Pasiuna

Ang kahayag adunay dakong papel sa proseso sa pagtubo sa tanom. Kini ang pinakamaayong abono aron mapadali ang pagsuhop sa chlorophyll sa tanom ug ang pagsuhop sa nagkalain-laing kalidad sa pagtubo sa tanom sama sa carotene. Apan, ang importanteng butang nga nagtino sa pagtubo sa tanom mao ang usa ka komprehensibo nga butang, dili lang may kalabotan sa kahayag, apan dili usab mabulag sa pagkaporma sa tubig, yuta ug abono, mga kondisyon sa palibot sa pagtubo, ug komprehensibo nga teknikal nga pagkontrol.

Sa miaging duha o tulo ka tuig, walay katapusan ang mga report bahin sa paggamit sa teknolohiya sa semiconductor lighting bahin sa mga three-dimensional nga pabrika sa tanom o pagtubo sa tanom. Apan human kini mabasa pag-ayo, kanunay adunay dili komportable nga pagbati. Sa kinatibuk-an, walay tinuod nga pagsabot kung 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 kusog kay sa pula nga spectrum, ug ang makita nga spectrum sa kahayag gikan sa 380 hangtod 780 nm. Ang pagtubo sa mga organismo sa kinaiyahan may kalabutan sa kakusog sa spectrum. Pananglitan, kadaghanan sa mga tanom sa lugar nga duol sa ekwador kusog kaayo nga motubo, ug sa samang higayon, ang gidak-on sa ilang pagtubo medyo dako. Apan ang taas nga kakusog sa pag-irradiate sa adlaw dili kanunay nga mas maayo, ug adunay usa ka piho nga lebel sa selectivity alang sa pagtubo sa mga hayop ug mga tanom.

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

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

Hulagway 2, Absorption spectra sa pipila ka auxin sa pagtubo sa tanom

Makita gikan sa Figure 2 nga ang light absorption spectra sa pipila ka importanteng auxin nga makaapekto sa pagtubo sa tanom managlahi kaayo. Busa, ang paggamit sa LED plant growth lights dili sayon, apan tukma kaayo. Dinhi kinahanglan nga ipaila ang mga konsepto sa duha ka labing importanteng photosynthetic plant growth elements.

• Kloropila

Ang kloropila usa sa pinakaimportanteng pigment nga may kalabotan sa photosynthesis. Kini anaa sa tanang organismo nga makahimo og photosynthesis, lakip na ang berde nga mga tanom, prokaryotic blue-green algae (cyanobacteria) ug eukaryotic algae. Ang kloropila mosuhop og enerhiya gikan sa kahayag, nga gamiton dayon sa pag-convert sa carbon dioxide ngadto sa carbohydrates.

Ang chlorophyll a kasagarang mosuhop sa pula nga kahayag, ug ang chlorophyll b kasagarang mosuhop sa asul-violet nga kahayag, panguna aron mailhan ang mga tanom nga landong gikan sa mga tanom nga adlaw. Gamay ra ang ratio sa chlorophyll b ngadto sa chlorophyll a sa mga tanom nga landong, busa ang mga tanom nga landong kusganong makagamit sa asul nga kahayag ug makapahiangay sa pagtubo sa landong. Ang chlorophyll a kay asul-berde, ug ang chlorophyll b kay dilaw-berde. Adunay duha ka kusog nga pagsuhop sa chlorophyll a ug chlorophyll b, ang usa naa sa pula nga rehiyon nga adunay wavelength nga 630-680 nm, ug ang usa naa sa asul-violet nga rehiyon nga adunay wavelength nga 400-460 nm.

• Mga karotenoid

Ang mga carotenoid mao ang kinatibuk-ang termino para sa usa ka klase sa importanteng natural nga mga pigment, nga kasagarang makita sa dilaw, kahel-pula o pula nga mga pigment sa mga hayop, mas taas nga tanom, fungi, ug lumot. Sa pagkakaron, kapin sa 600 ka natural nga carotenoid ang nadiskobrehan.

Ang pagsuhop sa kahayag sa mga carotenoid naglangkob sa han-ay nga OD303 ~ 505 nm, nga naghatag sa kolor sa pagkaon ug makaapekto sa pagkaon nga gikaon sa lawas. Sa lumot, tanom, ug mga mikroorganismo, ang kolor niini natabunan sa chlorophyll ug dili makita. Sa mga selula sa tanom, ang mga carotenoid nga gihimo dili lamang mosuhop ug mobalhin sa enerhiya aron makatabang sa photosynthesis, apan adunay usab gimbuhaton sa pagpanalipod sa mga selula gikan sa pagkaguba sa mga excited single-electron bond oxygen molecules.

