Ως σημαντικός κλάδος της σύγχρονης γεωργίας, η έννοια των εργοστασίων φυτών έχει γίνει πολύ δημοφιλής. Στο εσωτερικό περιβάλλον φύτευσης, ο φωτισμός των φυτών είναι μια βασική πηγή ενέργειας για τη φωτοσύνθεση. Τα φώτα LED έχουν συντριπτικά πλεονεκτήματα που δεν έχουν τα παραδοσιακά συμπληρωματικά φώτα και σίγουρα θα γίνουν η πρώτη επιλογή για κύρια ή συμπληρωματικά φώτα σε μεγάλες εμπορικές εφαρμογές, όπως κάθετα αγροκτήματα και θερμοκήπια.
Τα φυτά είναι μια από τις πιο πολύπλοκες μορφές ζωής σε αυτόν τον πλανήτη. Η φύτευση των φυτών είναι εξαιρετικά απλή, αλλά και δύσκολη και πολύπλοκη. Εκτός από τον φωτισμό των φυτών, πολλές μεταβλητές επηρεάζουν η μία την άλλη, η εξισορρόπηση αυτών των μεταβλητών είναι μια υπέροχη τέχνη που οι καλλιεργητές πρέπει να κατανοήσουν και να κατακτήσουν. Αλλά όσον αφορά τον φωτισμό των φυτών, υπάρχουν ακόμα πολλοί παράγοντες που πρέπει να εξεταστούν προσεκτικά.
Πρώτον, ας καταλάβει ο' το φάσμα του ήλιου και την απορρόφηση του φάσματος από τα φυτά. Όπως φαίνεται από το παρακάτω σχήμα, το ηλιακό φάσμα είναι ένα συνεχές φάσμα, στο οποίο το μπλε και το πράσινο φάσμα είναι ισχυρότερο από το κόκκινο, και το φάσμα του ορατού φωτός κυμαίνεται από 380 έως 780 nm. Υπάρχουν αρκετοί βασικοί παράγοντες απορρόφησης για την ανάπτυξη των φυτών και τα φάσματα απορρόφησης φωτός αρκετών βασικών αυξινών που επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών είναι σημαντικά διαφορετικά. Επομένως, η εφαρμογή φώτων ανάπτυξης φυτών LED δεν είναι απλή υπόθεση, αλλά πολύ στοχευμένη. Εδώ είναι απαραίτητο να εισαχθούν οι έννοιες των δύο σημαντικότερων φωτοσυνθετικών στοιχείων ανάπτυξης φυτών.
Η φωτοσύνθεση των φυτών βασίζεται στη χλωροφύλλη στον χλωροπλάστη των φύλλων, η οποία είναι μία από τις σημαντικότερες χρωστικές που σχετίζονται με τη φωτοσύνθεση. Υπάρχει σε όλους τους οργανισμούς που μπορούν να δημιουργήσουν φωτοσύνθεση, συμπεριλαμβανομένων των πράσινων φυτών και των προκαρυωτικών φυτών. Μπλε-πράσινα φύκια (κυανοβακτήρια) και ευκαρυωτικά φύκια. Η χλωροφύλλη απορροφά την ενέργεια του φωτός και συνθέτει διοξείδιο του άνθρακα και νερό σε υδρογονάνθρακες.
Η χλωροφύλλη α είναι μπλε-πράσινη και απορροφά κυρίως το κόκκινο φως. Η χλωροφύλλη β είναι κίτρινο-πράσινη και απορροφά κυρίως το μπλε-ιώδες φως. Κυρίως για τη διάκριση των φυτών σκιάς από τα φυτά του ήλιου. Η αναλογία χλωροφύλλης β προς χλωροφύλλη α των φυτών σκιάς είναι μικρή, επομένως τα σκιά μπορούν να χρησιμοποιήσουν έντονα το μπλε φως και να προσαρμοστούν στην ανάπτυξη σε σκιά. Υπάρχουν δύο ισχυρές απορροφήσεις χλωροφύλλης α και χλωροφύλλης β: η κόκκινη περιοχή με μήκος κύματος 630 ~ 680 nm και η μπλε-ιώδης περιοχή με μήκος κύματος 400 ~ 460 nm.
