Pangarang: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, jsb. Sumber Média：Téhnologi Rékayasa Tatanén (hortikultura rumah kaca)

Pabrik ieu ngagabungkeun industri modéren, biotéhnologi, hidroponik nutrisi, sareng téknologi informasi pikeun ngalaksanakeun kontrol faktor lingkungan anu presisi tinggi di fasilitas éta. Pabrik ieu katutup sapinuhna, gaduh sarat anu handap pikeun lingkungan sakurilingna, ngirangan waktos panén pepelakan, ngahémat cai sareng pupuk, sareng kalayan kaunggulan produksi non-péstisida sareng henteu miceun runtah, efisiensi panggunaan lahan unit nyaéta 40 dugi ka 108 kali tibatan produksi lapangan terbuka. Di antarana, sumber cahaya jieunan anu cerdas sareng pangaturan lingkungan cahayana maénkeun peran anu penting dina efisiensi produksina.

Salaku faktor lingkungan fisik anu penting, cahaya maénkeun peran konci dina ngatur kamekaran pepelakan sareng métabolisme bahan. "Salah sahiji fitur utama pabrik nyaéta sumber cahaya jieunan anu lengkep sareng réalisasi pangaturan lingkungan cahaya anu cerdas" parantos janten konsensus umum dina industri ieu.

Kabutuhan tutuwuhan kana cahaya

Cahaya mangrupikeun hiji-hijina sumber énergi pikeun fotosintésis tutuwuhan. Inténsitas cahaya, kualitas cahaya (spéktrum) sareng parobahan cahaya sacara périodik gaduh dampak anu ageung kana kamekaran sareng kamekaran pepelakan, diantarana inténsitas cahaya gaduh dampak anu paling ageung kana fotosintésis pepelakan.

■ Intensitas cahaya

Intensitas cahaya tiasa ngarobih morfologi pepelakan, sapertos kembangan, panjang ruas, ketebalan gagang, sareng ukuran sareng ketebalan daun. Sarat pepelakan pikeun inténsitas cahaya tiasa dibagi kana pepelakan anu resep cahaya, resep cahaya sedeng, sareng tahan cahaya rendah. Sayuran biasana mangrupikeun pepelakan anu resep cahaya, sareng titik kompensasi cahaya sareng titik saturasi cahaya relatif luhur. Di pabrik pabrik cahaya jieunan, sarat pepelakan anu relevan pikeun inténsitas cahaya mangrupikeun dasar anu penting pikeun milih sumber cahaya jieunan. Ngartos sarat cahaya pepelakan anu béda-béda penting pikeun ngarancang sumber cahaya jieunan, Penting pisan pikeun ningkatkeun kinerja produksi sistem.

■ Kualitas cahaya

Distribusi kualitas cahaya (spektral) ogé gaduh pangaruh anu penting kana fotosintésis sareng morfogenesis pepelakan (Gambar 1). Cahaya mangrupikeun bagian tina radiasi, sareng radiasi mangrupikeun gelombang éléktromagnétik. Gelombang éléktromagnétik gaduh karakteristik gelombang sareng karakteristik kuantum (partikel). Kuantum cahaya disebut foton dina widang hortikultura. Radiasi kalayan rentang panjang gelombang 300 ~ 800 nm disebut radiasi aktif sacara fisiologis pepelakan; sareng radiasi kalayan rentang panjang gelombang 400 ~ 700 nm disebut radiasi aktif sacara fotosintésis (PAR) pepelakan.

Klorofil sareng karoten nyaéta dua pigmén anu paling penting dina fotosintésis tutuwuhan. Gambar 2 nunjukkeun spéktrum panyerepan spéktral tina unggal pigmén fotosintésis, dimana spéktrum panyerepan klorofil dipusatkeun dina pita beureum sareng biru. Sistem cahaya dumasar kana kabutuhan spéktral pepelakan pikeun nambihan cahaya sacara jieunan, supados tiasa ngamajukeun fotosintésis pepelakan.

