[Útdráttur] Þessi grein, sem byggir á fjölda tilraunagagna, fjallar um nokkur mikilvæg atriði við val á ljósgæðum í verksmiðjum, þar á meðal val á ljósgjöfum, áhrifum rauðs, blás og guls ljóss og val á litrófssviðum, til að veita innsýn í ljósgæði í verksmiðjum. Ákvörðun á samsvörunarstefnu veitir nokkrar hagnýtar lausnir sem hægt er að nota til viðmiðunar.
Val á ljósgjafa

Verksmiðjur nota almennt LED ljós. Þetta er vegna þess að LED ljós hafa eiginleika eins og mikla ljósnýtni, litla orkunotkun, minni hitamyndun, langan líftíma og stillanlegan ljósstyrk og litróf, sem getur ekki aðeins uppfyllt kröfur um vöxt plantna og skilvirka efnisuppsöfnun, heldur einnig sparað orku, dregið úr hitamyndun og rafmagnskostnaði. LED ræktunarljós má skipta frekar í einflögu breiðvirk LED ljós fyrir almenna notkun, einflögu breiðvirk LED ljós fyrir plöntur og fjölflögu samsett stillanleg LED ljós. Verð á síðarnefndu tveimur gerðum af plöntusértækum LED ljósum er almennt meira en 5 sinnum hærra en venjuleg LED ljós, þannig að velja ætti mismunandi ljósgjafa eftir mismunandi tilgangi. Fyrir stórar verksmiðjur breytast tegundir plantna sem þær rækta með eftirspurn á markaði. Til að draga úr byggingarkostnaði og ekki hafa veruleg áhrif á framleiðsluhagkvæmni mælir höfundurinn með því að nota breiðvirk LED flís fyrir almenna lýsingu sem ljósgjafa. Fyrir litlar verksmiðjur, ef gerðir verksmiðjanna eru tiltölulega fastar, til að ná fram mikilli framleiðsluhagkvæmni og gæðum án þess að auka verulega byggingarkostnað, er hægt að nota breiðvirkar LED-flísar fyrir verksmiðjusértæka eða almenna lýsingu sem ljósgjafa. Ef rannsaka á áhrif ljóss á vöxt plantna og uppsöfnun virkra efna, til að fá bestu ljósformúluna fyrir stórfellda framleiðslu í framtíðinni, er hægt að nota fjölflísasamsetningu af stillanlegum LED-ljósum til að breyta þáttum eins og ljósstyrk, litrófi og lýsingartíma til að fá bestu ljósformúluna fyrir hverja verksmiðju og þannig skapa grunninn að stórfelldri framleiðslu.

Rauða og bláa ljósið

Hvað varðar niðurstöður tilrauna, þá sýndi tilraunin að lífmassainnihaldið (þar með talið hæð ofanjarðar plöntunnar, hámarksblaðamál, ferskþyngd og þurrþyngd o.s.frv.) var hærra þegar innihald rauðs ljóss (R) var hærra en innihald blás ljóss (B) (salat R:B = 6:2 og 7:3; spínat R:B = 4:1; graskerplöntur R:B = 7:3; gúrkuplöntur R:B = 7:3), en stilkþvermál og sterk plöntuvísitala voru meiri þegar innihald blás ljóss var hærra en innihald rauðs ljóss. Fyrir lífefnafræðilega vísa er innihald rauðs ljóss sem er hærra en blás ljóss almennt gagnlegt til að auka leysanlegt sykurinnihald í plöntum. Hins vegar, fyrir uppsöfnun VC, leysanlegs próteins, blaðgrænu og karótínóíða í plöntum, er hagstæðara að nota LED lýsingu með hærra innihald blás ljóss en rautt ljós, og innihald malondialdehýðs er einnig tiltölulega lágt við þessar birtuskilyrði.

Þar sem verksmiðjur eru aðallega notaðar til að rækta laufgrænmeti eða iðnaðarfræplöntur, má álykta út frá ofangreindum niðurstöðum að með það í huga að auka uppskeru og gæði sé hentugt að nota LED-flísar með hærra rauðu ljósi en bláu ljósi sem ljósgjafa. Betra hlutfall er R:B = 7:3. Þar að auki á slíkt hlutfall rauðs og blás ljóss í grundvallaratriðum við um alls konar laufgrænmeti eða fræplöntur, og engar sérstakar kröfur eru gerðar fyrir mismunandi plöntur.

