Вступ

Світло відіграє ключову роль у процесі росту рослин. Це найкраще добриво для сприяння поглинанню рослинного хлорофілу та поглинання різних якостей росту рослин, таких як каротин. Однак рішучий фактор, який визначає ріст рослин, є всебічним фактором, не лише пов'язаним зі світлом, але й нероздільним від конфігурації води, ґрунту та добрив, умов навколишнього середовища та всебічного технічного контролю.

За останні два-три роки були нескінченні звіти про застосування напівпровідникової технології освітлення щодо тривимірних заводів рослин або росту рослин. Але, прочитавши це уважно, завжди є якесь неприємне почуття. Взагалі кажучи, немає реального розуміння того, яку роль має відігравати світло у зростанні рослин.

По -перше, давайте зрозуміємо спектр Сонця, як показано на малюнку 1. Видно, що сонячний спектр - це безперервний спектр, в якому синій та зелений спектр сильніший за червоний спектр, а видимий спектр світла варіюється 380 до 780 нм. Зростання організмів у природі пов'язане з інтенсивністю спектру. Наприклад, більшість рослин у районі поблизу екватора зростають дуже швидко, і в той же час розмір їх зростання порівняно великий. Але висока інтенсивність опромінення сонця не завжди краще, і існує певна ступінь селективності для росту тварин і рослин.

Малюнок 1, характеристики сонячного спектру та його видимого спектру світла

По -друге, друга діаграма спектру з декількох ключових елементів поглинання росту рослини показана на малюнку 2.

Фіг.2, спектри поглинання декількох ауксинів у росту рослин

З рисунку 2 видно, що спектри поглинання світла з декількох ключових ауксинів, які впливають на ріст рослин, значно відрізняються. Тому застосування світлодіодних світильників росту рослин - це не проста справа, але дуже націлена. Тут необхідно ввести поняття двох найважливіших елементів росту фотосинтетичних рослин.

• Хлорофіл

Хлорофіл - одна з найважливіших пігментів, пов'язаних з фотосинтезом. Він існує у всіх організмах, які можуть створити фотосинтез, включаючи зелені рослини, прокаріотичні синьо-зелені водорості (ціанобактерії) та еукаріотичні водорості. Хлорофіл поглинає енергію від світла, яка потім використовується для перетворення вуглекислого газу в вуглеводи.

Хлорофіл В основному поглинає червоне світло, а хлорофіл В переважно поглинає синьо-фіолетове світло, головним чином, щоб відрізнити тіньові рослини від сонячних рослин. Співвідношення хлорофілу B до хлорофілу A із тіньових рослин невелике, тому тіньові рослини можуть сильно використовувати синє світло і адаптуватися до вирощування в тіні. Хлорофіл A-синьо-зелений, а хлорофіл B-жовто-зелений. Існують дві сильні поглинання хлорофілу А та хлорофілу В, одна в червоній області з довжиною хвилі 630-680 нм, а інша в синьо-фіолетовій області з довжиною хвилі 400-460 нм.

• Каротиноїди

Каротиноїди є загальним терміном для класу важливих природних пігментів, які зазвичай зустрічаються в жовтому, помаранчевому або червоному пігментах у тварин, вищих рослин, грибів та водоростей. Поки що виявлено понад 600 природних каротиноїдів.

Світло поглинання каротиноїдів охоплює діапазон OD303 ~ 505 нм, що забезпечує колір їжі та впливає на прийом їжі організму. У водоростях, рослинах та мікроорганізмах його колір покритий хлорофілом і не може з’явитися. У рослинних клітинах каротиноїди виробляли не лише поглинання та перенесення енергії, щоб допомогти фотосинтезу, але й мають функцію захисту клітин від руйнування збудженими одноелектронними молекулами кисню.

Деякі концептуальні непорозуміння

Незалежно від енергозберігаючого ефекту, селективність світла та координація світлого, напівпровідникового освітлення показала великі переваги. Однак від швидкого розвитку останніх двох років ми також побачили багато непорозумінь у проектуванні та застосуванні світла, які в основному відображаються в наступних аспектах.

① так само, як червоні та сині стружки певної довжини хвилі поєднуються у певному співвідношенні, вони можуть бути використані для вирощування рослин, наприклад, співвідношення червоного до синього - 4: 1, 6: 1, 9: 1 і так на.