Τα καροτενοειδή (καροτενοειδή) είναι ένας γενικός όρος για μια κατηγορία σημαντικών φυσικών χρωστικών, που βρίσκονται συνήθως σε κίτρινες, πορτοκαλί-κόκκινες ή κόκκινες χρωστικές σε ζώα, ανώτερα φυτά, μύκητες και φύκια. Μέχρι στιγμής έχουν ανακαλυφθεί περισσότερα από 600 φυσικά καροτενοειδή. Τα καροτενοειδή που παράγονται στα φυτικά κύτταρα όχι μόνο απορροφούν και μεταφέρουν ενέργεια για να βοηθήσουν την πρόοδο της φωτοσύνθεσης, αλλά έχουν επίσης τη λειτουργία να προστατεύουν τα κύτταρα από την καταστροφή τους από διεγερμένα μόρια οξυγόνου δεσμού ενός ηλεκτρονίου. Τα καροτενοειδή απορροφούν το φως στην περιοχή των 303 ~ 505 nm. Παρέχουν το χρώμα της τροφής και επηρεάζουν την πρόσληψη τροφής στο ανθρώπινο σώμα' σε φύκια, φυτά και μικροοργανισμούς, το χρώμα τους δεν μπορεί να παρουσιαστεί επειδή καλύπτεται από χλωροφύλλη.
Κατά τη διαδικασία σχεδιασμού και επιλογής φώτων LED, υπάρχουν αρκετές παρεξηγήσεις που πρέπει να αποφευχθούν, κυρίως στις ακόλουθες πτυχές.
1. Κόκκινος και μπλε λόγος μήκους κύματος φωτός μήκους κύματος
Ως οι δύο κύριες περιοχές απορρόφησης για τη φωτοσύνθεση δύο φυτών, το φάσμα που εκπέμπεται από τα φώτα των φυτών LED πρέπει να είναι κυρίως κόκκινο φως και μπλε φως. Αλλά δεν μπορεί απλώς να μετρηθεί με την αναλογία κόκκινου προς μπλε. Για παράδειγμα, η αναλογία κόκκινου προς μπλε είναι 4: 1, 6: 1, 9: 1 και ούτω καθεξής.
Τα είδη των φυτών είναι πολύ διαφορετικά και έχουν διαφορετικές συνήθειες και διαφορετικά στάδια ανάπτυξης έχουν επίσης διαφορετικές ανάγκες εστίασης στο φως. Το φάσμα που απαιτείται για την ανάπτυξη των φυτών πρέπει να είναι ένα συνεχές φάσμα με ένα συγκεκριμένο πλάτος κατανομής. Είναι προφανώς ακατάλληλο να χρησιμοποιηθεί μια πηγή φωτός κατασκευασμένη από δύο συγκεκριμένες μάρκες μήκους κύματος κόκκινου και μπλε με πολύ στενό φάσμα. Σε πειράματα, διαπιστώθηκε ότι τα φυτά τείνουν να κιτρινίζουν, τα στελέχη των φύλλων είναι πολύ ελαφριά και τα στελέχη των φύλλων είναι πολύ λεπτά. Υπήρξε μεγάλος αριθμός μελετών για την ανταπόκριση των φυτών σε διαφορετικά φάσματα σε ξένες χώρες, όπως η επίδραση του υπέρυθρου τμήματος στη φωτοπερίοδο, η επίδραση του κίτρινου-πράσινου μέρους στο φαινόμενο σκίασης και η επίδραση του μοβ μέρος για την αντοχή σε παράσιτα και ασθένειες, θρεπτικά συστατικά και ούτω καθεξής.
Σε πραγματικές εφαρμογές, τα σπορόφυτα συχνά καίγονται ή μαραίνονται. Επομένως, ο σχεδιασμός αυτής της παραμέτρου πρέπει να σχεδιαστεί σύμφωνα με το είδος των φυτών, το περιβάλλον ανάπτυξης και τις συνθήκες.
2. Συνηθισμένο λευκό φως και πλήρες φάσμα
Το φαινόμενο φωτός" βλέπε" από τα φυτά είναι διαφορετικό από το ανθρώπινο μάτι. Οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι λαμπτήρες λευκού φωτός δεν μπορούν να αντικαταστήσουν το φως του ήλιου' όπως οι τρεις κύριοι σωλήνες λευκού φωτός που χρησιμοποιούνται ευρέως στην Ιαπωνία. Η χρήση αυτών των φασμάτων έχει κάποια επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών, αλλά το αποτέλεσμα δεν είναι τόσο καλό όσο η πηγή φωτός που παράγεται από LED. Το
Για σωλήνες φθορισμού με τρία βασικά χρώματα που χρησιμοποιούνται συνήθως τα προηγούμενα χρόνια, αν και συντίθεται λευκό, τα κόκκινα, πράσινα και μπλε φάσματα διαχωρίζονται και το πλάτος του φάσματος είναι πολύ στενό και το συνεχές τμήμα του φάσματος είναι σχετικά ασθενές. Ταυτόχρονα, η ισχύς εξακολουθεί να είναι σχετικά μεγάλη σε σύγκριση με τα LED, 1,5 έως 3 φορές την κατανάλωση ενέργειας. Το πλήρες φάσμα των LED που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για τον φωτισμό των φυτών βελτιστοποιεί το φάσμα. Αν και το οπτικό αποτέλεσμα είναι ακόμα λευκό, περιέχει το σημαντικό μέρος του φωτός που απαιτείται για τη φωτοσύνθεση των φυτών.
