Bubuka

Cahaya muterkeun hiji peran konci dina prosés tumuwuhna tutuwuhan.Ieu téh mangrupa pupuk pangalusna pikeun ngamajukeun nyerep klorofil tutuwuhan jeung nyerep rupa kualitas tumuwuh tutuwuhan kayaning karoten.Sanajan kitu, faktor decisive nu nangtukeun tumuwuhna tutuwuhan mangrupakeun faktor komprehensif, teu ukur patali jeung lampu, tapi ogé teu bisa dipisahkeun tina konfigurasi cai, taneuh jeung pupuk, kaayaan lingkungan tumuwuh sarta kontrol teknis komprehensif.

Dina dua atawa tilu taun katukang, aya laporan sajajalan ngeunaan aplikasi téhnologi cahaya semikonduktor ngeunaan pabrik tutuwuhan tilu diménsi atawa tumuwuhna tutuwuhan.Tapi sanggeus maca eta taliti, sok aya sababaraha rarasaan hariwang.Sacara umum, teu aya pamahaman anu nyata ngeunaan peran cahaya anu kedah dimainkeun dina kamekaran pepelakan.

Kahiji, hayu urang ngarti spéktrum panonpoé, sakumaha ditémbongkeun dina Gambar 1. Ieu bisa ditempo yén spéktrum surya mangrupakeun spéktrum kontinyu, nu spéktrum biru jeung héjo leuwih kuat batan spéktrum beureum, sarta spéktrum cahaya katempo rentang ti 380 nepi ka 780 nm.Tumuwuhna organisme di alam patali jeung inténsitas spéktrum.Contona, kalolobaan tutuwuhan di wewengkon deukeut katulistiwa tumuwuh gancang pisan, sarta dina waktos anu sareng, ukuran tumuwuhna relatif badag.Tapi inténsitas tinggi tina irradiation panonpoé urang teu salawasna hadé, sarta aya darajat tangtu selektivitas pikeun tumuwuh sato jeung tutuwuhan.

Gambar 1, Karakteristik spéktrum surya sareng spéktrum cahaya katingalina

Bréh, diagram spéktrum kadua sababaraha unsur nyerep konci tumuwuhna tutuwuhan ditémbongkeun dina Gambar 2.

Gambar 2, spéktrum serapan sababaraha auksin dina tumuwuhna tutuwuhan

Ieu tiasa ditingali tina Gambar 2 yén spéktrum nyerep cahaya tina sababaraha auksin konci anu mangaruhan kamekaran pepelakan béda sacara signifikan.Ku alatan éta, aplikasi lampu tumuwuh tutuwuhan LED sanes masalah basajan, tapi pisan sasaran.Di dieu perlu pikeun ngawanohkeun konsép dua unsur pertumbuhan tutuwuhan fotosintétik pangpentingna.

• Klorofil

Klorofil mangrupikeun salah sahiji pigmén anu paling penting anu aya hubunganana sareng fotosintésis.Éta aya dina sadaya organisme anu tiasa nyiptakeun fotosintésis, kalebet pepelakan héjo, ganggang biru-héjo prokariot (sianobaktéri) sareng ganggang eukariot.Klorofil nyerep énérgi tina cahaya, nu lajeng dipaké pikeun ngarobah karbon dioksida jadi karbohidrat.

Klorofil a utamana nyerep cahaya beureum, jeung klorofil b utamana nyerep cahaya biru-violét, utamana pikeun ngabédakeun tutuwuhan ngiuhan jeung tutuwuhan panonpoé.Babandingan klorofil b jeung klorofil a tutuwuhan ngiuhan leutik, jadi tutuwuhan ngiuhan bisa ngagunakeun lampu biru kuat sarta adaptasi jeung tumuwuh di tempat teduh.Klorofil a biru-héjo, sareng klorofil b konéng-héjo.Aya dua nyerep kuat klorofil a jeung klorofil b, hiji di wewengkon beureum kalayan panjang gelombang 630-680 nm, sarta séjén di wewengkon biru-violét kalayan panjang gelombang 400-460 nm.

• Karoténoid

Karotenoid mangrupakeun istilah umum pikeun kelas pigmén alam penting, nu ilahar kapanggih dina pigmén konéng, oranyeu-beureum atawa beureum dina sato, tutuwuhan luhur, fungi, jeung ganggang.Sajauh ieu, leuwih ti 600 karotenoid alam geus kapanggih.