② Як це біле світло, воно може замінити світло Сонця, наприклад, тривласну трубку білого світла, широко застосовувалося в Японії тощо. Використання цих спектрів має певний вплив на ріст рослин, але ефект є Не так добре, як джерело світла, зроблене світлодіодом.

Наприклад, важливий параметр освітлення досягає певного індексу, наприклад, PPFD перевищує 200 мкмоль · м-2 · S-1. Однак, використовуючи цей індикатор, ви повинні звернути увагу на те, чи це тіньова рослина чи сонячна рослина. Потрібно запитати або знайти точку насичення компенсації світла цих рослин, яка також називається точкою компенсації світла. У фактичних застосуванні саджанці часто спалюють або висоляються. Тому конструкція цього параметра повинна бути розроблена відповідно до видів рослин, середовища росту та умов.

Щодо першого аспекту, як введено у вступі, спектр, необхідний для росту рослин, повинен бути безперервним спектром з певною шириною розподілу. Очевидно, невідповідно використовувати джерело світла, виготовлене з двох специфічних мікросхем довжини хвилі червоного та синього з дуже вузьким спектром (як показано на малюнку 3 (а)). В експериментах було встановлено, що рослини, як правило, жовтуваті, стебла листя дуже легкі, а стебла листя дуже тонкі.

Для флуоресцентних труб з трьома первинними кольорами, які зазвичай використовуються в попередні роки, хоча білі синтезовані, червоні, зелені та сині спектри відокремлені (як показано на малюнку 3 (б)), а ширина спектру дуже вузька. Спектральна інтенсивність наступної безперервної частини є відносно слабкою, а потужність все ще відносно велика порівняно з світлодіодами, 1,5 - 3 перевищує споживання енергії. Тому ефект використання не такий хороший, як світлодіодні світильники.

Малюнок 3, світлодіодне світлодіодне світлодіодне світлодіодне світлодіодне світло і триповерховий флуоресцентний спектр світла

PPFD - це легка щільність потоку квантового потоку, яка стосується ефективної щільності потоку світла у фотосинтезі, що представляє загальну кількість світла, що падають на стеблах листя рослини в діапазоні довжин хвиль від 400 до 700 нм на одиницю часу та одиничної площі . Його одиниця-μe · M-2 · S-1 (мкмоль · м-2 · S-1). Фотосинтетично активне випромінювання (PAR) відноситься до загальної сонячної випромінювання з довжиною хвилі в діапазоні від 400 до 700 нм. Це може бути виражено або світлим квантом, або променистою енергією.

У минулому інтенсивність світла, відбита ілюмінометром, була яскравістю, але спектр росту рослин змінюється через висоту світильника з рослини, покриття світла та чи може світло проходити через листя. Тому не точно використовувати PAR як показник інтенсивності світла у дослідженні фотосинтезу.

Як правило, механізм фотосинтезу може бути ініційований, коли PPFD рослини, що любить сонце, більший за 50 мкмоль · м-2 · S-1, тоді як PPFD тінистої рослини потребує лише 20 мкмоль · м-2 · S-1 . Тому, купуючи світлодіодні світильники, ви можете вибрати кількість світлодіодних світильників на основі цього еталонного значення та типу рослин, які ви саджаєте. Наприклад, якщо PPFD одного світлодіодного LGHT становить 20 мкмоль · м-2 · S-1, для вирощування сонячних рослин потрібно більше 3 світлодіодних рослин.

Кілька дизайнерських рішень напівпровідникового освітлення

Напівпровідникове освітлення використовується для росту або посадки рослин, і існує два основні еталонні методи.

• В даний час в Китаї модель посадки в приміщенні дуже гаряча. Ця модель має кілька характеристик:

X
② Дизайн світлодіодних світильників повинно враховувати безперервність та цілісність спектру;
Необхідно ефективно контролювати час освітлення та інтенсивність освітлення, наприклад, дозволити рослинам відпочивати протягом декількох годин, інтенсивність опромінення недостатньо або занадто сильна тощо;
④ Весь процес повинен імітувати умови, необхідні фактичним оптимальним середовищем росту рослин на відкритому повітрі, такими як вологість, температура та концентрація СО2.

