[Abstrakt] Baseret på en lang række eksperimentelle data diskuterer denne artikel flere vigtige spørgsmål i udvælgelsen af ​​lyskvalitet i plantefabrikker, herunder valg af lyskilder, virkningerne af rødt, blåt og gult lys og udvælgelsen af ​​spektralt lys. rækker, for at give indsigt i lyskvalitet på plantefabrikker. Bestemmelsen af ​​matchningsstrategi giver nogle praktiske løsninger, der kan bruges som reference.
Valg af lyskilde

Plantefabrikker bruger generelt LED-lys. Dette skyldes, at LED-lys har karakteristika af høj lyseffektivitet, lavt energiforbrug, mindre varmeudvikling, lang levetid og justerbar lysintensitet og spektrum, som ikke kun kan opfylde kravene til plantevækst og effektiv materialeakkumulering, men også spare energi, reducere varmeproduktion og elomkostninger. LED vækstlys kan yderligere opdeles i enkelt-chip bredspektrede LED-lys til generelle formål, enkelt-chip plantespecifikke bredspektrede LED-lys og multi-chip kombinerede justerbare LED-lys. Prisen på de to sidstnævnte slags plantespecifikke LED-lys er generelt mere end 5 gange højere end almindelige LED-lys, så forskellige lyskilder bør vælges efter forskellige formål. For store plantefabrikker ændres de typer af planter, de dyrker, med markedets efterspørgsel. For at reducere byggeomkostningerne og ikke væsentligt påvirke produktionseffektiviteten, anbefaler forfatteren at bruge bredspektrede LED-chips til generel belysning som lyskilde. For små anlægsfabrikker, hvis anlægstyperne er relativt faste, for at opnå høj produktionseffektivitet og kvalitet uden væsentligt at øge byggeomkostningerne, kan bredspektrede LED-chips til anlægsspecifik eller generel belysning anvendes som lyskilde. Hvis det skal studere lysets effekt på plantevækst og akkumulering af effektive stoffer, for at give den bedste lysformel til storskalaproduktion i fremtiden, kan en multi-chip kombination af justerbare spektrum LED-lys bruges til at ændre faktorer som lysintensitet, spektrum og lystid for at opnå den bedste lysformel for hver plante, hvilket danner grundlag for storskalaproduktion.

Det røde og blå lys

For så vidt angår de specifikke forsøgsresultater, når indholdet af rødt lys (R) er højere end indholdet af blåt lys (B) (salat R:B = 6:2 og 7:3; spinat R:B = 4: 1; græskarfrøplanter R:B = 7:3 agurkfrøplanter R:B = 7:3), viste forsøget, at biomasseindholdet (inklusive plantehøjden af ​​luftdelen, det maksimale bladareal, friskvægt og tørvægt; osv.) var højere, men planternes stængeldiameter og stærke frøplanteindeks var større, når indholdet af blåt lys var højere end rødt lys. For biokemiske indikatorer er indholdet af rødt lys højere end blåt lys generelt gavnligt for stigningen af ​​opløseligt sukkerindhold i planter. Til ophobning af VC, opløseligt protein, klorofyl og carotenoider i planter er det dog mere fordelagtigt at anvende LED-belysning med højere blåt lysindhold end rødt lys, og indholdet af malondialdehyd er også relativt lavt under disse lysforhold.

Da plantefabrikken hovedsageligt bruges til dyrkning af bladgrøntsager eller til industriel kimplantedyrkning, kan det ud fra ovenstående resultater konkluderes, at under forudsætning af at øge udbyttet og under hensyntagen til kvaliteten, er det velegnet at bruge LED-chips med højere rød lysindhold end blåt lys som lyskilde. Et bedre forhold er R:B = 7:3. Hvad mere er, et sådant forhold mellem rødt og blåt lys er stort set anvendeligt til alle slags bladgrøntsager eller frøplanter, og der er ingen specifikke krav til forskellige planter.

Rød og blå bølgelængdevalg

Under fotosyntesen absorberes lysenergi hovedsageligt gennem klorofyl a og klorofyl b. Nedenstående figur viser absorptionsspektrene for klorofyl a og klorofyl b, hvor den grønne spektrallinje er absorptionsspektret for klorofyl a, og den blå spektrallinje er absorptionsspektret for klorofyl b. Det kan ses på figuren, at både klorofyl a og klorofyl b har to absorptionstoppe, den ene i området med blåt lys og den anden i området med rødt lys. Men de 2 absorptionstoppe for klorofyl a og klorofyl b er lidt forskellige. For at være præcis er de to spidsbølgelængder for klorofyl a henholdsvis 430 nm og 662 nm, og de to spidsbølgelængder for klorofyl b er henholdsvis 453 nm og 642 nm. Disse fire bølgelængdeværdier vil ikke ændre sig med forskellige planter, så valget af røde og blå bølgelængder i lyskilden vil ikke ændre sig med forskellige plantearter.

Absorptionsspektre for klorofyl a og klorofyl b

En almindelig LED-belysning med et bredt spektrum kan bruges som lyskilde på plantefabrikken, så længe det røde og blå lys kan dække de to spidsbølgelængder af klorofyl a og klorofyl b, det vil sige bølgelængdeområdet for rødt lys er generelt 620~680 nm, mens det blå lys Bølgelængdeområdet er fra 400 til 480 nm. Bølgelængdeområdet for rødt og blåt lys bør dog ikke være for bredt, fordi det ikke kun spilder lysenergi, men kan også have andre påvirkninger.

Hvis der bruges et LED-lys bestående af røde, gule og blå chips som lyskilde på plantefabrikken, skal spidsbølgelængden for rødt lys indstilles til spidsbølgelængden for klorofyl a, det vil sige ved 660 nm, spidsbølgelængden af blåt lys skal indstilles til spidsbølgelængden for klorofyl b, dvs. ved 450 nm.

Rollen af ​​gult og grønt lys

Det er mere passende, når forholdet mellem rødt, grønt og blåt lys er R:G:B=6:1:3. Hvad angår bestemmelsen af ​​spidsbølgelængden for grønt lys, da den hovedsageligt spiller en regulerende rolle i processen med plantevækst, behøver den kun at være mellem 530 og 550 nm.

Oversigt

Denne artikel diskuterer udvælgelsesstrategien for lyskvalitet i plantefabrikker ud fra både teoretiske og praktiske aspekter, herunder valget af bølgelængdeområdet for rødt og blåt lys i LED-lyskilden og rollen og forholdet mellem gult og grønt lys. I processen med plantevækst bør den rimelige overensstemmelse mellem de tre faktorer lysintensitet, lyskvalitet og lystid og deres forhold til næringsstoffer, temperatur og fugtighed og CO2-koncentration også overvejes grundigt. For faktisk produktion, uanset om du planlægger at bruge et bredt spektrum eller et multi-chip kombination afstembart spektrum LED-lys, er forholdet mellem bølgelængder den primære overvejelse, fordi ud over lyskvaliteten kan andre faktorer justeres i realtid under drift. Derfor bør den vigtigste overvejelse i designfasen af ​​plantefabrikker være valget af lyskvalitet.

Forfatter: Yong Xu

Artikelkilde: Wechat-regnskab for Agricultural Engineering Technology (drivhusgartneri)

Reference: Yong Xu,Udvælgelsesstrategi for lyskvalitet i plantefabrikker [J]. Jordbrugsteknisk Teknologi, 2022, 42(4): 22-25.