Nyerep cahaya karotenoid nyertakeun kisaran OD303 ~ 505 nm, anu nyayogikeun warna dahareun sareng mangaruhan asupan dahareun awak.Dina ganggang, tutuwuhan, jeung mikroorganisme, warnana katutupan ku klorofil sarta teu bisa muncul.Dina sél tutuwuhan, karotenoid dihasilkeun teu ngan nyerep tur mindahkeun énergi pikeun mantuan fotosintésis, tapi ogé boga fungsi ngajaga sél tina karuksakan ku molekul oksigén beungkeut éléktron tunggal bungah.

Sababaraha salah paham konseptual

Henteu paduli pangaruh hemat energi, selektivitas cahaya sareng koordinasi cahaya, cahaya semikonduktor parantos nunjukkeun kaunggulan anu hébat.Sanajan kitu, tina ngembangkeun gancang tina dua taun kaliwat, urang ogé geus katempo loba salah harti dina rarancang jeung aplikasi lampu, nu utamana reflected dina aspék handap.

① Salami chip beureum jeung biru tina panjang gelombang nu tangtu digabungkeun dina nisbah nu tangtu, maranéhanana bisa dipaké dina budidaya tutuwuhan, contona, babandingan beureum jeung bulao nyaéta 4:1, 6:1, 9:1 jeung saterusna asup.

②Assalami éta lampu bodas, éta bisa ngaganti cahaya panonpoe urang, kayaning tilu-primer tube lampu bodas loba dipaké di Jepang, jsb Pamakéan spéktrum ieu miboga éfék nu tangtu dina tumuwuhna tutuwuhan, tapi pangaruhna nyaéta teu jadi alus salaku sumber lampu dijieun ku LED.

③ Salami PPFD (dénsitas fluks kuantum lampu), parameter penting katerangan, ngahontal indéks nu tangtu, contona, PPFD leuwih gede ti 200 μmol·m-2·s-1.Nanging, nalika nganggo indikator ieu, anjeun kedah nengetan naha éta mangrupikeun pepelakan teduh atanapi pepelakan panonpoé.Anjeun kedah naroskeun atanapi milarian titik jenuh kompensasi cahaya tina pepelakan ieu, anu ogé disebut titik kompensasi cahaya.Dina aplikasi anu sabenerna, bibit sering kaduruk atanapi layu.Ku alatan éta, desain parameter ieu kudu dirancang nurutkeun spésiés tutuwuhan, lingkungan tumuwuh jeung kaayaan.

Ngeunaan aspék kahiji, sakumaha diwanohkeun dina bubuka, spéktrum diperlukeun pikeun tumuwuh tutuwuhan kudu spéktrum kontinyu kalawan rubak distribution tangtu.Ieu écés pantes ngagunakeun sumber cahaya dijieun tina dua chip panjang gelombang husus beureum jeung bulao kalawan spéktrum pisan sempit (sakumaha ditémbongkeun dina Gambar 3(a)).Dina percobaan, kapanggih yén tutuwuhan condong jadi konéng, batang daun pisan hampang, sarta batang daun pisan ipis.

Pikeun tabung fluoresensi kalawan tilu kelir primér ilahar dipaké dina taun saméméhna, sanajan bodas disintésis, spéktra beureum, héjo, jeung biru dipisahkeun (sakumaha ditémbongkeun dina Gambar 3(b)), sarta rubak spéktrum pisan sempit.Inténsitas spéktral bagian kontinyu di handap ieu relatif lemah, sarta kakuatan masih kawilang badag dibandingkeun LEDs, 1,5 nepi ka 3 kali konsumsi énergi.Ku alatan éta, pangaruh pamakéan teu sakumaha alus sakumaha lampu LED.

Gambar 3, lampu tutuwuhan LED chip beureum jeung biru jeung spéktrum lampu fluoresensi tilu-warna primér

PPFD nyaéta kapadetan fluks kuantum cahaya, anu ngarujuk kana dénsitas fluks cahaya radiasi anu efektif dina fotosintésis, anu ngagambarkeun jumlah total kajadian kuanta cahaya dina batang daun tutuwuhan dina kisaran panjang gelombang 400 dugi ka 700 nm per unit waktos sareng luas unit. .Unitna nyaéta μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1).Radiasi aktif fotosintétik (PAR) nujul kana total radiasi panonpoé kalayan panjang gelombang dina rentang 400 nepi ka 700 nm.Ieu bisa dikedalkeun boh ku quanta lampu atawa ku énergi radian.

