Introduzzjoni

Id-dawl għandu rwol ewlieni fil-proċess tat-tkabbir tal-pjanti. Huwa l-aħjar fertilizzant biex jippromwovi l-assorbiment tal-klorofilla tal-pjanti u l-assorbiment ta 'diversi kwalitajiet tat-tkabbir tal-pjanti bħall-karotên. Madankollu, il-fattur deċiżiv li jiddetermina t-tkabbir tal-pjanti huwa fattur komprensiv, mhux biss relatat mad-dawl, iżda wkoll inseparabbli mill-konfigurazzjoni tal-ilma, ħamrija u fertilizzant, kundizzjonijiet tal-ambjent tat-tkabbir u kontroll tekniku komprensiv.

Fl-aħħar sentejn jew tliet snin, kien hemm rapporti bla tarf dwar l-applikazzjoni tat-teknoloġija tad-dawl tas-semikondutturi rigward fabbriki tridimensjonali tal-pjanti jew it-tkabbir tal-pjanti. Imma wara li taqrah bir-reqqa, dejjem ikun hemm xi tħossok inċert. B'mod ġenerali, m'hemm l-ebda fehim reali ta 'x'rwol għandu jkollu d-dawl fit-tkabbir tal-pjanti.

L-ewwel, ejja nifhmu l-ispettru tax-xemx, kif muri fil-Figura 1. Wieħed jista 'jara li l-ispettru solari huwa spettru kontinwu, li fih l-ispettru blu u aħdar huma aktar b'saħħithom mill-ispettru aħmar, u l-ispettru tad-dawl viżibbli jvarja minn 380 sa 780 nm. It-tkabbir ta 'organiżmi fin-natura huwa relatat ma' l-intensità ta 'l-ispettru. Pereżempju, il-biċċa l-kbira tal-pjanti fiż-żona qrib l-ekwatur jikbru malajr ħafna, u fl-istess ħin, id-daqs tat-tkabbir tagħhom huwa relattivament kbir. Iżda l-intensità għolja ta 'l-irradjazzjoni tax-xemx mhix dejjem l-aħjar, u hemm ċertu grad ta' selettività għat-tkabbir ta 'annimali u pjanti.

Figura 1, Il-karatteristiċi tal-ispettru solari u l-ispettru tad-dawl viżibbli tiegħu

It-tieni nett, it-tieni dijagramma tal-ispettru ta 'diversi elementi ewlenin ta' assorbiment tat-tkabbir tal-pjanti tidher fil-Figura 2.

Figura 2, Spettri ta 'assorbiment ta' diversi auxins fit-tkabbir tal-pjanti

Jista 'jidher mill-Figura 2 li l-ispettri ta' assorbiment tad-dawl ta 'diversi auxins ewlenin li jaffettwaw it-tkabbir tal-pjanti huma differenti b'mod sinifikanti. Għalhekk, l-applikazzjoni tad-dwal tat-tkabbir tal-pjanti LED mhix kwistjoni sempliċi, iżda mmirata ħafna. Hawnhekk huwa meħtieġ li jiġu introdotti l-kunċetti taż-żewġ elementi ta 'tkabbir tal-pjanti fotosintetiċi l-aktar importanti.

• Klorofilla

Il-klorofilla hija waħda mill-pigmenti l-aktar importanti relatati mal-fotosintesi. Jeżisti fl-organiżmi kollha li jistgħu joħolqu l-fotosintesi, inklużi l-pjanti ħodor, l-alka prokarjotika blu-aħdar (cyanobacteria) u l-alka ewkarjotika. Il-klorofilla tassorbi l-enerġija mid-dawl, li mbagħad tintuża biex tikkonverti d-dijossidu tal-karbonju f'karboidrati.

