[Abstrakt] Baseret på et stort antal eksperimentelle data diskuterer denne artikel adskillige vigtige problemstillinger i forbindelse med valg af lyskvalitet i fabrikker, herunder valg af lyskilder, virkningerne af rødt, blåt og gult lys samt valg af spektralområder, for at give indsigt i lyskvalitet i fabrikker. Bestemmelsen af ​​matchingstrategi giver nogle praktiske løsninger, der kan bruges som reference.
Valg af lyskilde

Plantefabrikker bruger generelt LED-lys. Dette skyldes, at LED-lys har karakteristika som høj lyseffektivitet, lavt energiforbrug, mindre varmeudvikling, lang levetid og justerbar lysintensitet og -spektrum, hvilket ikke kun kan opfylde kravene til plantevækst og effektiv materialeakkumulering, men også spare energi, reducere varmeudvikling og elomkostninger. LED-vækstlys kan yderligere opdeles i single-chip bredspektrede LED-lys til generelle formål, single-chip plantespecifikke bredspektrede LED-lys og multi-chip kombinerede justerbare LED-lys. Prisen på de to sidstnævnte typer plantespecifikke LED-lys er generelt mere end 5 gange så høj som almindelige LED-lys, så forskellige lyskilder bør vælges i henhold til forskellige formål. For store plantefabrikker ændrer de typer planter, de dyrker, sig med markedets efterspørgsel. For at reducere byggeomkostningerne og ikke påvirke produktionseffektiviteten væsentligt anbefaler forfatteren at bruge bredspektrede LED-chips til generel belysning som lyskilde. For små fabrikker, hvor anlæggenes typer er relativt faste, kan bredspektrede LED-chips til plantespecifik eller generel belysning anvendes som lyskilde for at opnå høj produktionseffektivitet og kvalitet uden at øge byggeomkostningerne væsentligt. Hvis man skal undersøge lysets effekt på plantevækst og akkumulering af effektive stoffer for at kunne levere den bedste lysformel til storskalaproduktion i fremtiden, kan en multichip-kombination af justerbare LED-lys bruges til at ændre faktorer som lysintensitet, spektrum og lystid for at opnå den bedste lysformel for hvert anlæg og dermed danne grundlag for storskalaproduktion.

Det røde og blå lys

Hvad angår de specifikke eksperimentelle resultater, viste eksperimentet, at biomasseindholdet (inklusive plantens højde på den overjordiske del, det maksimale bladareal, friskvægt og tørvægt osv.) var højere, når indholdet af rødt lys (R) var højere end indholdet af blåt lys (B) (salat R:B = 6:2 og 7:3; spinat R:B = 4:1; græskarkimplanter R:B = 7:3; agurkkimplanter R:B = 7:3), men stængeldiameteren og planternes stærke kimplanteindeks var større, når indholdet af blåt lys var højere end indholdet af rødt lys. For biokemiske indikatorer er et indhold af rødt lys, der er højere end blåt lys, generelt gavnligt for at øge indholdet af opløseligt sukker i planter. For akkumulering af VC, opløseligt protein, klorofyl og carotenoider i planter er det dog mere fordelagtigt at bruge LED-belysning med et højere indhold af blåt lys end rødt lys, og indholdet af malondialdehyd er også relativt lavt under disse lysforhold.

Da plantefabrikken primært bruges til dyrkning af bladgrøntsager eller industriel kimplanteavl, kan det ud fra ovenstående resultater konkluderes, at det under forudsætning af at øge udbyttet og tage hensyn til kvaliteten er passende at bruge LED-chips med et højere indhold af rødt lys end blåt lys som lyskilde. Et bedre forhold er R:B = 7:3. Desuden er et sådant forhold mellem rødt og blåt lys grundlæggende anvendeligt til alle slags bladgrøntsager eller kimplanter, og der er ingen specifikke krav til forskellige planter.

Valg af rød og blå bølgelængde

Under fotosyntese absorberes lysenergi hovedsageligt gennem klorofyl a og klorofyl b. Figuren nedenfor 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 ud fra figuren, at både klorofyl a og klorofyl b har to absorptionstoppe, en i det blå lysområde og den anden i det røde lysområde. Men de to absorptionstoppe for klorofyl a og klorofyl b er en smule forskellige. For at være præcis er de to topbølgelængder for klorofyl a henholdsvis 430 nm og 662 nm, og de to topbølgelængder 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 af klorofyl a og klorofyl b

Almindelig LED-belysning med et bredt spektrum kan bruges som lyskilde i fabrikken, så længe det røde og blå lys kan dække de to peakbølgelængder af klorofyl a og klorofyl b, dvs. bølgelængdeområdet for rødt lys er generelt 620~680 nm, mens bølgelængdeområdet for blåt lys er fra 400 til 480 nm. Bølgelængdeområdet for rødt og blåt lys bør dog ikke være for bredt, da det ikke kun spilder lysenergi, men også kan have andre virkninger.

Hvis en LED-lampe bestående af røde, gule og blå chips anvendes som lyskilde i fabrikken, skal den maksimale bølgelængde for rødt lys indstilles til den maksimale bølgelængde for klorofyl a, dvs. ved 660 nm, og den maksimale bølgelængde for blåt lys skal indstilles til den maksimale bølgelængde 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. Med hensyn til bestemmelsen af ​​​​den grønne lyspeakbølgelængde, da den primært spiller en regulerende rolle i plantevækstprocessen, behøver den kun at være mellem 530 og 550 nm.

Oversigt

Denne artikel diskuterer strategien for udvælgelse af lyskvalitet i planteværksteder ud fra både teoretiske og praktiske aspekter, herunder valg af bølgelængdeområde for rødt og blåt lys i LED-lyskilden og rollen og forholdet mellem gult og grønt lys. I plantevækstprocessen bør den rimelige matchning mellem de tre faktorer lysintensitet, lyskvalitet og lystid, og deres forhold til næringsstoffer, temperatur og fugtighed samt CO2-koncentration også overvejes grundigt. Uanset om du planlægger at bruge et bredspektret eller et multi-chip kombinationsjusterbart 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 ​​planteværksteder være valget af lyskvalitet.

Forfatter: Yong Xu

Artikelkilde: Wechat-konto for landbrugsteknik (drivhusgartneri)

Reference: Yong Xu,Strategi for valg af lyskvalitet i plantefabrikker [J]. Landbrugsteknik, 2022, 42(4): 22-25.