Awtor: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, ug uban pa.Tinubdan nga Media:Teknolohiya sa Agrikultura nga Inhenyeriya (greenhouse horticulture)

Ang pabrika sa tanum naghiusa sa modernong industriya, biotechnology, nutrient hydroponics ug information technology aron ipatuman ang high-precision control sa environmental factors sa pasilidad.Kini bug-os nga gilakip, adunay ubos nga mga kinahanglanon sa palibot nga palibot, gipamub-an ang panahon sa pag-ani sa tanum, nagtipig sa tubig ug abono, ug uban ang mga bentaha sa non-pestisidyo nga produksiyon ug wala’y paglabay sa basura, ang unit nga kahusayan sa paggamit sa yuta mao ang 40 hangtod 108 ka beses sa kana. sa produksyon sa open field.Lakip kanila, ang intelihente nga artipisyal nga gigikanan sa suga ug ang regulasyon sa kahayag sa palibot adunay hinungdanon nga papel sa kahusayan sa produksiyon.

Ingon usa ka hinungdanon nga pisikal nga hinungdan sa kalikopan, ang kahayag adunay hinungdanon nga papel sa pag-regulate sa pagtubo sa tanum ug metabolismo sa materyal."Usa sa mga nag-unang bahin sa pabrika sa tanum mao ang bug-os nga artipisyal nga tinubdan sa kahayag ug ang katumanan sa intelihenteng regulasyon sa kahayag nga palibot" nahimong usa ka kinatibuk-ang consensus sa industriya.

Ang panginahanglan sa mga tanum alang sa kahayag

Ang kahayag mao lamang ang tinubdan sa enerhiya sa photosynthesis sa tanom.Ang intensity sa kahayag, kalidad sa kahayag (spectrum) ug ang mga pagbag-o matag karon ug unya sa kahayag adunay dakong epekto sa pagtubo ug paglambo sa mga tanum, diin ang intensity sa kahayag adunay labing dako nga epekto sa photosynthesis sa tanum.

■ Kakusog sa kahayag

Ang intensity sa kahayag makausab sa morpolohiya sa mga tanom, sama sa pagpamulak, internode gitas-on, stem gibag-on, ug dahon gidak-on ug gibag-on.Ang mga kinahanglanon sa mga tanum alang sa kahayag nga intensity mahimong bahinon sa mahigugmaon sa kahayag, medium-light-loving, ug low-light-tolerant nga mga tanum.Ang mga utanon kasagaran mga tanum nga mahigugmaon sa kahayag, ug ang ilang mga light compensation point ug light saturation point medyo taas.Sa mga pabrika sa artipisyal nga suga nga tanum, ang mga may kalabutan nga kinahanglanon sa mga tanum alang sa intensity sa kahayag usa ka hinungdanon nga sukaranan sa pagpili sa mga gigikanan sa artipisyal nga suga.Ang pagsabut sa mga kinahanglanon sa kahayag sa lain-laing mga tanum importante alang sa pagdesinyo sa artipisyal nga mga tinubdan sa kahayag, Kini mao ang hilabihan nga gikinahanglan aron sa pagpalambo sa produksyon performance sa sistema.

■ Kahayag nga kalidad

Ang kalidad sa kahayag (spectral) nga pag-apud-apod usab adunay importante nga impluwensya sa photosynthesis ug morphogenesis sa tanum (Figure 1).Ang kahayag maoy bahin sa radyasyon, ug ang radyasyon maoy usa ka electromagnetic wave.Ang mga electromagnetic wave adunay mga kinaiya sa balud ug quantum (particle) nga mga kinaiya.Ang quantum sa kahayag gitawag nga photon sa horticulture field.Ang radiation nga adunay wavelength range nga 300 ~ 800nm ​​gitawag nga physiologically active radiation sa mga tanum;ug radiation nga adunay wavelength range nga 400~700nm gitawag nga photosynthetically active radiation (PAR) sa mga tanom.

