Pasiuna

Ang kahayag adunay importante nga papel sa proseso sa pagtubo sa tanum. Kini ang labing maayo nga abono aron mapauswag ang pagsuyup sa chlorophyll sa tanum ug ang pagsuyup sa lainlaing mga kalidad sa pagtubo sa tanum sama sa carotene. Bisan pa, ang mahukmanon nga hinungdan nga nagtino sa pagtubo sa mga tanum usa ka komprehensibo nga hinungdan, dili lamang nga may kalabutan sa kahayag, apan dili usab mabulag gikan sa pagsumpo sa tubig, yuta ug abono, kondisyon sa pagtubo sa palibot ug komprehensibo nga pagkontrol sa teknikal.

Sa miaging duha o tulo ka tuig, adunay walay katapusan nga mga taho sa paggamit sa semiconductor nga teknolohiya sa suga bahin sa tulo-ka-dimensional nga pabrika sa tanum o pagtubo sa tanum. Apan human sa pagbasa niini pag-ayo, adunay kanunay nga dili komportable nga pagbati. Sa kinatibuk-an, walay tinuod nga pagsabot kon unsa ang papel sa kahayag sa pagtubo sa tanom.

Una, atong sabton ang spectrum sa adlaw, sama sa gipakita sa Figure 1. Makita nga ang solar spectrum usa ka padayon nga spectrum, diin ang asul ug berde nga spectrum mas kusgan kay sa pula nga spectrum, ug ang makita nga kahayag spectrum gikan sa 380 hangtod 780 nm. Ang pagtubo sa mga organismo sa kinaiyahan nalangkit sa intensity sa spectrum. Pananglitan, kadaghanan sa mga tanom sa dapit duol sa ekwador kusog kaayong motubo, ug sa samang higayon, ang gidak-on sa ilang pagtubo medyo dako. Apan ang taas nga intensity sa silaw sa adlaw dili kanunay nga mas maayo, ug adunay usa ka piho nga ang-ang sa pagpili alang sa pagtubo sa mga mananap ug mga tanom.

Figure 1, Ang mga kinaiya sa solar spectrum ug ang makita nga kahayag spectrum

Ikaduha, ang ikaduhang spectrum diagram sa pipila ka importanteng elemento sa pagsuyup sa pagtubo sa tanom gipakita sa Figure 2.

Figure 2, Absorption spectra sa daghang auxin sa pagtubo sa tanom

Makita gikan sa Figure 2 nga ang light absorption spectra sa daghang mga yawe nga auxin nga makaapekto sa pagtubo sa tanum lahi kaayo. Busa, ang paggamit sa LED nga mga suga sa pagtubo sa tanum dili usa ka yano nga butang, apan gipunting kaayo. Dinhi gikinahanglan ang pagpaila sa mga konsepto sa duha ka labing importante nga mga elemento sa pagtubo sa tanom nga photosynthetic.

• Chlorophyll

Ang chlorophyll usa sa labing importante nga mga pigment nga may kalabutan sa photosynthesis. Anaa kini sa tanang organismo nga makamugna og photosynthesis, lakip ang berdeng mga tanom, prokaryotic blue-green nga algae (cyanobacteria) ug eukaryotic algae. Ang chlorophyll mosuhop sa enerhiya gikan sa kahayag, nga gamiton sa pag-convert sa carbon dioxide ngadto sa carbohydrates.

Ang chlorophyll a nag-una nga mosuhop sa pula nga kahayag, ug ang chlorophyll b nag-una nga mosuhop sa asul-violet nga kahayag, nag-una aron mailhan ang mga tanum nga landong gikan sa mga tanum sa adlaw. Ang ratio sa chlorophyll b ngadto sa chlorophyll a sa shade nga mga tanom gamay ra, mao nga ang shade nga mga tanom makagamit ug asul nga kahayag ug mopahiangay sa pagtubo sa landong. Ang chlorophyll a asul-berde, ug ang chlorophyll b dalag-berde. Adunay duha ka kusog nga pagsuyup sa chlorophyll a ug chlorophyll b, ang usa sa pula nga rehiyon nga adunay wavelength nga 630-680 nm, ug ang lain sa blue-violet nga rehiyon nga adunay wavelength nga 400-460 nm.

• Carotenoids

Ang carotenoids mao ang kinatibuk-ang termino alang sa usa ka klase sa importante nga natural nga mga pigment, nga sagad makita sa yellow, orange-red o pula nga mga pigment sa mga mananap, mas taas nga mga tanum, fungi, ug algae. Sa pagkakaron, kapin sa 600 ka natural nga carotenoids ang nadiskobrehan.