Il-klorofilla a prinċipalment tassorbi d-dawl aħmar, u l-klorofilla b prinċipalment tassorbi dawl blu-vjola, prinċipalment biex tiddistingwi pjanti dell minn pjanti tax-xemx. Il-proporzjon tal-klorofilla b għall-klorofilla a tal-pjanti tad-dell huwa żgħir, għalhekk il-pjanti tad-dell jistgħu jużaw dawl blu b'mod qawwi u jadattaw għat-tkabbir fid-dell. Il-klorofilla a hija blu-aħdar, u l-klorofilla b hija isfar-aħdar. Hemm żewġ assorbimenti qawwija ta 'chlorophyll a u chlorophyll b, wieħed fir-reġjun aħmar b'wavelength ta' 630-680 nm, u l-ieħor fir-reġjun blu-vjola b'wavelength ta '400-460 nm.

• Karotenojdi

Il-karotenojdi huma t-terminu ġenerali għal klassi ta 'pigmenti naturali importanti, li komunement jinstabu f'pigmenti isfar, oranġjo-aħmar jew ħomor f'annimali, pjanti ogħla, fungi, u alka. S'issa, ġew skoperti aktar minn 600 karotenojdi naturali.

L-assorbiment tad-dawl tal-karotenojdi jkopri l-firxa ta 'OD303 ~ 505 nm, li jipprovdi l-kulur tal-ikel u jaffettwa l-konsum tal-ikel tal-ġisem. Fl-alka, pjanti, u mikro-organiżmi, il-kulur tiegħu huwa miksi bil-klorofilla u ma jistax jidher. Fiċ-ċelluli tal-pjanti, il-karotenojdi prodotti mhux biss jassorbu u jittrasferixxu l-enerġija biex jgħinu fil-fotosintesi, iżda għandhom ukoll il-funzjoni li jipproteġu ċ-ċelloli milli jinqerdu minn molekuli ta 'ossiġnu eċċitati b'rabta b'elettron wieħed.

Xi nuqqas ta' ftehim kunċettwali

Irrispettivament mill-effett li jiffranka l-enerġija, is-selettività tad-dawl u l-koordinazzjoni tad-dawl, id-dawl tas-semikondutturi wera vantaġġi kbar. Madankollu, mill-iżvilupp mgħaġġel ta 'dawn l-aħħar sentejn, rajna wkoll ħafna nuqqas ta' ftehim fid-disinn u l-applikazzjoni tad-dawl, li huma prinċipalment riflessi fl-aspetti li ġejjin.

①Sakemm iċ-ċipep aħmar u blu ta 'ċertu wavelength huma magħquda f'ċertu proporzjon, jistgħu jintużaw fil-kultivazzjoni tal-pjanti, pereżempju, il-proporzjon ta' aħmar għal blu huwa 4:1, 6:1, 9:1 u għalhekk fuq.

②Sakemm ikun dawl abjad, jista 'jissostitwixxi d-dawl tax-xemx, bħat-tubu tad-dawl abjad bi tliet primarji użat ħafna fil-Ġappun, eċċ. L-użu ta' dawn l-ispettri għandu ċertu effett fuq it-tkabbir tal-pjanti, iżda l-effett huwa mhux tajjeb daqs is-sors tad-dawl magħmul mill-LED.

③Sakemm il-PPFD (densità tal-fluss quantum tad-dawl), parametru importanti ta 'illuminazzjoni, jilħaq ċertu indiċi, per eżempju, PPFD huwa akbar minn 200 μmol·m-2·s-1. Madankollu, meta tuża dan l-indikatur, trid tagħti attenzjoni jekk hijiex pjanta tad-dell jew pjanta tax-xemx. Għandek bżonn tagħmel mistoqsija jew issib il-punt ta 'saturazzjoni ta' kumpens tad-dawl ta 'dawn l-impjanti, li jissejjaħ ukoll il-punt ta' kumpens tad-dawl. F'applikazzjonijiet attwali, in-nebbieta ħafna drabi jinħarqu jew nixfu. Għalhekk, id-disinn ta 'dan il-parametru għandu jkun iddisinjat skont l-ispeċi tal-pjanti, l-ambjent tat-tkabbir u l-kundizzjonijiet.