■ fotoperiode
Hubungan antara fotosintésis sareng fotomorfogenesis pepelakan sareng panjang dinten (atanapi waktos fotoperioditas) disebut fotoperioditas pepelakan. Fotoperioditas raket patalina sareng jam cahaya, anu nujul kana waktos pepelakan disinari ku cahaya. Tutuwuhan anu béda-béda meryogikeun sajumlah jam cahaya pikeun ngalengkepan fotoperioditas supados mekar sareng ngahasilkeun buah. Numutkeun kana fotoperioditas anu béda-béda, éta tiasa dibagi kana pepelakan dinten panjang, sapertos kol, jsb., anu meryogikeun langkung ti 12-14 jam jam cahaya dina tahap pertumbuhanana; pepelakan dinten pondok, sapertos bawang, kacang kedelai, jsb., meryogikeun kirang ti 12-14 jam jam cahaya; pepelakan panonpoé sedeng, sapertos bonténg, tomat, cabé, jsb., tiasa mekar sareng ngahasilkeun buah dina sinar panonpoé anu langkung lami atanapi langkung pondok.
Di antara tilu unsur lingkungan, inténsitas cahaya mangrupikeun dasar anu penting pikeun milih sumber cahaya jieunan. Ayeuna, aya seueur cara pikeun ngébréhkeun inténsitas cahaya, utamina kalebet tilu ieu.
（1）Kacaangan nujul kana kapadetan permukaan fluks cahaya (fluks cahaya per unit area) anu ditampi dina bidang anu disinari, dina lux (lx).

（2）Radiasi aktif fotosintésis, PAR, Unit：W/m²。

（3）Kapadatan fluks foton anu efektif sacara fotosintésis PPFD atanapi PPF nyaéta jumlah radiasi anu efektif sacara fotosintésis anu ngahontal atanapi nembus unit waktos sareng unit lega, unit：μmol/(m²·s)。Utamana nujul kana inténsitas cahaya 400~700nm anu aya hubunganana langsung sareng fotosintésis. Éta ogé mangrupikeun indikator inténsitas cahaya anu paling umum dianggo dina widang produksi pepelakan.

Analisis sumber cahaya tina sistem cahaya tambahan has
Suplemén cahaya jieunan nyaéta pikeun ningkatkeun inténsitas cahaya di daérah target atanapi manjangkeun waktos cahaya ku cara masang sistem lampu tambahan pikeun minuhan paménta cahaya pepelakan. Sacara umum, sistem lampu tambahan ngawengku peralatan lampu tambahan, sirkuit sareng sistem kontrolna. Sumber cahaya tambahan utamina ngawengku sababaraha jinis umum sapertos lampu pijar, lampu fluoresensi, lampu halida logam, lampu natrium tekanan tinggi sareng LED. Kusabab efisiensi listrik sareng optik anu handap tina lampu pijar, efisiensi énergi fotosintétik anu handap sareng kakurangan sanésna, éta parantos dihapus ku pasar, janten tulisan ieu henteu ngadamel analisis anu lengkep.

■ Lampu fluoresensi
Lampu fluoresensi kagolong kana jinis lampu pelepasan gas tekanan rendah. Tabung kaca dieusi ku uap raksa atanapi gas inert, sareng témbok jero tabung dilapis ku bubuk fluoresensi. Warna cahaya rupa-rupa gumantung kana bahan fluoresensi anu dilapis dina tabung. Lampu fluoresensi gaduh kinerja spéktral anu saé, efisiensi cahaya anu luhur, daya rendah, umur anu langkung lami (12000 jam) dibandingkeun sareng lampu pijar, sareng biaya anu relatif murah. Kusabab lampu fluoresensi sorangan ngaluarkeun panas anu langkung sakedik, éta tiasa caket kana pepelakan pikeun cahaya sareng cocog pikeun budidaya tilu diménsi. Nanging, tata letak spéktral lampu fluoresensi henteu masuk akal. Métode anu paling umum di dunya nyaéta nambihan reflektor pikeun maksimalkeun komponén sumber cahaya anu efektif tina pepelakan di daérah budidaya. Perusahaan adv-agri Jepang ogé parantos ngembangkeun jinis anyar sumber cahaya tambahan HEFL. HEFL sabenerna kagolong kana kategori lampu fluoresensi. Éta mangrupikeun istilah umum pikeun lampu fluoresensi katoda tiis (CCFL) sareng lampu fluoresensi éléktroda éksternal (EEFL), sareng mangrupikeun lampu fluoresensi éléktroda campuran. Tabung HEFL téh ipis pisan, diaméterna ngan sakitar 4mm, sarta panjangna bisa disaluyukeun ti 450mm nepi ka 1200mm luyu jeung kabutuhan budidaya. Éta mangrupa vérsi anu leuwih alus tina lampu fluoresensi konvensional.