Ang kahayag nga pagsuyup sa mga carotenoids naglangkob sa han-ay sa OD303 ~ 505 nm, nga naghatag sa kolor sa pagkaon ug makaapekto sa pagkaon sa lawas sa pagkaon. Sa algae, tanom, ug microorganism, ang kolor niini gitabonan sa chlorophyll ug dili makita. Sa mga selula sa tanum, ang mga carotenoid nga gihimo dili lamang mosuhop ug magbalhin sa enerhiya aron matabangan ang photosynthesis, apan adunay function usab sa pagpanalipod sa mga selyula gikan sa pagkaguba sa naghinamhinam nga mga molekula sa oxygen nga single-electron bond.

Pipila ka mga konsepto nga dili pagsinabtanay

Dili igsapayan ang epekto sa pag-save sa enerhiya, ang pagkapili sa kahayag ug ang koordinasyon sa kahayag, ang semiconductor nga suga nagpakita og daghang mga bentaha. Bisan pa, gikan sa paspas nga pag-uswag sa miaging duha ka tuig, nakita usab namon ang daghang mga dili pagsinabtanay sa disenyo ug paggamit sa kahayag, nga kadaghanan gipakita sa mga musunud nga aspeto.

①Basta ang pula ug asul nga mga chips sa usa ka wavelength gihiusa sa usa ka piho nga ratio, kini mahimong gamiton sa pagpananom sa tanom, pananglitan, ang ratio sa pula ngadto sa asul mao ang 4:1, 6:1, 9:1 ug uban pa sa.

②Basta puti nga kahayag, kini makapuli sa kahayag sa adlaw, sama sa tulo ka panguna nga puti nga tubo nga kaylap nga gigamit sa Japan, ug uban pa. Ang paggamit niini nga mga spectrum adunay usa ka piho nga epekto sa pagtubo sa mga tanum, apan ang epekto mao ang dili sama ka maayo sa tinubdan sa kahayag nga gihimo sa LED.

③Basta ang PPFD (light quantum flux density), usa ka importante nga parameter sa paglamdag, moabot sa usa ka index, pananglitan, ang PPFD mas dako pa sa 200 μmol·m-2·s-1. Bisan pa, kung gamiton kini nga timailhan, kinahanglan nimo nga hatagan pagtagad kung kini usa ka tanum nga landong o tanum nga adlaw. Kinahanglan nimong pangutan-on o pangitaon ang light compensation saturation point niini nga mga tanum, nga gitawag usab nga light compensation point. Sa aktuwal nga mga aplikasyon, ang mga seedling sagad masunog o malaya. Busa, ang disenyo sa kini nga parameter kinahanglan nga gidisenyo sumala sa mga espisye sa tanum, palibot sa pagtubo ug kondisyon.

Mahitungod sa unang aspeto, ingon nga gipaila sa pasiuna, ang spectrum nga gikinahanglan alang sa pagtubo sa tanum kinahanglan nga usa ka padayon nga spectrum nga adunay piho nga gilapdon sa pag-apod-apod. Dayag nga dili angay ang paggamit sa usa ka tinubdan sa kahayag nga hinimo sa duha ka piho nga wavelength chips nga pula ug asul nga adunay hiktin kaayo nga spectrum (sama sa gipakita sa Figure 3(a)). Sa mga eksperimento, nakit-an nga ang mga tanum lagmit nga dalag, ang mga punoan sa dahon gaan kaayo, ug ang mga punoan sa dahon nipis kaayo.

Alang sa fluorescent tubes nga adunay tulo ka nag-unang kolor nga sagad gigamit sa miaging mga tuig, bisan kung puti ang synthesize, ang pula, berde, ug asul nga spectra gibulag (sama sa gipakita sa Figure 3(b)), ug ang gilapdon sa spectrum hiktin kaayo. Ang spectral intensity sa mosunod nga padayon nga bahin medyo huyang, ug ang gahum sa gihapon medyo dako kon itandi sa LEDs, 1.5 ngadto sa 3 ka beses sa enerhiya konsumo. Busa, ang epekto sa paggamit dili sama ka maayo sa mga suga sa LED.

Figure 3, Pula ug asul nga chip LED nga suga sa tanum ug tulo ka panguna nga kolor nga fluorescent light spectrum

Ang PPFD mao ang light quantum flux density, nga nagtumong sa epektibo nga radiation light flux density sa kahayag sa photosynthesis, nga nagrepresentar sa kinatibuk-ang gidaghanon sa light quanta nga insidente sa mga punoan sa dahon sa tanum sa wavelength range nga 400 ngadto sa 700 nm kada yunit sa oras ug unit area . Ang yunit niini mao ang μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Ang photosynthetically active radiation (PAR) nagtumong sa kinatibuk-ang solar radiation nga adunay wavelength nga gikan sa 400 ngadto sa 700 nm. Mahimo kining ipahayag pinaagi sa light quanta o pinaagi sa radiant energy.