Pipila ka mga sayop nga pagsabot sa konsepto

Bisan pa sa epekto sa pagdaginot sa enerhiya, sa pagpili sa kahayag ug sa koordinasyon sa kahayag, ang semiconductor lighting nagpakita og dakong bentaha. Apan, gikan sa paspas nga pag-uswag sa miaging duha ka tuig, nakakita usab kita og daghang dili pagsinabtanay sa disenyo ug paggamit sa kahayag, nga kasagaran makita sa mosunod nga mga aspeto.

①Basta ang pula ug asul nga mga tipik sa usa ka piho nga wavelength gihiusa sa usa ka piho nga ratio, mahimo kini gamiton sa pagtanom, pananglitan, ang ratio sa pula ngadto sa asul kay 4:1, 6:1, 9:1 ug uban pa.

②Basta puti nga suga, mahimo kining mopuli sa suga sa adlaw, sama sa tulo ka pangunang puti nga suga nga kaylap nga gigamit sa Japan, ug uban pa. Ang paggamit niining mga spectrum adunay piho nga epekto sa pagtubo sa mga tanom, apan ang epekto dili sama ka maayo sa tinubdan sa suga nga gihimo sa LED.

③Basta ang PPFD (light quantum flux density), usa ka importante nga parameter sa kahayag, makaabot sa usa ka piho nga indeks, pananglitan, ang PPFD mas dako kay sa 200 μmol·m-2·s-1. Apan, kon gamiton kini nga indicator, kinahanglan nimong hatagan ug pagtagad kon kini usa ka tanom nga landong o usa ka tanom nga adlaw. Kinahanglan nimong pangutan-on o pangitaon ang light compensation saturation point niini nga mga tanom, nga gitawag usab nga light compensation point. Sa aktuwal nga mga aplikasyon, ang mga semilya kasagarang masunog o malaya. Busa, ang disenyo niini nga parameter kinahanglan nga idisenyo sumala sa mga klase sa tanom, palibot sa pagtubo ug mga kondisyon.

Mahitungod sa unang aspeto, sama sa gipaila sa pasiuna, ang spectrum nga gikinahanglan alang sa pagtubo sa tanom kinahanglan nga usa ka padayon nga spectrum nga adunay usa ka piho nga gilapdon sa distribusyon. Klaro nga dili angay gamiton ang usa ka tinubdan sa kahayag nga hinimo sa duha ka piho nga wavelength chips nga pula ug asul nga adunay usa ka pig-ot kaayo nga spectrum (sama sa gipakita sa Figure 3(a)). Sa mga eksperimento, nakit-an nga ang mga tanom lagmit nga madalag, ang mga punoan sa dahon gaan kaayo, ug ang mga punoan sa dahon nipis kaayo.

Para sa mga fluorescent tube nga adunay tulo ka pangunang kolor nga kasagarang gigamit sa miaging mga tuig, bisan kung puti ang gi-synthesize, ang pula, berde, ug asul nga spectra gibulag (sama sa gipakita sa Figure 3(b)), ug ang gilapdon sa spectrum pig-ot kaayo. Ang spectral intensity sa mosunod nga continuous nga bahin medyo huyang, ug ang gahum medyo dako gihapon kon itandi sa mga LED, 1.5 ngadto sa 3 ka pilo sa konsumo sa enerhiya. Busa, ang epekto sa paggamit dili sama ka maayo sa mga suga sa LED.

Hulagway 3, Pula ug asul nga chip nga LED plant light ug tulo ka pangunang kolor nga fluorescent light spectrum

Ang PPFD mao ang light quantum flux density, nga nagtumong sa epektibong radiation light flux density sa kahayag sa photosynthesis, nga nagrepresentar sa kinatibuk-ang gidaghanon sa light quanta nga miabot sa mga punoan sa dahon sa tanom sa wavelength range nga 400 hangtod 700 nm kada unit time ug unit area. Ang unit 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 sa range nga 400 hangtod 700 nm. Mahimo kini ipahayag pinaagi sa light quanta o pinaagi sa radiant energy.