Ang chlorophyll ug carotenes mao ang duha ka labing importante nga pigment sa photosynthesis sa tanom.Gipakita sa Figure 2 ang spectral absorption spectrum sa matag photosynthetic pigment, diin ang chlorophyll absorption spectrum gikonsentrar sa pula ug asul nga mga banda.Ang sistema sa suga gibase sa spectral nga mga panginahanglan sa mga tanum aron artipisyal nga madugangan ang kahayag, aron mapalambo ang photosynthesis sa mga tanum.

■ photoperiod
Ang relasyon tali sa photosynthesis ug photomorphogenesis sa mga tanum ug gitas-on sa adlaw (o oras sa photoperiod) gitawag nga photoperiodity sa mga tanum.Ang photoperiodity suod nga may kalabutan sa mga oras sa kahayag, nga nagtumong sa panahon nga ang tanum gi-irradiated sa kahayag.Ang lainlaing mga tanum nanginahanglan usa ka piho nga oras sa kahayag aron makompleto ang photoperiod aron mamulak ug mamunga.Sumala sa lain-laing mga photoperiods, kini mahimong bahinon ngadto sa taas nga adlaw nga mga tanom, sama sa repolyo, ug uban pa, nga nagkinahanglan labaw pa kay sa 12-14h kahayag oras sa usa ka piho nga yugto sa iyang pagtubo;mubo-adlaw nga mga tanom, sama sa sibuyas, soybeans, ug uban pa, nagkinahanglan og ubos pa kay sa 12-14h Oras Paglamdag;medium-sun crops, sama sa pepino, kamatis, sili, ug uban pa, mahimong mamulak ug mamunga ubos sa mas taas o mubo nga kahayag sa adlaw.
Taliwala sa tulo ka mga elemento sa kalikopan, ang intensity sa kahayag usa ka importante nga basehan sa pagpili sa artipisyal nga mga tinubdan sa kahayag.Sa pagkakaron, adunay daghan nga mga paagi sa pagpahayag sa kahayag intensity, nag-una lakip na ang mosunod nga tulo.
（1）Ang paglamdag nagtumong sa densidad sa nawong sa nagdan-ag nga flux (nagsidlak nga flux matag yunit nga lugar) nga nadawat sa nagdan-ag nga eroplano, sa lux (lx).

(2) Photosynthetically active radiation, PAR, Yunit: W/m².

（3） Ang photosynthetically epektibo nga photon flux density PPFD o PPF mao ang gidaghanon sa photosynthetically epektibo nga radiation nga moabot o moagi sa unit time ug unit area, unit:μmol/(m²·s). direkta nga may kalabutan sa photosynthesis.Kini usab ang labing sagad nga gigamit nga timailhan sa intensity sa kahayag sa natad sa produksiyon sa tanum.

Pagtuki sa tinubdan sa kahayag sa tipikal nga supplementary light system
Ang artipisyal nga suga nga suplemento mao ang pagdugang sa intensity sa kahayag sa target nga lugar o pagpalugway sa oras sa kahayag pinaagi sa pag-instalar sa usa ka supplement light system aron matuman ang kahayag nga panginahanglan sa mga tanum.Sa kinatibuk-an, ang supplementary light system naglakip sa supplementary light equipment, circuits ug control system niini.Ang mga dugang nga tinubdan sa kahayag nag-una naglakip sa pipila ka komon nga mga matang sama sa incandescent lamp, fluorescent lamp, metal halide lamp, high-pressure sodium lamp ug LEDs.Tungod sa ubos nga electrical ug optical efficiency sa incandescent lamps, ubos nga photosynthetic energy efficiency ug uban pang mga kakulangan, kini giwagtang sa merkado, mao nga kini nga artikulo wala maghimo sa usa ka detalyado nga pagtuki.