Kaniadto, ang intensity sa kahayag nga gipakita sa illuminometer mao ang kahayag, apan ang spectrum sa pagtubo sa tanum nagbag-o tungod sa kataas sa suga gikan sa tanum, ang pagsakup sa kahayag ug kung ang kahayag makaagi sa mga dahon. Busa, dili tukma ang paggamit sa par isip timailhan sa intensity sa kahayag sa pagtuon sa photosynthesis.

Kasagaran, ang mekanismo sa photosynthesis mahimong masugdan kung ang PPFD sa tanum nga mahigugmaon sa adlaw mas dako kaysa 50 μmol·m-2·s-1, samtang ang PPFD sa landong nga tanum nanginahanglan lamang 20 μmol·m-2·s-1 . Busa, sa pagpalit sa LED grow lights, mahimo nimong pilion ang gidaghanon sa LED grow lights base sa kini nga reference value ug sa matang sa tanom nga imong gitanom. Pananglitan, kung ang PPFD sa usa ka LED lght kay 20 μmol·m-2·s-1, labaw pa sa 3 ka LED nga bombilya sa tanom ang gikinahanglan aron motubo ang mga tanom nga mahigugmaon sa adlaw.

Daghang mga solusyon sa disenyo sa semiconductor nga suga

Ang semiconductor nga suga gigamit alang sa pagtubo sa tanum o pagtanum, ug adunay duha ka sukaranan nga mga pamaagi sa pakisayran.

• Sa pagkakaron, ang indoor planting model init kaayo sa China. Kini nga modelo adunay daghang mga kinaiya:

①Ang papel sa mga suga sa LED mao ang paghatag sa tibuuk nga spectrum sa suga sa tanum, ug ang sistema sa suga gikinahanglan aron mahatagan ang tanan nga enerhiya sa suga, ug ang gasto sa produksiyon medyo taas;
②Ang disenyo sa LED grow lights kinahanglang tagdon ang pagpadayon ug integridad sa spectrum;
③Kinahanglan nga epektibo nga makontrol ang oras sa suga ug intensity sa suga, sama sa pagpahuway sa mga tanum sulod sa pipila ka oras, ang intensity sa irradiation dili igo o kusog kaayo, ug uban pa;
④Ang tibuok proseso kinahanglan nga sundogon ang mga kondisyon nga gikinahanglan sa aktuwal nga labing maayo nga pagtubo nga palibot sa mga tanom sa gawas, sama sa humidity, temperatura ug CO2 konsentrasyon.

• Ang paagi sa pagpananom sa gawas nga adunay maayong pundasyon sa pagtanum sa greenhouse sa gawas. Ang mga kinaiya niini nga modelo mao ang:

①Ang papel sa mga suga sa LED mao ang pagdugang sa kahayag. Ang usa mao ang pagpausbaw sa kahayag nga intensity sa asul ug pula nga mga dapit ubos sa pag-irradiation sa kahayag sa adlaw sa panahon sa adlaw aron sa pagpalambo sa photosynthesis sa mga tanum, ug ang usa mao ang pag-compensate kung walay kahayag sa adlaw sa gabii aron mapalambo ang pagtubo sa tanum.
②Kinahanglan nga tagdon sa dugang nga kahayag kung asa nga yugto sa pagtubo ang tanum, sama sa panahon sa pagpananom o panahon sa pagpamulak ug pagpamunga.

Busa, ang disenyo sa LED plant grow lights kinahanglan una nga adunay duha ka batakang disenyo nga mga paagi, nga mao, 24h nga suga (sa sulod) ug pagtubo sa tanum nga suplemento nga suga (sa gawas). Alang sa pagpananom sa sulud sa tanum, ang disenyo sa LED grow lights kinahanglan nga tagdon ang tulo nga mga aspeto, ingon sa gipakita sa Figure 4. Dili posible nga i-package ang mga chips nga adunay tulo nga panguna nga kolor sa usa ka piho nga proporsyon.

Figure 4, Ang ideya sa disenyo sa paggamit sa sulud nga LED nga mga suga sa tanum nga booster alang sa 24h nga suga

Pananglitan, alang sa usa ka spectrum sa yugto sa nursery, nga gikonsiderar nga kini kinahanglan nga palig-onon ang pagtubo sa mga gamot ug mga punoan, palig-onon ang pagsabwag sa mga dahon, ug ang gigikanan sa kahayag gigamit sa sulod sa balay, ang spectrum mahimong gidisenyo sama sa gipakita sa Figure 5.