Baheula, inténsitas cahaya anu dipantulkeun ku illuminometer nyaéta kacaangan, tapi spéktrum kamekaran pepelakan robih kusabab jangkungna lampu tina pabrik, liputan cahaya sareng naha cahaya tiasa nembus daun.Ku alatan éta, teu akurat ngagunakeun par salaku indikator inténsitas cahaya dina ulikan fotosintésis.

Sacara umum, mékanisme fotosintésis tiasa dimimitian nalika PPFD pepelakan anu resep panonpoé langkung ageung tibatan 50 μmol·m-2·s-1, sedengkeun PPFD tutuwuhan rindang ngan ukur peryogi 20 μmol·m-2·s-1. .Ku alatan éta, nalika purchasing LED tumuwuh lampu, Anjeun bisa milih jumlah LED tumuwuh lampu dumasar kana nilai rujukan ieu jeung tipe tutuwuhan Anjeun melak.Contona, upami PPFD hiji lght LED tunggal nyaeta 20 μmol·m-2·s-1, leuwih ti 3 bulbs tutuwuhan LED diperlukeun pikeun tumuwuh tatangkalan panonpoé-asih.

Sababaraha solusi desain cahaya semikonduktor

Pencahayaan semikonduktor dianggo pikeun kamekaran pepelakan atanapi penanaman, sareng aya dua metode rujukan dasar.

• Dina hadir, model penanaman indoor pisan panas di Cina.Modél ieu ngagaduhan sababaraha ciri:

①Peran lampu LED nyaéta nyadiakeun spéktrum pinuh ku cahaya tutuwuhan, sarta sistem cahaya anu diperlukeun pikeun nyadiakeun sagala énergi cahaya, sarta biaya produksi relatif tinggi;
②Desain lampu tumuwuh LED perlu mertimbangkeun continuity jeung integritas spéktrum;
③Perlu ngadalikeun sacara efektif waktos pencahyaan sareng inténsitas cahaya, sapertos ngantepkeun pepelakan istirahat sababaraha jam, inténsitas irradiasi henteu cekap atanapi kuat teuing, jsb.;
④Sakabeh proses perlu niru kaayaan diperlukeun ku lingkungan tumuwuh optimal sabenerna tutuwuhan luar, kayaning asor, suhu jeung konsentrasi CO2.

• Mode penanaman outdoor kalawan yayasan penanaman rumah kaca outdoor alus.Karakteristik modél ieu nyaéta:

①Peran lampu LED nyaéta pikeun nambihan cahaya.Salah sahijina nyaéta pikeun ningkatkeun inténsitas cahaya di daérah biru sareng beureum dina panyinaran sinar panonpoé siang kanggo ngamajukeun fotosintésis pepelakan, sareng anu sanésna nyaéta pikeun ngimbangan nalika teu aya sinar panonpoé dina wengi pikeun ngamajukeun laju pertumbuhan Tutuwuhan.
②Cahaya tambahan perlu mertimbangkeun di mana tahap tumuwuhna tutuwuhan, kayaning periode seedling atawa periode kembangan jeung fruiting.

Ku alatan éta, desain lampu tumuwuh tutuwuhan LED mimitina kudu boga dua modus design dasar, nyaéta, 24h cahaya (jero rohangan) jeung tumuwuh tutuwuhan cahaya suplement (luar).Pikeun budidaya tutuwuhan indoor, desain LED tumuwuh lampu perlu mertimbangkeun tilu aspék, ditémbongkeun saperti dina Gambar 4. Teu mungkin pikeun ngarangkep chip kalawan tilu kelir primér dina proporsi nu tangtu.

Gambar 4, Gagasan desain ngagunakeun lampu booster tutuwuhan LED indoor pikeun cahaya 24h

Contona, pikeun spéktrum dina tahap pabinihan, tempo yén éta perlu nguatkeun tumuwuhna akar jeung batang, nguatkeun branching daun, sarta sumber cahaya dipaké di jero rohangan, spéktrum bisa dirancang saperti ditémbongkeun dina Gambar 5.