■ Fluorescent lamp
Ang mga fluorescent lamp iya sa klase sa low-pressure gas discharge lamps.Ang bildo nga tubo napuno sa mercury vapor o inert gas, ug ang sulod nga bungbong sa tubo gitabonan sa fluorescent powder.Nagkalainlain ang kolor sa kahayag sa fluorescent nga materyal nga giputos sa tubo.Ang mga fluorescent lamp adunay maayo nga spectral performance, taas nga kahayag nga kahusayan, ubos nga gahum, mas taas nga kinabuhi (12000h) kon itandi sa incandescent lamp, ug medyo ubos nga gasto.Tungod kay ang fluorescent lamp mismo nagpagawas og gamay nga kainit, mahimo kini nga duol sa mga tanum alang sa suga ug angay alang sa tulo-ka-dimensional nga pagpananom.Bisan pa, ang spectral nga layout sa fluorescent lamp dili makatarunganon.Ang labing kasagaran nga pamaagi sa kalibutan mao ang pagdugang sa mga reflector aron mapadako ang epektibo nga mga sangkap sa gigikanan sa kahayag sa mga tanum sa lugar nga gitamnan.Ang Japanese nga adv-agri nga kompanya nakamugna usab og bag-ong tipo sa supplementary light source HEFL.Ang HEFL sa tinuud nahisakop sa kategorya nga mga fluorescent lamp.Kini ang kinatibuk-ang termino alang sa mga cold cathode fluorescent lamps (CCFL) ug external electrode fluorescent lamps (EEFL), ug usa ka mixed electrode fluorescent lamp.Ang HEFL tube hilabihan ka nipis, nga adunay diyametro nga mga 4mm lamang, ug ang gitas-on mahimong ipasibo gikan sa 450mm ngadto sa 1200mm sumala sa mga panginahanglan sa pagpananom.Kini usa ka gipaayo nga bersyon sa naandan nga fluorescent lamp.

■ Metal halide lamp
Ang metal halide lamp usa ka high-intensity discharge lamp nga makapukaw sa lain-laing mga elemento aron makagama og lain-laing mga wavelength pinaagi sa pagdugang sa nagkalain-laing metal halides (tin bromide, sodium iodide, ug uban pa) sa discharge tube base sa high-pressure mercury lamp.Ang mga lampara sa halogen adunay taas nga kahayag, taas nga gahum, maayo nga kolor sa kahayag, taas nga kinabuhi, ug dako nga spectrum.Bisan pa, tungod kay ang kahayag nga kahusayan mas ubos kaysa sa high-pressure sodium lamp, ug ang kinabuhi mas mubo kaysa sa high-pressure sodium lamp, kini gigamit lamang sa pipila ka mga pabrika sa tanum.

■ High pressure sodium lamp
Ang high-pressure sodium lamps iya sa tipo sa high-pressure gas discharge lamps.Ang high-pressure sodium lamp usa ka high-efficiency lamp diin ang high-pressure sodium vapor gipuno sa discharge tube, ug gamay nga kantidad sa xenon (Xe) ug mercury metal halide ang gidugang.Tungod kay ang high pressure sodium lamp adunay taas nga electro-optical conversion efficiency nga adunay mas mubu nga gasto sa paggama, ang high pressure sodium lamp sa pagkakaron ang labing kaylap nga gigamit sa paggamit sa supplementary light sa mga pasilidad sa agrikultura.Bisan pa, tungod sa mga kakulangan sa mubu nga kahusayan sa photosynthetic sa ilang spectrum, sila adunay mga kakulangan sa ubos nga kahusayan sa enerhiya.Sa laing bahin, ang mga spectral nga sangkap nga gibuga sa high-pressure sodium lamp nag-una nga gikonsentrahan sa yellow-orange nga light band, nga kulang sa pula ug asul nga spectra nga gikinahanglan alang sa pagtubo sa tanum.

