Panulis: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, jsb.Sumber Média: Téknologi Téknik Pertanian (hortikultura rumah kaca)

Pabrik pabrik ngagabungkeun industri modéren, biotéhnologi, hidroponik gizi sareng téknologi inpormasi pikeun ngalaksanakeun kadali precision tinggi faktor lingkungan di fasilitas éta.Ieu pinuh enclosed, boga syarat low on lingkungan sabudeureun, shortens periode panén tutuwuhan, ngahemat cai jeung pupuk, sarta kalawan kaunggulan produksi non-péstisida jeung euweuh ngurangan runtah, unit efisiensi pamakéan lahan téh 40 nepi ka 108 kali eta. produksi lapangan terbuka.Di antarana, sumber cahaya jieunan calakan sarta pangaturan lingkungan lampu na maénkeun peran decisive dina efisiensi produksi na.

Salaku faktor lingkungan fisik anu penting, cahaya maénkeun peran konci dina ngatur pertumbuhan pepelakan sareng métabolisme bahan."Salah sahiji fitur utama pabrik tutuwuhan téh sumber lampu jieunan pinuh sarta realisasi pangaturan calakan lingkungan lampu" geus jadi konsensus umum di industri.

Kabutuhan tutuwuhan pikeun cahaya

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

■ Inténsitas cahaya

Inténsitas cahaya tiasa ngarobah morfologi pepelakan, sapertos kembangan, panjang ruas, ketebalan batang, sareng ukuran sareng kandel daun.Sarat tutuwuhan pikeun inténsitas cahaya bisa dibagi kana lampu-asih, sedeng-cahaya-asih, jeung low-cahaya-toleran tutuwuhan.Sayuran lolobana tutuwuhan anu mikanyaah lampu, sarta titik santunan cahaya maranéhanana sarta titik jenuh lampu relatif luhur.Di pabrik pabrik lampu jieunan, sarat relevan pepelakan pikeun inténsitas cahaya mangrupakeun dasar penting pikeun milih sumber cahaya jieunan.Ngarti kana sarat lampu tutuwuhan béda penting pikeun ngarancang sumber cahaya jieunan, Ieu pisan diperlukeun pikeun ngaronjatkeun kinerja produksi sistem.

■ Kualitas cahayana

Sebaran kualitas cahaya (spektral) ogé boga pangaruh penting dina fotosintésis jeung morfogenesis tutuwuhan (Gambar 1).Cahaya mangrupikeun bagian tina radiasi, sareng radiasi mangrupikeun gelombang éléktromagnétik.Gelombang éléktromagnétik miboga ciri gelombang jeung ciri kuantum (partikel).Kuantum cahaya disebut foton dina widang hortikultura.Radiasi ku rentang panjang gelombang 300 ~ 800nm ​​disebut physiologically aktif radiasi tutuwuhan;jeung radiasi kalayan rentang panjang gelombang 400 ~ 700nm disebut photosynthetically active radiation (PAR) tutuwuhan.

Klorofil sareng karoten mangrupikeun dua pigmén anu paling penting dina fotosintésis tutuwuhan.Gambar 2 nembongkeun spéktrum nyerep spéktral unggal pigmén fotosintétik, nu spéktrum nyerep klorofil konséntrasi dina pita beureum jeung biru.Sistem pencahyaan dumasar kana kabutuhan spéktral pepelakan pikeun nambihan cahaya sacara artifisial, pikeun ngamajukeun fotosintésis pepelakan.