Kaniadto, ang intensidad sa kahayag nga gipakita sa illuminometer mao ang kahayag, apan ang spectrum sa pagtubo sa tanom mausab tungod sa gitas-on sa suga gikan sa tanom, ang natabonan sa kahayag ug kung ang kahayag makalusot ba sa mga dahon. Busa, dili tukma ang paggamit sa par isip timailhan sa intensidad sa kahayag sa pagtuon sa photosynthesis.

Kasagaran, ang mekanismo sa photosynthesis mahimong masugdan kung ang PPFD sa tanom nga mahiligon sa adlaw mas dako kay sa 50 μmol·m-2·s-1, samtang ang PPFD sa landong nga tanom nagkinahanglan lang og 20 μmol·m-2·s-1. Busa, kung mopalit og LED grow lights, mahimo nimong pilion ang gidaghanon sa LED grow lights base sa kini nga reference value ug sa klase sa tanom nga imong itanom. Pananglitan, kung ang PPFD sa usa ka LED nga suga kay 20 μmol·m-2·s-1, labaw sa 3 ka LED plant bulbs ang gikinahanglan aron makapatubo og mga tanom nga mahiligon sa adlaw.

Daghang solusyon sa disenyo sa semiconductor lighting

Ang semiconductor lighting gigamit para sa pagtubo o pagtanom sa tanom, ug adunay duha ka batakang pamaagi sa pag-refer.

• Sa pagkakaron, ang modelo sa pagtanom sa sulod sa balay sikat kaayo sa China. Kini nga modelo adunay daghang mga kinaiya:

①Ang papel sa mga suga sa LED mao ang paghatag sa tibuok nga spectrum sa suga sa tanom, ug ang sistema sa suga gikinahanglan aron mahatag ang tanang enerhiya sa suga, ug ang gasto sa produksiyon medyo taas;
②Ang disenyo sa mga LED grow light kinahanglan nga mokonsiderar sa pagpadayon ug integridad sa spectrum;
③Kinahanglan nga epektibong makontrol ang oras sa pagsiga ug ang kakusog sa pagsiga, sama sa pagpahuway sa mga tanom sulod sa pipila ka oras, ang kakusog sa pag-irradiate dili igo o kusog kaayo, ug uban pa;
④Ang tibuok proseso kinahanglan nga mosundog sa mga kondisyon nga gikinahanglan sa aktuwal nga labing maayo nga palibot sa pagtubo sa mga tanom sa gawas, sama sa humidity, temperatura ug konsentrasyon sa CO2.

• Pamaagi sa pagtanom sa gawas nga adunay maayong pundasyon sa pagtanom 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 intensidad sa kahayag sa asul ug pula nga mga lugar ubos sa pag-irradiate sa kahayag sa adlaw sa maadlaw aron mapalambo ang photosynthesis sa mga tanom, ug ang usa mao ang pag-compensate kung walay kahayag sa adlaw sa gabii aron mapalambo ang pagtubo sa tanom.
②Ang dugang nga suga kinahanglan nga mokonsiderar kung unsang yugto sa pagtubo ang naa sa tanom, sama sa panahon sa pagpugas o panahon sa pagpamulak ug pagpamunga.

Busa, ang disenyo sa mga LED plant grow light kinahanglan una nga adunay duha ka batakang paagi sa disenyo, nga mao ang 24 oras nga suga (sa sulod) ug plant growth supplement lighting (sa gawas). Alang sa pagtanom sa sulod, ang disenyo sa mga LED grow light kinahanglan nga mokonsiderar sa tulo ka aspeto, sama sa gipakita sa Figure 4. Dili posible nga iputos ang mga chips nga adunay tulo ka pangunang kolor sa usa ka piho nga proporsyon.

Hulagway 4, Ang ideya sa disenyo sa paggamit sa mga suga sa LED plant booster sa sulod sa balay para sa 24 oras nga suga

Pananglitan, para sa usa ka spectrum nga anaa sa nursery stage, nga gikonsiderar nga kinahanglan niini nga palig-onon ang pagtubo sa mga gamot ug punoan, palig-onon ang pagsanga sa mga dahon, ug ang tinubdan sa kahayag gigamit sa sulod sa balay, ang spectrum mahimong idisenyo sama sa gipakita sa Figure 5.

