Introduzzjoni

Id-dawl għandu rwol ewlieni fil-proċess tat-tkabbir tal-pjanti. Huwa l-aqwa fertilizzant biex jippromwovi l-assorbiment tal-klorofilla tal-pjanti u l-assorbiment ta' diversi kwalitajiet ta' tkabbir tal-pjanti bħall-karotene. 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, il-ħamrija u l-fertilizzant, il-kundizzjonijiet tal-ambjent tat-tkabbir u l-kontroll tekniku komprensiv.

Fl-aħħar sentejn jew tlieta, kien hemm rapporti bla tmiem dwar l-applikazzjoni tat-teknoloġija tad-dawl tas-semikondutturi rigward fabbriki tal-pjanti tridimensjonali jew tkabbir tal-pjanti. Iżda wara li taqrahom bir-reqqa, dejjem ikun hemm xi sentiment ta’ skomdu. 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. Jidher li l-ispettru solari huwa spettru kontinwu, fejn 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 tal-organiżmi fin-natura huwa relatat mal-intensità tal-ispettru. Pereżempju, ħafna 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 tal-irradjazzjoni tax-xemx mhux dejjem hija aħjar, u hemm ċertu grad ta' selettività għat-tkabbir tal-annimali u l-pjanti.

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

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

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

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

• Klorofilla

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

Il-klorofilla a tassorbi prinċipalment id-dawl aħmar, u l-klorofilla b tassorbi prinċipalment id-dawl blu-vjola, prinċipalment biex tiddistingwi l-pjanti tad-dell mill-pjanti tax-xemx. Il-proporzjon tal-klorofilla b għall-klorofilla a tal-pjanti tad-dell huwa żgħir, għalhekk il-pjanti tad-dell jistgħu jużaw id-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 tal-klorofilla a u l-klorofilla b, wieħed fir-reġjun aħmar b'tul ta' mewġa ta' 630-680 nm, u l-ieħor fir-reġjun blu-vjola b'tul ta' mewġa ta' 400-460 nm.

• Karotenojdi

Karotenojdi huma t-terminu ġenerali għal klassi ta' pigmenti naturali importanti, li jinstabu komunement f'pigmenti sofor, oranġjo-ħomor jew ħomor fl-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 mill-ġisem. Fl-alka, il-pjanti, u l-mikroorganiżmi, il-kulur tiegħu huwa mgħotti bil-klorofilla u ma jistax jidher. Fiċ-ċelloli tal-pjanti, il-karotenojdi prodotti mhux biss jassorbu u jittrasferixxu l-enerġija biex jgħinu l-fotosintesi, iżda għandhom ukoll il-funzjoni li jipproteġu ċ-ċelloli milli jinqerdu minn molekuli tal-ossiġnu eċċitati b'rabta ta' elettron wieħed.

Xi nuqqas ta' ftehim kunċettwali

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

①Sakemm iċ-ċipep aħmar u blu ta' ċerta wavelength ikunu kkombinati f'ċertu proporzjon, jistgħu jintużaw fil-kultivazzjoni tal-pjanti, pereżempju, il-proporzjon ta' aħmar għal blu huwa 4:1, 6:1, 9:1 u l-bqija.

②Sakemm tkun dawl abjad, tista' tissostitwixxi 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 mhuwiex tajjeb daqs is-sors tad-dawl magħmul mill-LED.

③Sakemm il-PPFD (densità tal-fluss kwantiku tad-dawl), parametru importanti tal-illuminazzjoni, jilħaq ċertu indiċi, pereżempju, il-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. Jeħtieġ li tistaqsi jew issib il-punt ta' saturazzjoni tal-kumpens tad-dawl ta' dawn il-pjanti, li jissejjaħ ukoll il-punt ta' kumpens tad-dawl. F'applikazzjonijiet attwali, in-nebbieta spiss jinħarqu jew jinxfu. Għalhekk, id-disinn ta' dan il-parametru għandu jkun iddisinjat skont l-ispeċi tal-pjanta, 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. Ovvjament mhux xieraq li tintuża 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 it-tendenza li jkunu sofor, iz-zkuk tal-weraq huma ħfief ħafna, u z-zkuk tal-weraq huma rqaq ħafna.

Għat-tubi fluworexxenti bi tliet kuluri primarji li kienu komunement użati fis-snin ta' qabel, għalkemm l-abjad huwa sintetizzat, l-ispettri aħmar, aħdar u blu huma separati (kif muri fil-Figura 3(b)), u l-wisa' tal-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 b'ċippa ħamra u blu u spettru tad-dawl fluworexxenti bi tliet kuluri primarji

Il-PPFD hija d-densità tal-fluss kwantiku tad-dawl, li tirreferi għad-densità effettiva tal-fluss tad-dawl tar-radjazzjoni fil-fotosintesi, li tirrappreżenta n-numru totali ta' kwanti tad-dawl li jaqgħu fuq iz-zkuk tal-weraq tal-pjanti fil-medda ta' wavelength ta' 400 sa 700 nm għal kull unità ta' ħin u unità ta' erja. 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. Tista' tiġi espressa jew permezz ta' kwanti tad-dawl jew permezz ta' enerġija radjanti.