Rigward l-ewwel aspett, kif introdott fl-introduzzjoni, l-ispettru meħtieġ għat-tkabbir tal-pjanti għandu jkun spettru kontinwu b'ċerta wisa 'ta' distribuzzjoni. Huwa ovvjament mhux xieraq li jintuża sors tad-dawl magħmul minn żewġ ċipep ta 'wavelength speċifiċi ta' aħmar u blu bi spettru dejjaq ħafna (kif muri fil-Figura 3(a)). Fl-esperimenti, instab li l-pjanti għandhom tendenza li jkunu safrani, iz-zkuk tal-weraq huma ħfief ħafna, u z-zkuk tal-weraq huma rqaq ħafna.

Għal tubi fluworexxenti bi tliet kuluri primarji użati b'mod komuni fis-snin preċedenti, għalkemm l-abjad huwa sintetizzat, l-ispettri aħmar, aħdar u blu huma separati (kif muri fil-Figura 3(b)), u l-wisa 'ta' l-ispettru hija dejqa ħafna. L-intensità spettrali tal-parti kontinwa li ġejja hija relattivament dgħajfa, u l-qawwa għadha relattivament kbira meta mqabbla mal-LEDs, 1.5 sa 3 darbiet il-konsum tal-enerġija. Għalhekk, l-effett tal-użu mhuwiex tajjeb daqs id-dwal LED.

Figura 3, Dawl tal-pjanti LED taċ-ċippa aħmar u blu u spettru tad-dawl fluworexxenti bi tliet kuluri primarji

PPFD hija d-densità tal-fluss quantum tad-dawl, li tirreferi għad-densità effettiva tal-fluss tad-dawl tar-radjazzjoni tad-dawl fil-fotosintesi, li tirrappreżenta n-numru totali ta 'kwanti tad-dawl inċidentali fuq zkuk tal-weraq tal-pjanti fil-medda ta' wavelength ta '400 sa 700 nm għal kull unità ta' ħin u unità ta 'żona . L-unità tagħha hija μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Ir-radjazzjoni fotosintetikament attiva (PAR) tirreferi għar-radjazzjoni solari totali b'wavelength fil-medda ta '400 sa 700 nm. Jista 'jiġi espress jew bi kwanti tad-dawl jew b'enerġija radjanti.

Fil-passat, l-intensità tad-dawl riflessa mill-illuminometru kienet luminożità, iżda l-ispettru tat-tkabbir tal-pjanti jinbidel minħabba l-għoli tal-apparat tad-dawl mill-impjant, il-kopertura tad-dawl u jekk id-dawl jistax jgħaddi mill-weraq. Għalhekk, mhuwiex preċiż li tuża par bħala indikatur tal-intensità tad-dawl fl-istudju tal-fotosintesi.

Ġeneralment, il-mekkaniżmu tal-fotosintesi jista 'jinbeda meta l-PPFD tal-pjanta li tħobb ix-xemx tkun akbar minn 50 μmol·m-2·s-1, filwaqt li l-PPFD tal-pjanta dellija teħtieġ biss 20 μmol·m-2·s-1 . Għalhekk, meta tixtri LED grow lights, tista 'tagħżel in-numru ta' LED grow lights ibbażat fuq dan il-valur ta 'referenza u t-tip ta' pjanti li tħawwel. Pereżempju, jekk il-PPFD ta 'lght LED wieħed huwa 20 μmol·m-2·s-1, aktar minn 3 bozoz tal-pjanti LED huma meħtieġa biex jikbru pjanti li jħobbu x-xemx.

Diversi soluzzjonijiet ta 'disinn ta' dawl semikonduttur

Id-dawl tas-semikondutturi jintuża għat-tkabbir jew it-tħawwil tal-pjanti, u hemm żewġ metodi bażiċi ta 'referenza.