Val á rauðum og bláum bylgjulengdum

Við ljóstillífun frásogast ljósorka aðallega í gegnum blaðgrænu a og blaðgrænu b. Myndin hér að neðan sýnir frásogsróf blaðgrænu a og blaðgrænu b, þar sem græna litrófslínan er frásogsróf blaðgrænu a og bláa litrófslínan er frásogsróf blaðgrænu b. Á myndinni má sjá að bæði blaðgræna a og blaðgræna b hafa tvo frásogstoppa, annan í bláa ljóssvæðinu og hinn í rauða ljóssvæðinu. En frásogstopparnir tveir fyrir blaðgrænu a og blaðgrænu b eru örlítið ólíkir. Nákvæmlega sagt eru tvær bylgjulengdir blaðgrænu a 430 nm og 662 nm, talið í sömu röð, og tvær bylgjulengdir blaðgrænu b eru 453 nm og 642 nm, talið í sömu röð. Þessi fjögur bylgjulengdargildi breytast ekki eftir plöntum, þannig að val á rauðum og bláum bylgjulengdum í ljósgjafanum breytist ekki eftir mismunandi plöntutegundum.

Frásogsróf blaðgrænu a og blaðgrænu b

Venjuleg LED-lýsing með breitt litróf má nota sem ljósgjafa í verksmiðjum, svo framarlega sem rauða og bláa ljósið nái yfir tvær bylgjulengdir hámarka blaðgrænu a og blaðgrænu b, það er að segja, bylgjulengdarsvið rauðs ljóss er almennt 620~680 nm, en bylgjulengdarsvið blás ljóss er frá 400 til 480 nm. Hins vegar ætti bylgjulengdarsvið rauðs og blás ljóss ekki að vera of breitt því það sóar ekki aðeins ljósorku heldur getur einnig haft önnur áhrif.

Ef LED ljós úr rauðum, gulum og bláum flísum er notað sem ljósgjafi í verksmiðjunni, ætti hámarksbylgjulengd rauðs ljóss að vera stillt á hámarksbylgjulengd blaðgrænu a, þ.e. við 660 nm, og hámarksbylgjulengd blás ljóss ætti að vera stillt á hámarksbylgjulengd blaðgrænu b, þ.e. við 450 nm.

Hlutverk guls og græns ljóss

Það er viðeigandi þegar hlutfall rauðs, græns og blás ljóss er R:G:B = 6:1:3. Hvað varðar ákvörðun á hámarksbylgjulengd græns ljóss, þar sem það gegnir aðallega stjórnunarhlutverki í vaxtarferli plantna, þarf það aðeins að vera á milli 530 og 550 nm.

Yfirlit

Þessi grein fjallar um val á ljósgæðum í verksmiðjum, bæði frá fræðilegum og hagnýtum sjónarmiðum, þar á meðal val á bylgjulengdarbili rauðs og blás ljóss í LED ljósgjafanum og hlutverk og hlutfall guls og græns ljóss. Í vaxtarferli plantna ætti einnig að íhuga ítarlega sanngjarna samsvörun milli þriggja þátta: ljósstyrks, ljósgæða og birtutíma, og tengsl þeirra við næringarefni, hitastig og rakastig, og CO2 styrk. Fyrir raunverulega framleiðslu, hvort sem þú hyggst nota breiðvirkt eða fjölflögu samsett stillanlegt litróf LED ljós, er hlutfall bylgjulengdanna aðalatriðið, því auk ljósgæða er hægt að stilla aðra þætti í rauntíma meðan á notkun stendur. Þess vegna ætti mikilvægasta atriðið á hönnunarstigi verksmiðjunnar að vera val á ljósgæðum.

Höfundur: Yong Xu

Heimild greinar: Wechat reikningur landbúnaðarverkfræðitækni (gróðurhúsarækt)

Tilvísun: Yong Xu,Ljósgæðavalsstefna í verksmiðjum [J]. Landbúnaðarverkfræðitækni, 2022, 42(4): 22-25.