3. Παράμετρος έντασης φωτισμού PPFD
Η πυκνότητα ροής φωτοσύνθεσης (PPFD) είναι μια σημαντική παράμετρος για τη μέτρηση της έντασης φωτός των φυτών. Μπορεί να εκφραστεί είτε με κβάντα φωτός είτε με ενέργεια ακτινοβολίας. Αναφέρεται στην αποτελεσματική πυκνότητα ροής ακτινοβολίας φωτός στη φωτοσύνθεση, η οποία αντιπροσωπεύει το συνολικό αριθμό κβαντών φωτός που προσπίπτουν στους μίσχους των φύλλων φυτών στην περιοχή μήκους κύματος από 400 έως 700 nm ανά μονάδα χρόνου και μονάδας εμβαδού. Η μονάδα του είναι μE · m-2 · s-1 (μmol · m-2 · s-1). Η φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία (PAR) αναφέρεται στη συνολική ηλιακή ακτινοβολία με μήκος κύματος στην περιοχή 400 έως 700 nm.
Το σημείο αντιστάθμισης φωτός των φυτών, που ονομάζεται επίσης σημείο αντιστάθμισης φωτός, σημαίνει ότι το PPFD πρέπει να είναι υψηλότερο από αυτό το σημείο για να είναι η φωτοσύνθεση μεγαλύτερη από την αναπνοή και η ανάπτυξη των φυτών είναι μεγαλύτερη από την κατανάλωση πριν από την ανάπτυξη των φυτών. Διαφορετικά φυτά έχουν διαφορετικά σημεία αντιστάθμισης φωτός και δεν μπορεί απλώς να θεωρηθεί ότι φθάνει σε έναν συγκεκριμένο δείκτη, όπως το PPFD μεγαλύτερο από 200μmol · m-2 · s-1.
Η ένταση του φωτός του μετρητή φωτισμού που χρησιμοποιήθηκε στο παρελθόν είναι η φωτεινότητα, αλλά επειδή το φάσμα της ανάπτυξης των φυτών αλλάζει λόγω του ύψους της πηγής φωτός από το φυτό, της κάλυψης του φωτός και του αν το φως μπορεί να περάσει μέσα από τα φύλλα , κ.λπ., χρησιμοποιείται ως φως κατά τη μελέτη της φωτοσύνθεσης. Οι ισχυροί δείκτες δεν είναι αρκετά ακριβείς και το PAR χρησιμοποιείται πλέον ως επί το πλείστον.
Γενικά, ο μηχανισμός φωτοσύνθεσης μπορεί να ξεκινήσει από το θετικό φυτό PPFD>. 50 μmol · m-2 · s-1; ενώ το φυτό σκιάς PPFD χρειάζεται μόνο 20 μmol · m-2 · s-1. Επομένως, κατά την εγκατάσταση του φωτισμού LED, μπορείτε να το εγκαταστήσετε και να το ρυθμίσετε σύμφωνα με αυτήν την τιμή αναφοράς, να επιλέξετε το κατάλληλο ύψος εγκατάστασης και να επιτύχετε την ιδανική τιμή PPFD και ομοιομορφία στην επιφάνεια του φύλλου.
4. Ελαφριά φόρμουλα
Η φόρμουλα φωτός είναι μια νέα έννοια που προτάθηκε πρόσφατα, η οποία περιλαμβάνει κυρίως τρεις παράγοντες: ποιότητα φωτός, ποσότητα φωτός και διάρκεια. Απλώς κατανοήστε ότι η ποιότητα φωτός είναι το πιο κατάλληλο φάσμα για τη φωτοσύνθεση των φυτών. η ποσότητα φωτός είναι η κατάλληλη τιμή και ομοιομορφία PPFD. η διάρκεια είναι η αθροιστική τιμή της ακτινοβολίας και η αναλογία της ημέρας προς τη νύχτα. Οι Ολλανδοί γεωπόνοι ανακάλυψαν ότι τα φυτά χρησιμοποιούν την αναλογία υπέρυθρου προς κόκκινο φως για να κρίνουν την αλλαγή ημέρας-νύχτας. Ο λόγος υπέρυθρων αυξάνεται σημαντικά κατά το ηλιοβασίλεμα και τα φυτά ανταποκρίνονται γρήγορα στον ύπνο. Χωρίς αυτή τη διαδικασία, θα χρειαστούν αρκετές ώρες για να ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία.
Σε πρακτικές εφαρμογές, είναι απαραίτητο να συγκεντρωθεί εμπειρία μέσω δοκιμών και να επιλεγεί ο καλύτερος συνδυασμός.