■ photoperiode
Hubungan antara fotosintésis jeung fotomorfogenesis tutuwuhan jeung panjang poé (atawa waktu fotoperiode) disebut photoperiodity tutuwuhan.Photoperiodity raket patalina jeung jam cahaya, nu nujul kana waktu pamotongan disinar ku cahaya.Pepelakan anu béda-béda butuh sababaraha jam cahaya pikeun ngalengkepan fotopériode mekar sareng ngahasilkeun buah.Nurutkeun kana photoperiods béda, éta bisa dibagi kana pepelakan lila-dinten, kayaning kol, jsb, nu merlukeun leuwih ti 12-14h jam lampu dina tahap nu tangtu tumuwuhna;pepelakan pondok-poé, kayaning bawang, Kacang Kedelai, jsb, merlukeun kirang ti 12-14h jam Panerangan;pepelakan sedeng-panonpoé, kayaning cucumbers, tomat, peppers, jsb, bisa mekar tur ngahasilkeun buah dina cahya panonpoé panjang atawa pondok.
Di antara tilu unsur lingkungan, inténsitas cahaya mangrupikeun dasar anu penting pikeun milih sumber cahaya jieunan.Ayeuna, aya seueur cara pikeun nganyatakeun inténsitas cahaya, utamina kalebet tilu di handap ieu.
（1）Katerangan nujul kana kapadetan permukaan fluks bercahaya (fluks bercahaya per unit luas) anu ditampi dina pesawat bercahya, dina lux (lx).

(2) Radiasi aktif sacara fotosintétik, PAR, Unit: W/m².

（3） Densitas fluks foton anu efektif sacara fotosintétik PPFD atanapi PPF nyaéta jumlah radiasi anu efektif sacara fotosintétik anu ngahontal atanapi ngalangkungan unit waktos sareng unit aréa, unit: μmol/(m²·s). langsung patali jeung fotosintésis.Éta ogé indikator inténsitas cahaya anu paling sering dianggo dina widang produksi pepelakan.

Analisis sumber cahaya tina sistem lampu tambahan has
Suplemén lampu jieunan nyaéta pikeun ningkatkeun inténsitas cahaya di daérah target atanapi manjangkeun waktos cahaya ku cara masang sistem lampu suplement pikeun nyumponan paménta cahaya pepelakan.Sacara umum, sistem lampu suplemén kalebet peralatan lampu tambahan, sirkuit sareng sistem kontrolna.Sumber cahaya tambahan utamana ngawengku sababaraha jenis umum kayaning lampu pijar, lampu fluoresensi, lampu halida logam, lampu natrium tekanan tinggi na LEDs.Kusabab efisiensi listrik sareng optik rendah tina lampu pijar, efisiensi énergi fotosintétik rendah sareng kakurangan sanésna, éta parantos dileungitkeun ku pasar, janten tulisan ieu henteu ngadamel analisa anu lengkep.

■ lampu fluoresensi
Lampu fluoresensi kalebet jinis lampu pelepasan gas tekanan rendah.Tabung kaca ieu ngeusi uap raksa atawa gas inert, sarta témbok jero tube ieu coated jeung bubuk fluoresensi.Warna lampu beda-beda jeung bahan fluoresensi coated dina tabung.Lampu fluoresensi boga kinerja spéktral alus, efisiensi luminous tinggi, kakuatan low, hirup leuwih panjang (12000h) dibandingkeun jeung lampu Pijer, sarta ongkos rélatif low.Kusabab lampu fluoresensi sorangan emits kirang panas, éta bisa deukeut jeung tutuwuhan pikeun cahaya tur cocog pikeun budidaya tilu diménsi.Tapi, perenah spéktral lampu fluoresensi teu munasabah.Metodeu anu paling umum di dunya nyaéta nambihan pemantul pikeun maksimalkeun komponén sumber cahaya anu efektif tina pepelakan di daérah budidaya.Perusahaan adv-agri Jepang ogé parantos ngembangkeun jinis sumber lampu tambahan HEFL anyar.HEFL saleresna kalebet kana kategori lampu fluoresensi.Ieu mangrupikeun istilah umum pikeun lampu fluoresensi katoda tiis (CCFL) sareng lampu fluoresensi éléktroda éksternal (EEFL), sareng mangrupikeun lampu fluoresensi éléktroda campuran.The HEFL tube pisan ipis, kalayan diaméter ngan ngeunaan 4mm, sarta panjangna bisa disaluyukeun tina 450mm mun 1200mm nurutkeun kaperluan budidaya.Ieu pérsi ningkat tina lampu fluoresensi konvensional.