• Fil-preżent, il-mudell tat-tħawwil ta 'ġewwa huwa sħun ħafna fiċ-Ċina. Dan il-mudell għandu diversi karatteristiċi:

①Ir-rwol tad-dwal LED huwa li jipprovdi l-ispettru sħiħ tad-dawl tal-pjanti, u s-sistema tad-dawl hija meħtieġa biex tipprovdi l-enerġija tad-dawl kollha, u l-ispiża tal-produzzjoni hija relattivament għolja;
②Id-disinn tad-dwal tat-tkabbir LED jeħtieġ li jqis il-kontinwità u l-integrità tal-ispettru;
③Huwa meħtieġ li tikkontrolla b'mod effettiv il-ħin tad-dawl u l-intensità tad-dawl, bħal li l-pjanti jitħallew jistrieħu għal ftit sigħat, l-intensità tal-irradjazzjoni mhix biżżejjed jew qawwija wisq, eċċ.;
④Il-proċess kollu jeħtieġ li jimita l-kundizzjonijiet meħtieġa mill-ambjent attwali ta 'tkabbir ottimali tal-pjanti barra, bħall-umdità, it-temperatura u l-konċentrazzjoni tas-CO2.

• Mod ta 'tħawwil ta' barra b'pedament tajjeb ta 'tħawwil ta' serra ta 'barra. Il-karatteristiċi ta 'dan il-mudell huma:

①Ir-rwol tad-dwal LED huwa li jissupplimentaw id-dawl. Wieħed huwa li ttejjeb l-intensità tad-dawl fiż-żoni blu u ħomor taħt l-irradjazzjoni tad-dawl tax-xemx matul il-jum biex tippromwovi l-fotosintesi tal-pjanti, u l-oħra hija li tikkumpensa meta ma jkunx hemm dawl tax-xemx bil-lejl biex tippromwovi r-rata tat-tkabbir tal-Pjanti
②Id-dawl supplimentari jeħtieġ li jikkunsidra f'liema stadju tat-tkabbir tinsab l-impjant, bħall-perjodu tan-nebbieta jew il-perjodu tal-fjoritura u l-frott.

Għalhekk, id-disinn tad-dwal tat-tkabbir tal-pjanti LED għandu l-ewwel ikollu żewġ modi bażiċi ta 'disinn, jiġifieri, dawl 24h (ġewwa) u dawl ta' suppliment tat-tkabbir tal-pjanti (barra). Għall-kultivazzjoni tal-pjanti ta 'ġewwa, id-disinn tad-dwal tat-tkabbir LED jeħtieġ li jikkunsidra tliet aspetti, kif muri fil-Figura 4. Mhux possibbli li ċ-ċipep jiġu ppakkjati bi tliet kuluri primarji f'ċertu proporzjon.

Figura 4, L-idea tad-disinn tal-użu ta 'dwal ta' booster tal-pjanti LED ta 'ġewwa għal dawl ta' 24 siegħa

Pereżempju, għal spettru fl-istadju tal-mixtla, meta wieħed iqis li jeħtieġ li jsaħħaħ it-tkabbir ta 'għeruq u zkuk, isaħħaħ il-fergħat tal-weraq, u s-sors tad-dawl jintuża ġewwa, l-ispettru jista' jiġi ddisinjat kif muri fil-Figura 5.

Figura 5, Strutturi spettrali adattati għall-perjodu tal-mixtla ta 'ġewwa LED

Għad-disinn tat-tieni tip ta 'LED jikbru dawl, huwa prinċipalment immirat lejn is-soluzzjoni tad-disinn li jissupplimentaw id-dawl biex jippromwovu t-tħawwil fil-bażi ta' serra ta 'barra. L-idea tad-disinn tidher fil-Figura 6.

Figura 6, Ideat ta 'disinn ta' dwal ta 'tkabbir ta' barra 

L-awtur jissuġġerixxi li aktar kumpaniji tat-tħawwil jadottaw it-tieni għażla biex jużaw dwal LED biex jippromwovu t-tkabbir tal-pjanti.