■ Light emitting diode
Isip usa ka bag-ong henerasyon sa mga tinubdan sa kahayag, ang light-emitting diodes (LEDs) adunay daghang mga bentaha sama sa mas taas nga electro-optical conversion efficiency, adjustable spectrum, ug taas nga photosynthetic efficiency.Ang LED makapagawas ug monochromatic nga kahayag nga gikinahanglan alang sa pagtubo sa tanom.Kung itandi sa ordinaryo nga fluorescent lamp ug uban pang mga supplementary light sources, ang LED adunay mga bentaha sa energy saving, environmental protection, long life, monochromatic light, cold light source ug uban pa.Uban sa dugang nga pag-uswag sa electro-optical efficiency sa mga LEDs ug ang pagkunhod sa mga gasto tungod sa scale effect, ang LED grow lighting systems mahimong mainstream nga kagamitan alang sa pagdugang sa kahayag sa mga pasilidad sa agrikultura.Ingon usa ka sangputanan, ang mga suga sa pagtubo sa LED gipadapat sa 99.9% nga mga pabrika sa tanum.

Pinaagi sa pagtandi, ang mga kinaiya sa lain-laing mga dugang nga tinubdan sa kahayag tin-aw nga masabtan, sama sa gipakita sa Table 1.

Mobile nga suga nga aparato
Ang intensity sa kahayag suod nga nalangkit sa pagtubo sa mga tanom.Ang tulo-ka-dimensiyon nga pagpananom kasagarang gigamit sa mga pabrika sa tanom.Bisan pa, tungod sa limitasyon sa istruktura sa mga cultivation racks, ang dili patas nga pag-apod-apod sa kahayag ug temperatura tali sa mga racks makaapekto sa ani sa mga tanum ug ang panahon sa pag-ani dili madungan.Usa ka kompanya sa Beijing ang malampusong nakamugna og manual lifting light supplement device(HPS lighting fixture ug LED grow lighting fixture) niadtong 2010. Ang prinsipyo mao ang pag-rotate sa drive shaft ug ang winder nga gitakda niini pinaagi sa pag-uyog sa kuptanan aron i-rotate ang gamay nga film reel aron makab-ot ang katuyoan sa pagbawi ug pagtangtang sa pisi sa wire.Ang wire rope sa grow light konektado sa winding wheel sa elevator pinaagi sa daghang mga set sa reversing wheels, aron makab-ot ang epekto sa pag-adjust sa gitas-on sa grow light.Sa 2017, ang nahisgutan nga kompanya nagdisenyo ug nagpalambo sa usa ka bag-ong mobile light supplement device, nga awtomatik nga mag-adjust sa light supplement height sa tinuod nga panahon sumala sa mga panginahanglan sa pagtubo sa tanum.Ang adjustment device kay na-install na sa 3-layer light source lifting type three-dimensional cultivation rack.Ang tumoy nga layer sa aparato mao ang lebel nga adunay labing kaayo nga kahimtang sa kahayag, mao nga nasangkapan kini sa mga high-pressure nga sodium lamp;ang tunga nga lut-od ug ang ubos nga lut-od nasangkapan sa LED nga mga suga sa pagtubo ug usa ka sistema sa pag-adjust sa pagbayaw.Mahimo kini nga awtomatik nga mag-adjust sa gitas-on sa pagtubo nga kahayag aron mahatagan ang angay nga palibot sa suga alang sa mga tanum.