Figure 5, Spectral nga mga istruktura nga angay alang sa LED sa sulud sa nursery nga panahon

Alang sa disenyo sa ikaduhang matang sa LED nga motubo nga kahayag, kini nag-una nga gitumong sa disenyo nga solusyon sa pagdugang sa kahayag aron sa pagpalambo sa pagtanum sa base sa gawas nga greenhouse. Ang ideya sa disenyo gipakita sa Figure 6.

Figure 6, Mga ideya sa disenyo sa mga suga sa pagtubo sa gawas 

Gisugyot sa tagsulat nga daghang mga kompanya sa pagpananom ang nagsagop sa ikaduhang kapilian sa paggamit sa mga suga sa LED aron mapauswag ang pagtubo sa tanum.

Una sa tanan, ang China sa gawas nga greenhouse cultivation adunay mga dekada sa usa ka dako nga kantidad ug usa ka halapad nga kasinatian, sa habagatan ug sa amihanan. Kini adunay usa ka maayo nga pundasyon sa greenhouse cultivation teknolohiya ug naghatag sa usa ka dako nga gidaghanon sa mga presko nga mga prutas ug mga utanon sa merkado alang sa palibot nga mga siyudad. Ilabi na sa natad sa yuta ug tubig ug pagpananom og abono, daghang mga resulta sa panukiduki ang nahimo.

Ikaduha, kini nga matang sa supplemental light solution makapakunhod pag-ayo sa wala kinahanglana nga konsumo sa enerhiya, ug sa samang higayon epektibo nga makadugang sa abot sa prutas ug utanon. Dugang pa, ang halapad nga geograpikal nga lugar sa China sayon ​​​​kaayo alang sa promosyon.

Ingon nga siyentipikong panukiduki sa LED nga suga sa tanum, naghatag usab kini usa ka mas lapad nga base sa eksperimento alang niini. Ang Fig. 7 maoy usa ka matang sa LED grow light nga gihimo niining research team, nga haom sa pagtubo sa greenhouses, ug ang spectrum niini gipakita sa Fig. 8.

Figure 7, Usa ka matang sa LED nga motubo nga kahayag

Figure 8, spectrum sa usa ka matang sa LED motubo kahayag

Sumala sa mga ideya sa disenyo sa ibabaw, ang grupo sa panukiduki nagpahigayon usa ka serye sa mga eksperimento, ug ang mga resulta sa eksperimento hinungdanon kaayo. Pananglitan, alang sa pagtubo sa kahayag sa panahon sa nursery, ang orihinal nga lampara nga gigamit mao ang fluorescent lamp nga adunay gahum nga 32 W ug usa ka siklo sa nursery nga 40 ka adlaw. Naghatag kami og 12 W LED nga kahayag, nga nagpamubo sa seedling cycle ngadto sa 30 ka adlaw, epektibo nga makapamenos sa impluwensya sa temperatura sa mga lampara sa seedling workshop, ug makaluwas sa konsumo sa kuryente sa air conditioner. Ang gibag-on, gitas-on ug kolor sa mga seedling mas maayo kay sa orihinal nga seedling raising solution. Alang sa mga semilya sa kasagaran nga mga utanon, nakuha usab ang maayong mga konklusyon sa pag-verify, nga gi-summarize sa mosunod nga lamesa.

Lakip kanila, ang supplementary light group PPFD: 70-80 μmol·m-2·s-1, ug ang red-blue ratio: 0.6-0.7. Ang gidak-on sa adlaw nga PPFD nga kantidad sa natural nga grupo mao ang 40 ~ 800 μmol·m-2·s-1, ug ang ratio sa pula ngadto sa asul maoy 0.6~1.2. Makita nga ang mga indikasyon sa ibabaw mas maayo kaysa sa natural nga gipatubo nga mga semilya.

Panapos

Kini nga artikulo nagpaila sa pinakabag-o nga mga kalamboan sa paggamit sa LED grow lights sa pagpananom sa tanom, ug nagpunting sa pipila ka dili pagsinabtanay sa paggamit sa LED grow light sa pagpananom sa tanom. Sa katapusan, ang mga teknikal nga ideya ug mga laraw alang sa pagpalambo sa LED nga mga suga nga gigamit alang sa pagpananom sa tanum gipaila. Kinahanglang ipunting nga adunay pipila usab nga mga hinungdan nga kinahanglan nga tagdon sa pag-instalar ug paggamit sa suga, sama sa gilay-on tali sa suga ug tanum, ang sakup sa irradiation sa lampara, ug kung giunsa ang paggamit sa suga nga adunay. normal nga tubig, abono, ug yuta.

Awtor: Yi Wang et al. Tinubdan: CNKI