■ Lampu halida logam
Lampu halida logam nyaéta lampu debit inténsitas tinggi anu tiasa ngarangsang unsur-unsur anu béda pikeun ngahasilkeun panjang gelombang anu béda-béda ku cara nambihan rupa-rupa halida logam (timah bromida, natrium iodida, jsb.) dina tabung debit dumasar kana lampu raksa tekanan tinggi. Lampu halogen gaduh efisiensi cahaya anu luhur, kakuatan anu luhur, warna cahaya anu saé, umur panjang, sareng spéktrum anu ageung. Nanging, kusabab efisiensi cahaya langkung handap tibatan lampu natrium tekanan tinggi, sareng umurna langkung pondok tibatan lampu natrium tekanan tinggi, ayeuna ngan ukur dianggo di sababaraha pabrik.

■ Lampu natrium tekanan tinggi
Lampu natrium tekanan tinggi kaasup kana jinis lampu pelepasan gas tekanan tinggi. Lampu natrium tekanan tinggi nyaéta lampu efisiensi tinggi dimana uap natrium tekanan tinggi dieusi dina tabung pelepasan, sareng sajumlah leutik xenon (Xe) sareng halida logam raksa ditambahkeun. Kusabab lampu natrium tekanan tinggi gaduh efisiensi konversi éléktro-optik anu luhur kalayan biaya manufaktur anu langkung handap, lampu natrium tekanan tinggi ayeuna paling seueur dianggo dina aplikasi cahaya tambahan dina fasilitas pertanian. Nanging, kusabab kakurangan efisiensi fotosintésis anu handap dina spéktrumna, aranjeunna gaduh kakurangan efisiensi énergi anu handap. Di sisi anu sanés, komponén spéktral anu dipancarkeun ku lampu natrium tekanan tinggi utamina dikonsentrasikeun dina pita cahaya konéng-oranyeu, anu kakurangan spéktrum beureum sareng biru anu diperyogikeun pikeun kamekaran pepelakan.

■ Dioda pancar cahaya
Salaku generasi anyar sumber cahaya, dioda pemancar cahaya (LED) ngagaduhan seueur kaunggulan sapertos efisiensi konversi éléktro-optik anu langkung luhur, spéktrum anu tiasa disaluyukeun, sareng efisiensi fotosintésis anu luhur. LED tiasa ngaluarkeun cahaya monokromatik anu diperyogikeun pikeun kamekaran pepelakan. Dibandingkeun sareng lampu fluoresensi biasa sareng sumber cahaya tambahan anu sanés, LED ngagaduhan kaunggulan pikeun ngahémat énergi, ngajaga lingkungan, umur panjang, cahaya monokromatik, sumber cahaya tiis sareng saterasna. Kalayan paningkatan efisiensi éléktro-optik LED sareng pangurangan biaya anu disababkeun ku pangaruh skala, sistem lampu tanam LED bakal janten alat utama pikeun nambihan cahaya di fasilitas pertanian. Hasilna, lampu tanam LED parantos diterapkeun di langkung ti 99,9% pabrik.

Ngaliwatan babandingan, ciri-ciri sumber cahaya tambahan anu béda-béda tiasa kahartos kalayan jelas, sapertos anu dipidangkeun dina Tabel 1.