■ Lampu halida logam
Lampu halida logam nyaéta lampu ngaleupaskeun inténsitas tinggi anu tiasa ngagumbirakeun unsur-unsur anu béda pikeun ngahasilkeun panjang gelombang anu béda-béda ku cara nambihan rupa-rupa halida logam (timah bromida, natrium iodida, sareng sajabana) dina tabung pelepasan dumasar kana lampu raksa tekanan tinggi.Lampu halogén boga efisiensi luminous tinggi, kakuatan tinggi, warna lampu alus, umur panjang, sarta spéktrum badag.Nanging, kusabab efisiensi bercahya langkung handap tina lampu natrium tekanan tinggi, sareng umurna langkung pondok tibatan lampu natrium tekanan tinggi, ayeuna ngan ukur dianggo di sababaraha pabrik pabrik.

■ lampu natrium tekanan tinggi
Lampu natrium tekanan tinggi kalebet jinis lampu pelepasan gas tekanan tinggi.Lampu natrium tekanan tinggi mangrupikeun lampu efisiensi tinggi dimana uap natrium tekanan tinggi dieusi dina tabung pelepasan, sareng sajumlah leutik xenon (Xe) sareng halida logam raksa ditambah.Kusabab lampu natrium tekanan tinggi gaduh efisiensi konversi elektro-optik anu luhur sareng biaya produksi anu langkung handap, lampu natrium tekanan tinggi ayeuna paling seueur dianggo dina aplikasi lampu tambahan dina fasilitas pertanian.Nanging, kusabab kakurangan efisiensi fotosintétik rendah dina spéktrumna, aranjeunna gaduh kakurangan efisiensi énergi anu rendah.Di sisi anu sanés, komponén spéktral anu dipancarkeun ku lampu natrium tekanan tinggi utamina konsentrasi dina pita lampu konéng-oranyeu, anu henteu ngagaduhan spéktra beureum sareng biru anu dipikabutuh pikeun kamekaran pepelakan.

■ Light emitting dioda
Salaku sumber cahaya generasi anyar, dioda pemancar cahaya (LED) gaduh seueur kaunggulan sapertos efisiensi konversi elektro-optik anu langkung luhur, spéktrum anu tiasa disaluyukeun, sareng efisiensi fotosintétik anu luhur.LED tiasa ngaluarkeun cahaya monokromatik anu dipikabutuh pikeun kamekaran pepelakan.Dibandingkeun sareng lampu fluoresensi biasa sareng sumber cahaya tambahan anu sanés, LED gaduh kaunggulan hemat energi, perlindungan lingkungan, umur panjang, lampu monokromatik, sumber cahaya tiis sareng saterasna.Kalayan paningkatan efisiensi elektro-optik LED sareng pangurangan biaya anu disababkeun ku pangaruh skala, sistem pencahayaan LED tumbuh bakal janten alat mainstream pikeun nambihan lampu di fasilitas pertanian.Hasilna, lampu tumuwuh LED geus dilarapkeun leuwih 99.9% pabrik tutuwuhan.

Ngaliwatan babandingan, karakteristik sumber cahaya suplemén béda bisa jelas dipikaharti, sakumaha ditémbongkeun dina Table 1.

Alat cahaya mobile
Inténsitas cahaya raket patalina jeung tumuwuhna pepelakan.Budidaya tilu diménsi mindeng dipaké di pabrik tutuwuhan.Nanging, kusabab keterbatasan struktur rak budidaya, distribusi cahaya sareng suhu anu henteu rata antara rak bakal mangaruhan hasil pepelakan sareng waktos panén moal disingkronkeun.Pausahaan di Beijing geus hasil ngembangkeun hiji manual ngangkat alat suplement lampu (HPS fixture cahaya jeung LED tumuwuh fixture cahaya) dina 2010. Prinsipna nyaéta pikeun muterkeun aci drive jeung winder dibereskeun dina eta ku oyag cecekelan pikeun muterkeun film reel leutik. pikeun ngahontal tujuan retracting na unwinding tali kawat.Tali kawat tina lampu tumuwuh disambungkeun jeung kabayang pungkal tina lift ngaliwatan sababaraha sét roda reversing, ku kituna pikeun ngahontal pangaruh nyaluyukeun jangkungna lampu tumuwuh.Dina 2017, pausahaan di luhur-disebutkeun dirancang sarta dimekarkeun alat suplement lampu mobile anyar, nu otomatis bisa nyaluyukeun jangkungna suplement lampu sacara real waktu nurutkeun pangabutuh tumuwuh pamotongan.Alat adjustment ayeuna dipasang dina 3-lapisan sumber cahaya ngangkat tipe rak budidaya tilu diménsi.Lapisan luhur alat nyaéta tingkat kalayan kaayaan cahaya anu pangsaéna, ku kituna dilengkepan lampu natrium tekanan tinggi;lapisan tengah jeung lapisan handap dilengkepan lampu tumuwuh LED sarta sistem adjustment ngangkat.Éta sacara otomatis tiasa nyaluyukeun jangkungna lampu tumuwuh pikeun nyayogikeun lingkungan pencahyaan anu cocog pikeun pepelakan.