• Режим посадки на відкритому повітрі з хорошим на відкритому повітрі оснащення парникових парникових. Характеристики цієї моделі:

① Роль світлодіодних вогнів - доповнення світла. Один полягає в підвищенні інтенсивності світла в синіх та червоних ділянках під опроміненням сонячного світла протягом дня для сприяння фотосинтезу рослин, а другий - компенсувати, коли вночі немає сонячного світла для сприяння темпу росту рослин
② Додаткове світло повинно враховувати, на якій стадії росту є рослина, наприклад, період розсади або цвітіння та період плодоношення.

Тому конструкція світлодіодних світильників рослини повинна спочатку мати два основні режими дизайну, а саме 24 -годинне освітлення (в приміщенні) та освітлення добавок для росту рослин (на відкритому повітрі). Для вирощування рослин у приміщенні дизайн світлодіодних світильників повинен враховувати три аспекти, як показано на малюнку 4. Неможливо упакувати мікросхеми з трьома основними кольорами певною пропорцією.

Малюнок 4, ідея дизайну використання підсилювальних ліхтарів у приміщенні для 24 -годинного освітлення

Наприклад, для спектру на стадії розплідника, враховуючи, що йому потрібно зміцнити ріст коренів і стебла, зміцнити розгалуження листя, а джерело світла використовується в приміщенні, спектр може бути розроблений, як показано на малюнку 5.

Малюнок 5, спектральні структури, придатні для світлодіодного дитячого періоду

Для дизайну другого типу світлодіодного світла він в основному спрямований на проектне рішення доповнення світла для сприяння посадці в основі зовнішньої теплиці. Ідея дизайну показана на малюнку 6.

Малюнок 6, дизайнерські ідеї світильників на свіжому повітрі 

Автор припускає, що більше насаджувальних компаній приймають другий варіант використання світлодіодних світильників для сприяння росту рослин.

Перш за все, вирощування парникових оранжень Китаю має десятиліття велику кількість та широкий спектр досвіду, як на Півдні, так і на Півночі. Він має гарну основу технології вирощування парникових та забезпечує велику кількість свіжих фруктів та овочів на ринку навколишніх міст. Особливо в галузі висадки ґрунту та води та добрив були зроблені багаті результати досліджень.

По -друге, такий вид додаткового світла може значно зменшити непотрібне споживання енергії, і в той же час може ефективно збільшити вихід фруктів та овочів. Крім того, величезна географічна область Китаю дуже зручна для просування.

Як наукове дослідження світлодіодного освітлення рослин, він також забезпечує для нього більш широку експериментальну базу. Фіг.

Малюнок 7, свого роду світлодіод

Малюнок 8, спектр свого роду світлодіодного вирощування

Відповідно до вищезазначених дизайнерських ідей, дослідницька група провела низку експериментів, а експериментальні результати є дуже значущими. Наприклад, для вирощування світла під час розплідника, оригінальна лампа, що використовується, - це люмінесцентна лампа з потужністю 32 Вт та дитячим циклом 40 днів. Ми пропонуємо світлодіодне світло 12 Вт, яке скорочує цикл розсади до 30 днів, ефективно знижує вплив температури світильників у семінарі розсади та економить споживання енергії кондиціонера. Товщина, довжина та колір розсади кращі, ніж початковий розчин для підйому розсади. Для розсади загальних овочів також були отримані хороші висновки перевірки, які узагальнені в наступній таблиці.

Серед них додаткова група світла PPFD: 70-80 мкмоль · м-2 · S-1 та співвідношення червоно-синього: 0,6-0,7. Діапазон денного значення PPFD природної групи становив 40 ~ 800 мкмоль · м-2 · S-1, а співвідношення червоного до синього-0,6 ~ 1,2. Видно, що вищезазначені показники кращі, ніж показники, вирощені в природно.

Висновок

Ця стаття представляє останні розробки у застосуванні світлодіодних світильників у вирощуванні рослин і вказує на деякі непорозуміння у застосуванні світлодіодного світла у вирощуванні рослин. Нарешті, вводяться технічні ідеї та схеми розвитку світлодіодних світильників, що використовуються для вирощування рослин. Слід зазначити, що також є деякі фактори, які необхідно враховувати при встановленні та використанні світла, наприклад, відстань між світлом і рослиною, діапазон опромінення лампи та як застосувати світло Звичайна вода, добрива та ґрунт.

Автор: Yi Wang та ін. Джерело: CNKI