Alat lampu sélulér
Inténsitas cahaya raket patalina jeung kamekaran pepelakan. Budidaya tilu diménsi sering dipaké di pabrik-pabrik pepelakan. Nanging, kusabab watesan struktur rak budidaya, distribusi cahaya sareng suhu anu henteu rata antara rak bakal mangaruhan hasil panén sareng periode panén moal sinkron. Hiji perusahaan di Beijing parantos suksés ngembangkeun alat suplemén lampu ngangkat manual (lampu HPS sareng lampu tumuwuh LED) dina taun 2010. Prinsipna nyaéta muterkeun aci panggerak sareng winder anu dipasang dina éta ku cara ngocok gagang pikeun muterkeun gulungan pilem leutik pikeun ngahontal tujuan narik sareng ngaleupaskeun tali kawat. Tali kawat lampu tumuwuh disambungkeun kana roda lilitan lift ngaliwatan sababaraha sét roda malik, supados ngahontal pangaruh nyaluyukeun jangkungna lampu tumuwuh. Dina taun 2017, perusahaan anu kasebat di luhur ngarancang sareng ngembangkeun alat suplemén lampu mobile énggal, anu tiasa sacara otomatis nyaluyukeun jangkungna suplemén lampu sacara real time numutkeun kabutuhan kamekaran pepelakan. Alat panyesuaian ayeuna dipasang dina rak budidaya tilu diménsi jinis ngangkat sumber cahaya 3-lapisan. Lapisan luhur alat ieu tingkatna kalawan kaayaan cahaya anu pangsaéna, janten dilengkepan ku lampu natrium tekanan tinggi; lapisan tengah sareng lapisan handap dilengkepan ku lampu tanam LED sareng sistem pangaturan angkat. Éta tiasa sacara otomatis nyaluyukeun jangkungna lampu tanam pikeun nyayogikeun lingkungan cahaya anu cocog pikeun pepelakan.

Dibandingkeun sareng alat suplemén lampu mobile anu dirancang pikeun budidaya tilu diménsi, Walanda parantos ngembangkeun alat suplemén lampu tumuwuh LED anu tiasa dipindahkeun sacara horizontal. Pikeun nyingkahan pangaruh kalangkang lampu tumuwuh kana kamekaran pepelakan dina panonpoé, sistem lampu tumuwuh tiasa didorong ka dua sisi braket ngalangkungan slide teleskopik dina arah horizontal, supados panonpoé kakeunaan pinuh ku pepelakan; dina dinten mendung sareng hujan tanpa sinar panonpoé, Dorong sistem lampu tumuwuh ka tengah braket pikeun ngajantenkeun lampu sistem lampu tumuwuh rata ngeusian pepelakan; pindahkeun sistem lampu tumuwuh sacara horizontal ngalangkungan slide dina braket, hindari sering dibongkar sareng dicabut sistem lampu tumuwuh, sareng ngirangan inténsitas tanaga kerja karyawan, sahingga sacara efektif ningkatkeun efisiensi padamelan.

Ideu desain sistem lampu tumuwuh has
Teu hésé ningali tina desain alat tambahan lampu mobile yén desain sistem lampu tambahan pabrik biasana nganggap inténsitas cahaya, kualitas cahaya sareng parameter fotoperiode tina période pertumbuhan pepelakan anu béda salaku eusi inti desain, ngandelkeun sistem kontrol calakan pikeun diimplementasikeun, ngahontal tujuan pamungkas nyaéta ngahémat énergi sareng ngahasilkeun anu luhur.

Ayeuna, desain sareng konstruksi cahaya tambahan pikeun sayuran daun laun-laun parantos dewasa. Salaku conto, sayuran daun tiasa dibagi kana opat tahapan: tahap bibit, pertengahan kamekaran, telat kamekaran, sareng tahap akhir; sayuran buah tiasa dibagi kana tahap bibit, tahap kamekaran vegetatif, tahap kembangan, sareng tahap panén. Tina atribut inténsitas cahaya tambahan, inténsitas cahaya dina tahap bibit kedah rada handap, dina 60 ~ 200 μmol / (m²·s), teras laun-laun ningkat. Sayuran daun tiasa ngahontal dugi ka 100 ~ 200 μmol / (m²·s), sareng sayuran buah tiasa ngahontal 300 ~ 500 μmol / (m²·s) pikeun mastikeun sarat inténsitas cahaya tina fotosintésis pepelakan dina unggal période kamekaran sareng minuhan kabutuhan hasil anu luhur; Dina hal kualitas cahaya, babandingan beureum ka biru penting pisan. Dina raraga ningkatkeun kualitas bibit sareng nyegah kamekaran anu kaleuleuwihi dina tahap bibit, babandingan beureum ka biru umumna disetel dina tingkat anu handap [(1 ~ 2): 1], teras laun-laun dikirangan pikeun minuhan kabutuhan morfologi cahaya pepelakan. Babandingan beureum jeung biru jeung sayuran daun bisa diatur jadi (3~6):1. Pikeun fotoperiode, sarua jeung inténsitas cahaya, éta kudu némbongkeun tren anu ningkat kalawan manjangna periode tumuwuh, sangkan sayuran daun miboga leuwih loba waktu fotosintésis pikeun fotosintésis. Desain suplemen cahaya pikeun buah jeung sayuran bakal leuwih rumit. Salian ti hukum dasar anu disebutkeun di luhur, urang kudu fokus kana setélan fotoperiode salila periode kembangan, sarta kembangan jeung buahna sayuran kudu dipromosikeun, sangkan teu jadi bumerang.