Kung itandi sa mobile light supplement device nga gipahaom alang sa three-dimensional cultivation, ang Netherlands nakahimo og horizontally movable LED grow light supplement light device.Aron malikayan ang impluwensya sa anino sa pagtubo nga kahayag sa pagtubo sa mga tanum sa adlaw, ang pagtubo nga sistema sa kahayag mahimong itulod sa duha ka kilid sa bracket pinaagi sa teleskopiko nga slide sa pinahigda nga direksyon, aron ang adlaw hingpit nga irradiated sa mga tanom;sa madag-umon ug ting-ulan nga mga adlaw nga walay kahayag sa adlaw, Iduso ang grow light system ngadto sa tunga sa bracket aron ang kahayag sa grow light system parehas nga mapuno sa mga tanum;ibalhin ang sistema sa pagtubo sa kahayag nga pinahigda pinaagi sa slide sa bracket, paglikay sa kanunay nga pag-disassembly ug pagtangtang sa sistema sa pagtubo sa kahayag, ug pagpakunhod sa kusog sa pagtrabaho sa mga empleyado, sa ingon epektibo nga makapauswag sa kahusayan sa trabaho.

Pagdesinyo og mga ideya sa tipikal nga grow light system
Dili lisud nga makita gikan sa disenyo sa mobile lighting supplementary device nga ang disenyo sa supplementary lighting system sa pabrika sa tanom kasagarang nagkinahanglan sa kahayag, kalidad sa kahayag ug photoperiod nga mga parameter sa lain-laing mga panahon sa pagtubo sa tanom isip kinauyokan nga sulod sa disenyo. , nagsalig sa intelihenteng sistema sa pagkontrol aron ipatuman, pagkab-ot sa katapusang tumong sa pagdaginot sa enerhiya ug taas nga abot.

Sa pagkakaron, anam-anam na nga nahamtong ang disenyo ug konstraksyon sa supplementary light para sa mga dahon nga utanon.Pananglitan, ang mga dahon nga utanon mahimong bahinon sa upat ka hugna: yugto sa seedling, tunga-tunga sa pagtubo, ulahi nga pagtubo, ug katapusan nga yugto;Ang mga prutas-utan mahimong bahinon sa seedling stage, vegetative growth stage, flowering stage, ug harvesting stage.Gikan sa mga kinaiya sa supplemental light intensity, ang light intensity sa seedling stage kinahanglan nga gamay nga ubos, sa 60 ~ 200 μmol/(m²·s), ug unya anam-anam nga motaas.Ang mga dahon nga utanon mahimong moabot hangtod sa 100~200 μmol/(m²·s), ug ang prutas nga utanon moabot sa 300~500 μmol/(m²·s) aron maseguro ang kahayag nga gikinahanglan sa photosynthesis sa tanom sa matag panahon sa pagtubo ug matuman ang mga panginahanglan sa taas nga abot;Sa natad sa kalidad sa kahayag, ang ratio sa pula ngadto sa asul importante kaayo.Aron madugangan ang kalidad sa mga seedling ug mapugngan ang sobra nga pagtubo sa yugto sa seedling, ang ratio sa pula ngadto sa asul sa kasagaran gibutang sa ubos nga lebel [(1~2): 1], ug dayon anam-anam nga pagkunhod aron matubag ang mga panginahanglan sa tanum. kahayag nga morpolohiya.Ang ratio sa pula ngadto sa asul ngadto sa dahon nga mga utanon mahimong itakda sa (3~6):1.Alang sa photoperiod, susama sa kahayag nga intensity, kini kinahanglan nga magpakita sa us aka us aka us aka pagtaas sa pagpalapad sa panahon sa pagtubo, aron ang mga dahon nga utanon adunay daghang oras sa photosynthesis alang sa photosynthesis.Ang disenyo sa light supplement sa mga prutas ug utanon mahimong mas komplikado.Dugang pa sa mga batakang balaod nga gihisgutan sa ibabaw, kinahanglan nga atong ipunting ang pagtakda sa photoperiod sa panahon sa pagpamulak, ug ang pagpamulak ug pagpamunga sa mga utanon kinahanglan i-promote, aron dili mag-backfire.

Angayan nga hisgutan nga ang pormula sa kahayag kinahanglan nga maglakip sa katapusan nga pagtambal alang sa mga setting sa kahayag sa palibot.Pananglitan, ang padayon nga pagdugang sa kahayag mahimong makapauswag pag-ayo sa abot ug kalidad sa hydroponic leafy vegetable seedlings, o paggamit sa UV treatment aron makapauswag sa kalidad sa nutrisyon sa mga sprouts ug leafy vegetables (ilabi na sa purpura Dahon ug pula nga lettuce).