L-ewwelnett, il-kultivazzjoni tas-serra ta 'barra taċ-Ċina għandha għexieren ta' snin ammont kbir u firxa wiesgħa ta 'esperjenza, kemm fin-nofsinhar kif ukoll fit-tramuntana. Għandha bażi tajba ta 'teknoloġija ta' kultivazzjoni ta 'serra u tipprovdi numru kbir ta' frott u ħaxix frisk fis-suq għall-ibliet tal-madwar. Speċjalment fil-qasam tal-ħamrija u l-ilma u t-tħawwil tal-fertilizzanti, saru riżultati ta 'riċerka sinjuri.

It-tieni nett, dan it-tip ta 'soluzzjoni ta' dawl supplimentari jista 'jnaqqas ħafna l-konsum bla bżonn ta' enerġija, u fl-istess ħin jista 'jżid b'mod effettiv ir-rendiment ta' frott u ħxejjex. Barra minn hekk, iż-żona ġeografika vasta taċ-Ċina hija konvenjenti ħafna għall-promozzjoni.

Bħala r-riċerka xjentifika tad-dawl tal-pjanti LED, tipprovdi wkoll bażi sperimentali usa ' għaliha. Fig. 7 hija tip ta 'LED jikbru dawl żviluppati minn dan it-tim ta' riċerka, li huwa adattat għat-tkabbir fis-serer, u l-ispettru tiegħu huwa muri fil-Fig.

Figura 7, Tip ta 'LED jikbru dawl

Figura 8, spettru ta 'tip ta' LED jikbru dawl

Skont l-ideat tad-disinn ta 'hawn fuq, it-tim ta' riċerka wettaq serje ta 'esperimenti, u r-riżultati sperimentali huma sinifikanti ħafna. Pereżempju, għat-tkabbir tad-dawl waqt in-nursery, il-lampa oriġinali użata hija lampa fluworexxenti b'qawwa ta '32 W u ċiklu ta' nursery ta '40 jum. Aħna nipprovdu dawl LED ta '12 W, li jqassar iċ-ċiklu tan-nebbieta għal 30 jum, inaqqas b'mod effettiv l-influwenza tat-temperatura tal-lampi fil-workshop tan-nebbieta, u jiffranka l-konsum tal-enerġija tal-arja kondizzjonata. Il-ħxuna, it-tul u l-kulur tan-nebbieta huma aħjar mis-soluzzjoni oriġinali tat-trobbija tan-nebbieta. Għan-nebbieta ta 'ħxejjex komuni, inkisbu wkoll konklużjonijiet ta' verifika tajba, li huma miġbura fil-qosor fit-tabella li ġejja.

Fosthom, il-grupp tad-dawl supplimentari PPFD: 70-80 μmol·m-2·s-1, u l-proporzjon aħmar-blu: 0.6-0.7. Il-firxa tal-valur PPFD bi nhar tal-grupp naturali kienet 40 ~ 800 μmol · m-2 · s-1, u l-proporzjon ta 'aħmar għal blu kien 0.6 ~ 1.2. Wieħed jista 'jara li l-indikaturi ta' hawn fuq huma aħjar minn dawk ta 'nebbieta mkabbra b'mod naturali.

Konklużjoni

Dan l-artikolu jintroduċi l-aħħar żviluppi fl-applikazzjoni ta 'LED jikbru dwal fil-kultivazzjoni tal-pjanti, u jindika xi nuqqas ta' ftehim fl-applikazzjoni ta 'LED jikbru dawl fil-kultivazzjoni tal-pjanti. Fl-aħħarnett, l-ideat tekniċi u l-iskemi għall-iżvilupp ta 'LED jikbru dwal użati għall-kultivazzjoni tal-pjanti huma introdotti. Għandu jiġi rrilevat li hemm ukoll xi fatturi li jeħtieġ li jiġu kkunsidrati fl-installazzjoni u l-użu tad-dawl, bħad-distanza bejn id-dawl u l-impjant, il-firxa ta 'irradjazzjoni tal-lampa, u kif tapplika d-dawl b' ilma normali, fertilizzant, u ħamrija.

Awtur: Yi Wang et al. Sors: CNKI