Perlu disebatkeun yén formula cahaya kedah ngalebetkeun perlakuan ahir pikeun setélan lingkungan cahaya. Salaku conto, suplementasi cahaya anu terus-terusan tiasa ningkatkeun hasil sareng kualitas bibit sayuran berdaun hidroponik, atanapi nganggo perlakuan UV pikeun ningkatkeun kualitas nutrisi kecambah sareng sayuran berdaun (utamina Daun wungu sareng salada daun beureum) sacara signifikan.

Salian ti ngaoptimalkeun suplementasi cahaya pikeun pepelakan anu dipilih, sistem kontrol sumber cahaya tina sababaraha pabrik pepelakan lampu jieunan ogé parantos berkembang pesat dina sababaraha taun terakhir. Sistem kontrol ieu umumna dumasar kana struktur B/S. Kontrol jarak jauh sareng kontrol otomatis faktor lingkungan sapertos suhu, kalembaban, cahaya, sareng konsentrasi CO2 salami kamekaran pepelakan diwujudkeun ngalangkungan WIFI, sareng dina waktos anu sami, metode produksi anu henteu diwatesan ku kaayaan éksternal diwujudkeun. Sistem lampu tambahan anu cerdas sapertos kieu nganggo lampu tanam LED salaku sumber cahaya tambahan, digabungkeun sareng sistem kontrol cerdas jarak jauh, tiasa nyumponan kabutuhan iluminasi panjang gelombang pepelakan, khususna cocog pikeun lingkungan budidaya pepelakan anu dikontrol cahaya, sareng tiasa nyumponan paménta pasar.

Panutup
Pabrik tutuwuhan dianggap salaku cara anu penting pikeun ngarengsekeun masalah sumber daya dunya, populasi sareng lingkungan dina abad ka-21, sareng cara anu penting pikeun ngahontal swasembada pangan dina proyék téknologi tinggi ka hareup. Salaku jinis metode produksi tatanén anu énggal, pabrik tutuwuhan masih dina tahap diajar sareng kamekaran, sareng langkung seueur perhatian sareng panalungtikan anu diperyogikeun. Artikel ieu ngajelaskeun ciri sareng kaunggulan metode pencahayaan tambahan umum di pabrik tutuwuhan, sareng ngenalkeun ideu desain sistem pencahayaan tambahan pepelakan anu khas. Henteu hésé mendakanana ngalangkungan babandingan, pikeun nungkulan cahaya anu handap anu disababkeun ku cuaca parah sapertos mendung sareng kabut anu terus-terusan sareng pikeun mastikeun produksi pepelakan fasilitas anu luhur sareng stabil, peralatan sumber cahaya LED Grow paling saluyu sareng tren pamekaran ayeuna.

Arah pangwangunan pabrik ka hareup kedah fokus kana sensor presisi tinggi sareng murah anu énggal, sistem alat lampu spéktrum anu tiasa dikontrol jarak jauh sareng tiasa disaluyukeun, sareng sistem kontrol ahli. Dina waktos anu sami, pabrik pabrik ka hareup bakal teras ngembangkeun ka arah anu murah, cerdas, sareng adaptasi mandiri. Panggunaan sareng popularisasi sumber lampu tanam LED nyayogikeun jaminan pikeun kontrol lingkungan presisi tinggi pikeun pabrik pabrik. Pangaturan lingkungan lampu LED mangrupikeun prosés anu rumit anu ngalibatkeun pangaturan komprehensif ngeunaan kualitas cahaya, inténsitas cahaya, sareng fotoperiode. Para ahli sareng sarjana anu relevan kedah ngalaksanakeun panalungtikan anu jero, ngamajukeun lampu tambahan LED di pabrik pabrik lampu jieunan.