Dibandingkeun jeung alat suplement lampu mobile tailored pikeun budidaya tilu diménsi, Walanda geus ngembangkeun hiji LED horisontal movable tumuwuh alat lampu suplement lampu.Pikeun ngahindarkeun pangaruh kalangkang cahaya tumuwuh dina tumuwuhna pepelakan di panonpoé, sistem lampu tumuwuh bisa kadorong ka dua sisi bracket ngaliwatan slide telescopic dina arah horizontal, ku kituna panonpoé pinuh. irradiated dina tutuwuhan;dina poé mendung jeung hujan tanpa cahya panonpoé, Nyorong tumuwuh sistem lampu ka tengah bracket sangkan lampu tina sistem tumuwuh lampu merata ngeusian pepelakan;mindahkeun sistem lampu tumuwuh horisontal ngaliwatan slide on bracket nu, ulah sering disassembly sarta ngaleupaskeun sistem lampu tumuwuh, sarta ngurangan inténsitas kuli karyawan, sahingga éféktif ngaronjatkeun efisiensi gawé.

Gagasan desain sistem lampu tumuwuh anu khas
Teu hese ningali tina rarancang alat suplemén cahaya mobile yén desain sistem pencahayaan suplemén pabrik pabrik biasana nyandak inténsitas cahaya, kualitas cahaya sareng parameter photoperiod tina période pertumbuhan pamotongan anu béda salaku eusi inti desain. , ngandelkeun sistem kontrol calakan pikeun nerapkeun, achieving tujuan pamungkas hemat energi jeung ngahasilkeun tinggi.

Ayeuna, desain sareng konstruksi lampu tambahan pikeun sayuran berdaun laun-laun dewasa.Contona, sayuran berdaun bisa dibagi jadi opat tahap: tahap seedling, pertengahan tumuwuhna, ahir-tumuwuh, jeung tahap ahir;buah-sayuran bisa dibagi kana tahap seedling, tahap tumuwuhna vegetative, tahap kembangan, jeung tahap panén.Tina atribut inténsitas cahaya tambahan, inténsitas cahaya dina tahap seedling kedah rada handap, dina 60 ~ 200 μmol/(m²·s), lajeng laun ningkat.Sayuran berdaun bisa ngahontal nepi ka 100 ~ 200 μmol/(m²·s), sarta sayuran buah bisa ngahontal 300 ~ 500 μmol/(m²·s) pikeun mastikeun sarat inténsitas cahaya fotosintésis tutuwuhan dina unggal periode tumuwuhna sarta minuhan kabutuhan. ngahasilkeun luhur;Dina hal kualitas cahaya, babandingan beureum ka biru penting pisan.Dina raraga ngaronjatkeun kualitas bibit jeung nyegah tumuwuhna kaleuleuwihan dina tahap seedling, babandingan beureum jeung biru umumna diatur dina tingkat low [(1~2): 1], lajeng laun ngurangan pikeun minuhan kaperluan tutuwuhan. morfologi cahaya.Babandingan sayuran beureum ka bulao sareng berdaun tiasa disetel ka (3~6):1.Pikeun photoperiod, sarupa jeung inténsitas cahaya, éta kudu némbongkeun trend ngaronjat kalayan perluasan periode tumuwuhna, ku kituna sayuran berdaun boga leuwih waktos fotosintésis pikeun fotosintésis.Desain suplement lampu bungbuahan sarta sayuran bakal leuwih pajeulit.Salian hukum dasar di luhur-disebutkeun, urang kudu difokuskeun setelan tina photoperiod salila periode kembangan, sarta kembangan jeung fruiting sayur kudu diwanohkeun, ku kituna teu backfire.