Hulagway 5, Mga istruktura sa spectral nga angay alang sa LED indoor nursery period

Alang sa disenyo sa ikaduhang klase sa LED grow light, kini panguna nga gitumong sa solusyon sa disenyo sa pagdugang sa kahayag aron mapalambo ang pagtanom sa base sa outdoor greenhouse. Ang ideya sa disenyo gipakita sa Figure 6.

Hulagway 6, Mga ideya sa disenyo sa mga suga sa pagtanom sa gawas 

Gisugyot sa awtor nga mas daghang mga kompanya sa pagpananom ang mosagop sa ikaduhang kapilian nga mogamit og mga suga nga LED aron mapalambo ang pagtubo sa mga tanom.

Una sa tanan, ang pagpananom og greenhouse sa gawas sa China adunay daghang dekada nga kasinatian ug halapad nga kasinatian, sa habagatan ug amihanan. Kini adunay maayong pundasyon sa teknolohiya sa pagpananom og greenhouse ug naghatag og daghang preskong prutas ug utanon sa merkado alang sa mga kasikbit nga siyudad. Ilabi na sa natad sa yuta, tubig, ug abono, daghan na ang mga resulta sa panukiduki nga nahimo.

Ikaduha, kining klase sa dugang nga solusyon sa suga makapakunhod pag-ayo sa dili kinahanglan nga konsumo sa enerhiya, ug sa samang higayon epektibong makadugang sa abot sa mga prutas ug utanon. Dugang pa, ang halapad nga heyograpikanhong lugar sa China sayon ​​​​kaayo alang sa pag-promote.

Isip siyentipikong panukiduki sa LED plant lighting, naghatag usab kini og mas lapad nga eksperimental nga basehan alang niini. Ang Fig. 7 usa ka klase sa LED grow light nga gihimo niining research team, nga angay itanom sa mga greenhouse, ug ang spectrum niini gipakita sa Fig. 8.

Hulagway 7, Usa ka klase sa LED grow light

Hulagway 8, spectrum sa usa ka klase sa LED grow light

Subay sa mga ideya sa disenyo sa ibabaw, ang grupo sa panukiduki nagpahigayon og sunod-sunod nga mga eksperimento, ug ang mga resulta sa eksperimento hinungdanon kaayo. Pananglitan, para sa suga sa pagtanom atol sa nursery, ang orihinal nga lampara nga gigamit usa ka fluorescent lamp nga adunay gahum nga 32 W ug siklo sa nursery nga 40 ka adlaw. Naghatag kami og 12 W nga LED nga suga, nga nagpamubo sa siklo sa seedling ngadto sa 30 ka adlaw, epektibong nagpamenos sa impluwensya sa temperatura sa mga lampara sa workshop sa seedling, ug nakadaginot sa konsumo sa kuryente sa air conditioner. Ang gibag-on, gitas-on ug kolor sa mga seedling mas maayo kaysa sa orihinal nga solusyon sa pagpadako sa seedling. Para sa mga seedling sa komon nga mga utanon, nakuha usab ang maayong mga konklusyon sa pag-verify, nga gisumada sa mosunod nga lamesa.

Lakip niini, ang supplementary light group nga PPFD: 70-80 μmol·m-2·s-1, ug ang red-blue ratio: 0.6-0.7. Ang range sa daytime PPFD value sa natural nga grupo kay 40~800 μmol·m-2·s-1, ug ang ratio sa red to blue kay 0.6~1.2. Makita nga ang mga indicator sa ibabaw mas maayo kay sa mga natural nga mitubo nga semilya.

Konklusyon

Kini nga artikulo nagpaila sa pinakabag-ong mga kalamboan sa paggamit sa LED grow lights sa pagpananom og tanom, ug nagpunting sa pipila ka mga sayop nga pagsabot sa paggamit sa LED grow light sa pagpananom og tanom. Sa katapusan, gipaila ang mga teknikal nga ideya ug mga laraw alang sa pagpalambo sa LED grow lights nga gigamit alang sa pagpananom og tanom. Kinahanglan nga ipunting nga adunay usab pipila ka mga butang nga kinahanglan nga tagdon sa pag-instalar ug paggamit sa suga, sama sa gilay-on tali sa suga ug sa tanom, ang range sa irradiation sa lampara, ug kung giunsa pag-apply ang suga gamit ang normal nga tubig, abono, ug yuta.

Awtor: Yi Wang et al. Tinubdan: CNKI