledel on kõrge valgustõhusus, madal energiatarve, vähem soojust, pikk kasutusiga ja reguleeritav valgustugevus ja spekter, mis ei vasta mitte ainult taimede kasvu ja tõhusa materjali kogunemise nõuetele, vaid ka säästavad energiat. vähendada soojuse tootmis- ja elektrikulusid.LED-kasvuvalgustid saab jagada veel ühe kiibiga laia spektriga LED-valgustiteks üldotstarbelisteks, ühekiibilisteks taimespetsiifilisteks laia spektriga LED-tuledeks ja mitme kiibiga kombineeritud reguleeritava spektriga LED-tuledeks.Kahe viimati nimetatud taimespetsiifiliste LED-valgustite hind on üldjuhul üle 5 korra tavaliste LED-valgustite omast, seega tuleks valida erinevaid valgusallikaid vastavalt erinevatele eesmärkidele.Suurte taimetehaste puhul muutuvad nende kasvatatavate taimede tüübid vastavalt turunõudlusele.Et vähendada ehituskulusid ja mitte oluliselt mõjutada tootmise efektiivsust, soovitab autor üldvalgustuses kasutada valgusallikana laia spektriga LED-kiipe.Väikeste tehaste puhul, kui tehaste tüübid on suhteliselt fikseeritud, võib kõrge tootmise efektiivsuse ja kvaliteedi saavutamiseks ilma ehitusmaksumust oluliselt tõstmata kasutada valgusallikana laia spektriga LED-kiipe taimespetsiifilisteks või üldvalgustuseks.Kui on vaja uurida valguse mõju taimede kasvule ja tõhusate ainete kogunemisele, et pakkuda tulevikus suuremahuliseks tootmiseks parimat valgusvalemit, saab muuta reguleeritava spektriga LED-tulede mitme kiibi kombinatsiooni. tegurid, nagu valguse intensiivsus, spekter ja valguse aeg, et saada iga taime jaoks parim valgusvalem, mis on aluseks suuremahulisele tootmisele.

Punane ja sinine tuli

Mis puutub konkreetsetesse katsetulemustesse, siis kui punase valguse (R) sisaldus on suurem kui sinise valguse (B) sisaldus (salat R:B = 6:2 ja 7:3; spinat R:B = 4): 1; kõrvitsa seemikud R:B = 7:3; kurgi seemikud R:B = 7:3), näitas katse, et biomassi sisaldus (sh õhust osa taime kõrgus, maksimaalne lehepindala, värske kaal ja kuivkaal jm) olid kõrgemad, kuid taimede varre läbimõõt ja tugevate seemikute indeks olid suuremad, kui sinise valguse sisaldus oli suurem kui punase valguse oma.Biokeemiliste näitajate puhul on taimedes lahustuva suhkrusisalduse suurendamiseks üldiselt kasulik punase valguse sisaldus, mis on kõrgem kui sinine.VC, lahustuva valgu, klorofülli ja karotenoidide akumuleerumiseks taimedes on aga soodsam kasutada LED-valgustit, mille sinise valguse sisaldus on suurem kui punast valgust ning ka malondialdehüüdi sisaldus on sellistes valgustingimustes suhteliselt madal.

Kuna tehast kasutatakse peamiselt lehtköögiviljade kasvatamiseks või tööstuslikuks istikute kasvatamiseks, võib eeltoodud tulemustest järeldada, et saagikuse suurendamise eeldusel ja kvaliteeti arvestades on sobilik kasutada kõrgema punasega LED-kiipe. valguse sisaldus kui sinine valgus valgusallikana.Parem suhe on R:B = 7:3.Veelgi enam, selline punase ja sinise valguse suhe on põhimõtteliselt rakendatav kõikvõimalike lehtköögiviljade või istikute puhul ning erinevatele taimedele erinõudeid pole.

Punase ja sinise lainepikkuse valik

Fotosünteesi käigus neeldub valgusenergia peamiselt läbi klorofülli a ja klorofülli b.Alloleval joonisel on kujutatud klorofülli a ja klorofülli b neeldumisspektrit, kus roheline spektrijoon on klorofülli a neeldumisspekter ja sinine spektrijoon on klorofülli b neeldumisspekter.Jooniselt on näha, et nii klorofüllil a kui ka klorofüllil b on kaks neeldumispiiki, üks sinise valguse piirkonnas ja teine ​​punase valguse piirkonnas.Kuid klorofüll a ja klorofüll b 2 neeldumispiiki on veidi erinevad.Täpsustuseks on klorofülli a kaks tipplainepikkust vastavalt 430 nm ja 662 nm ning klorofülli b kaks tipplainepikkust vastavalt 453 nm ja 642 nm.Need neli lainepikkuse väärtust erinevate taimede puhul ei muutu, seega ei muutu punase ja sinise lainepikkuse valik valgusallikas erinevate taimeliikide puhul.

Klorofülli a ja klorofülli b neeldumisspektrid

Taimetehase valgusallikana saab kasutada tavalist laia spektriga LED-valgustit seni, kuni punane ja sinine valgus suudavad katta klorofüll a ja klorofüll b kaks tipplainepikkust ehk punase valguse lainepikkuste vahemikku. on üldiselt 620–680 nm, samas kui sinine valgus Lainepikkuse vahemik on 400–480 nm.Punase ja sinise valguse lainepikkuste vahemik ei tohiks siiski olla liiga lai, sest see mitte ainult ei raiska valgusenergiat, vaid võib avaldada ka muid mõjusid.

Kui tehase valgusallikana kasutatakse punastest, kollastest ja sinistest kiibidest koosnevat LED-valgustit, tuleks punase valguse tipplainepikkuseks seada klorofülli tipplainepikkus, st 660 nm juures on tipplainepikkus. sinise valguse lainepikkus peaks olema seatud klorofülli b tipu lainepikkusele, st 450 nm.

Kollase ja rohelise valguse roll

See on sobivam, kui punase, rohelise ja sinise valguse suhe on R:G:B=6:1:3.Mis puutub rohelise tule lainepikkuse määramisse, siis kuna see mängib taimede kasvuprotsessis peamiselt reguleerivat rolli, peab see olema ainult vahemikus 530–550 nm.

Kokkuvõte

Käesolevas artiklis käsitletakse valguse kvaliteedi valikustrateegiat taimetehastes nii teoreetilisest kui ka praktilisest aspektist, sealhulgas LED-valgusallika punase ja sinise valguse lainepikkuse vahemiku valikut ning kollase ja rohelise valguse rolli ja suhet.Taimede kasvuprotsessis tuleks igakülgselt kaaluda ka kolme teguri – valgustugevuse, valguse kvaliteedi ja valgusaja – mõistlikku vastavust ning nende seost toitainete, temperatuuri ja niiskuse ning CO2 kontsentratsiooniga.Tegeliku tootmise puhul, olenemata sellest, kas kavatsete kasutada laia spektriga või mitme kiibi kombinatsiooniga häälestatava spektriga LED-valgustit, on esmatähtis lainepikkuste suhe, sest lisaks valguse kvaliteedile saab töö käigus reaalajas reguleerida ka muid tegureid.Seetõttu peaks taimetehaste projekteerimisetapis olema kõige olulisem valguse kvaliteedi valik.

Autor: Yong Xu

Artikli allikas: Wechati põllumajandustehnika tehnoloogia (kasvuhooneaiandus) konto

Viide: Yong Xu,Valguskvaliteedi valikustrateegia taimetehastes [J].Põllumajandustehnika, 2022, 42(4): 22-25.