Perlu disebatkeun yén rumus cahaya kedah kalebet perlakuan tungtung pikeun setélan lingkungan cahaya.Contona, supplementation lampu kontinyu bisa greatly ngaronjatkeun ngahasilkeun sarta kualitas bibit sayur hydroponic berdaun, atawa ngagunakeun perlakuan UV pikeun nyata ngaronjatkeun sprouts jeung sayuran berdaun (utamana wungu Daun jeung daun apu beureum) kualitas gizi.

Salian ngaoptimalkeun suplemén cahaya pikeun pepelakan anu dipilih, sistem kontrol sumber cahaya tina sababaraha pabrik pabrik lampu jieunan ogé parantos ngembang pesat dina taun-taun ayeuna.Sistem kontrol ieu umumna dumasar kana struktur B / S.Kadali jarak jauh sareng kontrol otomatis faktor lingkungan sapertos suhu, kalembaban, cahaya, sareng konsentrasi CO2 salami kamekaran pepelakan diwujudkeun ngaliwatan WIFI, sareng dina waktos anu sami, metode produksi anu henteu diwatesan ku kaayaan éksternal diwujudkeun.jenis ieu sistem lampu tambahan calakan ngagunakeun LED tumuwuh fixture lampu salaku sumber lampu suplemén, digabungkeun jeung sistem kontrol calakan jauh, bisa minuhan kaperluan katerangan panjang gelombang tutuwuhan, utamana cocog pikeun lingkungan budidaya tutuwuhan dikawasa lampu, sarta ogé bisa minuhan paménta pasar. .

Pungkasan biantara
Pabrik pabrik dianggap cara anu penting pikeun ngabéréskeun masalah sumber daya dunya, populasi sareng lingkungan dina abad ka-21, sareng cara anu penting pikeun ngahontal swasembada pangan dina proyék-proyék téknologi luhur anu bakal datang.Salaku tipe anyar tina métode produksi tatanén, pabrik tutuwuhan masih dina tahap learning jeung tumuwuh, sarta leuwih perhatian sarta panalungtikan diperlukeun.Artikel ieu ngajelaskeun ciri sareng kaunggulan metode pencahayaan tambahan umum di pabrik pabrik, sareng ngenalkeun ideu desain sistem pencahayaan tambahan pamotongan khas.Teu hese pikeun manggihan ngaliwatan ngabandingkeun, dina raraga Cope jeung lampu low disababkeun ku cuaca parna saperti kontinyu mendung jeung halimun jeung pikeun mastikeun produksi luhur jeung stabil pepelakan fasilitas, LED Tumuwuh pakakas sumber cahaya paling saluyu jeung pangwangunan ayeuna. tren.

Arah pangembangan pabrik pabrik kahareup kedah difokuskeun kana sénsor anu énggal-énggal, murah, kontrol jarak jauh, sistem alat lampu spéktrum anu tiasa disaluyukeun sareng sistem kontrol ahli.Dina waktos anu sami, pabrik-pabrik pabrik anu bakal datang bakal teras-terasan mekar ka arah anu murah, cerdas, sareng adaptasi diri.Pamakéan sareng ngapopulérkeun sumber cahaya tumbuh LED nyayogikeun jaminan pikeun kontrol lingkungan precision tinggi pabrik pabrik.Pangaturan lingkungan lampu LED mangrupikeun prosés kompléks anu ngalibatkeun pangaturan komprehensif ngeunaan kualitas cahaya, inténsitas cahaya, sareng période cahaya.Ahli sareng sarjana anu relevan kedah ngalaksanakeun panalungtikan anu jero, ngamajukeun cahaya tambahan LED di pabrik pabrik lampu jieunan.