Fil-passat, l-intensità tad-dawl riflessa mill-illumometru kienet il-luminożità, iżda l-ispettru tat-tkabbir tal-pjanti jinbidel minħabba l-għoli tal-apparat tad-dawl mill-pjanta, il-kopertura tad-dawl u jekk id-dawl jistax jgħaddi mill-weraq. Għalhekk, mhuwiex preċiż li l-par jintuża 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 fid-dell teħtieġ biss 20 μmol·m-2·s-1. Għalhekk, meta tixtri dwal tat-tkabbir LED, tista' tagħżel in-numru ta' dwal tat-tkabbir LED ibbażati fuq dan il-valur ta' referenza u t-tip ta' pjanti li tħawwel. Pereżempju, jekk il-PPFD ta' dawl LED wieħed huwa 20 μmol·m-2·s-1, huma meħtieġa aktar minn 3 bozoz tal-pjanti LED biex jitkabbru pjanti li jħobbu x-xemx.

Diversi soluzzjonijiet ta' disinn ta' dawl semikonduttur

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

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

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

• Modalità ta' tħawwil fil-beraħ b'pedament tajjeb ta' tħawwil ta' serra fil-beraħ. Il-karatteristiċi ta' dan il-mudell huma:

①Ir-rwol tad-dwal LED huwa li jissupplimentaw id-dawl. Wieħed huwa li jsaħħaħ l-intensità tad-dawl fiż-żoni blu u ħomor taħt ir-radjazzjoni tad-dawl tax-xemx matul il-jum biex jippromwovi l-fotosintesi tal-pjanti, u l-ieħor huwa li jikkumpensa meta ma jkunx hemm dawl tax-xemx bil-lejl biex jippromwovi r-rata tat-tkabbir tal-pjanti.
②Id-dawl supplimentari jeħtieġ li jikkunsidra f'liema stadju tat-tkabbir tinsab il-pjanta, bħall-perjodu tan-nebbieta jew il-perjodu tal-fjoritura u l-frott.

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

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

Pereżempju, għal spettru fl-istadju tat-trobbija, meta wieħed iqis li jeħtieġ li jsaħħaħ it-tkabbir tal-għeruq u z-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 ta' nursery LED ġewwa

Għad-disinn tat-tieni tip ta' dawl LED għat-tkabbir, huwa mmirat prinċipalment lejn is-soluzzjoni tad-disinn li tissupplimenta d-dawl biex tippromwovi t-tħawwil fil-bażi tas-serra ta' barra. L-idea tad-disinn hija murija fil-Figura 6.

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

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

L-ewwelnett, il-kultivazzjoni tas-serer fil-beraħ fiċ-Ċina għandha għexieren ta’ snin ta’ esperjenza, kemm fin-nofsinhar kif ukoll fit-tramuntana. Għandha bażi tajba fit-teknoloġija tal-kultivazzjoni tas-serer u tipprovdi għadd kbir ta’ frott u ħaxix frisk fis-suq għall-bliet tal-madwar. Speċjalment fil-qasam tal-ħamrija, l-ilma u t-tħawwil tal-fertilizzanti, inkisbu riżultati rikki fir-riċerka.

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

Bħala r-riċerka xjentifika tad-dawl LED għall-pjanti, tipprovdi wkoll bażi sperimentali usa' għaliha. Il-Figura 7 hija tip ta' dawl LED għat-tkabbir żviluppat minn dan it-tim ta' riċerka, li huwa adattat għat-tkabbir fis-serer, u l-ispettru tiegħu huwa muri fil-Figura 8.

Figura 7, Tip ta' dawl LED għat-tkabbir tal-pjanti

Figura 8, spettru ta' tip ta' dawl LED għat-tkabbir tal-pjanti

Skont l-ideat tad-disinn ta’ hawn fuq, it-tim tar-riċerka wettaq serje ta’ esperimenti, u r-riżultati sperimentali huma sinifikanti ħafna. Pereżempju, għad-dawl tat-tkabbir 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 għat-tkabbir tan-nebbieta. Għan-nebbieta tal-ħxejjex komuni, inkisbu wkoll konklużjonijiet ta’ verifika tajbin, 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-medda tal-valur tal-PPFD matul il-jum tal-grupp naturali kienet 40~800 μmol·m-2·s-1, u l-proporzjon ta' aħmar għal blu kien 0.6~1.2. Jista' jidher li l-indikaturi ta' hawn fuq huma aħjar minn dawk tan-nebbieta mkabbra b'mod naturali.

Konklużjoni

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

Awtur: Yi Wang et al. Sors: CNKI