Gambar 5, Struktur spéktral cocog pikeun jaman pabinihan indoor LED

Pikeun desain tipe kadua LED tumuwuh lampu, éta utamana aimed di solusi desain supplementing lampu ngamajukeun penanaman dina dasar rumah kaca outdoor.Gagasan desain dipidangkeun dina Gambar 6.

Gambar 6, Desain ideu lampu tumuwuh outdoor 

Panulis nunjukkeun yén langkung seueur perusahaan penanaman ngadopsi pilihan kadua pikeun ngagunakeun lampu LED pikeun ngamajukeun kamekaran pepelakan.

Anu mimiti, budidaya rumah kaca luar Cina urang boga dekade jumlah badag sarta rupa-rupa pangalaman, duanana di kidul jeung kalér.Éta gaduh pondasi anu hadé pikeun téknologi budidaya rumah kaca sareng nyayogikeun sajumlah ageung buah sareng sayuran seger di pasar pikeun kota-kota sakurilingna.Utamana dina widang taneuh jeung cai jeung pupuk penanaman, hasil panalungtikan euyeub geus dijieun.

Bréh, jenis ieu solusi lampu supplemental bisa greatly ngurangan pamakean énergi perlu, sarta dina waktos anu sareng éféktif bisa ningkatkeun ngahasilkeun bungbuahan sarta sayuran.Salaku tambahan, daérah géografis Cina anu lega pisan pikeun promosi.

Salaku panalungtikan ilmiah ngeunaan lampu tutuwuhan LED, éta ogé nyayogikeun dasar ékspérimén anu langkung lega pikeun éta.Gbr. 7 mangrupakeun jenis lampu tumuwuh LED dikembangkeun ku tim ieu panalungtikan, nu cocog pikeun tumuwuh di imah kaca, sarta spéktrum na ditémbongkeun dina Gbr. 8.

Gambar 7, Hiji jenis LED tumuwuh lampu

Gambar 8, spéktrum jenis lampu tumuwuh LED

Dumasar kana ide desain di luhur, tim panalungtik ngalaksanakeun sauntuyan ékspérimén, sarta hasil ékspérimén kacida signifikanna.Contona, pikeun cahaya tumuwuh salila binih, lampu aslina dipaké nyaéta lampu fluoresensi kalayan kakuatan 32 W sarta siklus binih 40 poé.Kami nyayogikeun lampu LED 12 W, anu ngirangan siklus seedling ka 30 dinten, sacara efektif ngirangan pangaruh suhu lampu di bengkel seedling, sareng ngahemat konsumsi kakuatan tina AC.Ketebalan, panjang sareng warna bibit langkung saé tibatan solusi naékkeun bibit asli.Pikeun bibit sayuran umum, kacindekan verifikasi anu saé ogé parantos dicandak, anu diringkeskeun dina tabel di handap ieu.

Di antarana, grup lampu tambahan PPFD: 70-80 μmol·m-2·s-1, jeung ratio beureum-biru: 0.6-0.7.Kisaran nilai PPFD daytime tina grup alam éta 40 ~ 800 μmol · m-2 · s-1, sarta babandingan beureum jeung bulao éta 0,6 ~ 1,2.Ieu tiasa katingali yén indikator di luhur langkung saé tibatan bibit anu tumbuh sacara alami.

kacindekan

Artikel ieu ngenalkeun kamajuan panganyarna dina aplikasi LED tumuwuh lampu dina budidaya tutuwuhan, sarta nunjuk kaluar sababaraha salah harti dina aplikasi tina LED tumuwuh lampu dina budidaya tutuwuhan.Tungtungna, ideu téknis sareng skéma pikeun pamekaran lampu tumbuh LED anu dianggo pikeun budidaya pepelakan diwanohkeun.Perlu diingetkeun yén aya ogé sababaraha faktor anu kedah diperhatoskeun dina pamasangan sareng pamakean cahaya, sapertos jarak antara lampu sareng pabrik, kisaran iradiasi lampu, sareng cara nerapkeun lampu kalayan lampu. cai biasa, pupuk, jeung taneuh.

Panulis: Yi Wang et al.Sumber: CNKI