Dugang sa pag-optimize sa light supplementation para sa pinili nga mga tanom, ang light source control system sa pipila ka artipisyal nga light plant nga pabrika paspas usab nga naugmad sa bag-ohay nga katuigan.Kini nga sistema sa pagkontrol sa kasagaran gibase sa istruktura sa B / S.Ang hilit nga pagkontrol ug awtomatik nga pagkontrol sa mga hinungdan sa kalikopan sama sa temperatura, kaumog, kahayag, ug konsentrasyon sa CO2 sa panahon sa pagtubo sa mga tanum natuman pinaagi sa WIFI, ug sa samang higayon, usa ka pamaagi sa produksiyon nga wala gipugngan sa mga kondisyon sa gawas ang natuman.Kini nga matang sa intelihenteng supplementary light system naggamit sa LED grow light fixture isip supplementary light source, inubanan sa remote intelligent control system, makatubag sa mga panginahanglan sa wavelength nga kahayag, ilabi na nga angay alang sa light-controlled nga plant cultivation environment, ug makatubag sa panginahanglan sa merkado. .

Panapos nga mga pulong
Ang mga pabrika sa tanum giisip nga usa ka hinungdanon nga paagi aron masulbad ang kahinguhaan sa kalibutan, populasyon ug mga problema sa kalikopan sa ika-21 nga siglo, ug usa ka hinungdanon nga paagi aron makab-ot ang kaugalingon nga pagkasupisyente sa pagkaon sa umaabot nga mga high-tech nga proyekto.Ingon usa ka bag-ong tipo sa pamaagi sa produksiyon sa agrikultura, ang mga pabrika sa tanum anaa pa sa yugto sa pagkat-on ug pagtubo, ug kinahanglan ang dugang nga atensyon ug panukiduki.Kini nga artikulo naghulagway sa mga kinaiya ug mga bentaha sa komon nga supplementary nga mga pamaagi sa suga sa mga pabrika sa tanum, ug nagpaila sa mga ideya sa disenyo sa tipikal nga crop supplementary nga sistema sa suga.Dili lisud ang pagpangita pinaagi sa pagtandi, aron masagubang ang ubos nga kahayag nga gipahinabo sa grabe nga panahon sama sa padayon nga dag-um ug haze ug aron masiguro ang taas ug lig-on nga produksiyon sa mga tanum nga pasilidad, ang LED Grow light source nga kagamitan mao ang labing nahisubay sa kasamtangan nga kalamboan. uso.

Ang umaabot nga direksyon sa pag-uswag sa mga pabrika sa tanum kinahanglan nga magpunting sa bag-ong high-precision, barato nga mga sensor, makontrol sa layo, mapaigoigo nga spectrum nga mga sistema sa aparato sa suga ug mga sistema sa pagkontrol sa eksperto.Sa parehas nga oras, ang umaabot nga mga pabrika sa tanum magpadayon sa pag-uswag padulong sa mubu nga gasto, intelihente, ug mapahiangay sa kaugalingon.Ang paggamit ug pagpasikat sa LED grow light nga mga tinubdan naghatag og garantiya alang sa high-precision nga pagkontrol sa kinaiyahan sa mga pabrika sa tanum.Ang regulasyon sa palibot sa suga sa LED usa ka komplikado nga proseso nga naglambigit sa komprehensibo nga regulasyon sa kalidad sa kahayag, intensity sa kahayag, ug photoperiod.Ang mga may kalabotan nga eksperto ug eskolar kinahanglan nga magpahigayon ug lawom nga panukiduki, nga nagpasiugda sa dugang nga suga sa LED sa mga pabrika sa tanum nga artipisyal nga suga.