[Abstrakt] Baserat på ett stort antal experimentella data diskuterar denna artikel flera viktiga frågor i valet av ljuskvalitet i växtfabriker, inklusive valet av ljuskällor, effekterna av rött, blått och gult ljus och valet av spektralt ljus. serier, för att ge insikter om ljuskvalitet i växtfabriker. Bestämningen av matchningsstrategi ger några praktiska lösningar som kan användas som referens.
Val av ljuskälla

Fabriker använder i allmänhet LED-lampor. Detta beror på att LED-lampor har egenskaperna för hög ljuseffektivitet, låg energiförbrukning, mindre värmegenerering, lång livslängd och justerbar ljusintensitet och spektrum, vilket inte bara kan uppfylla kraven för växttillväxt och effektiv materialackumulering, utan också spara energi, minska värmeproduktion och elkostnader. LED-odlingslampor kan ytterligare delas in i enkelchips bredspektrum LED-lampor för allmänna ändamål, enkelchips växtspecifika bredspektrum LED-lampor och multi-chip kombinerade LED-lampor med justerbart spektrum. Priset på de två sistnämnda typerna av växtspecifika LED-lampor är i allmänhet mer än 5 gånger högre än vanliga LED-lampor, så olika ljuskällor bör väljas efter olika syften. För stora växtfabriker förändras de typer av växter de odlar med marknadens efterfrågan. För att minska byggkostnaderna och inte nämnvärt påverka produktionseffektiviteten rekommenderar författaren att man använder bredspektrum LED-chips för allmänbelysning som belysningskälla. För små anläggningsfabriker, om typerna av anläggningar är relativt fasta, för att få hög produktionseffektivitet och kvalitet utan att nämnvärt öka byggkostnaden, kan bredspektrum LED-chips för anläggningsspecifik eller allmän belysning användas som belysningskälla. Om det ska studera ljusets effekt på växttillväxt och ackumulering av effektiva ämnen, för att ge den bästa ljusformeln för storskalig produktion i framtiden, kan en multi-chip kombination av justerbara LED-lampor användas för att förändra faktorer som ljusintensitet, spektrum och ljustid för att erhålla den bästa ljusformeln för varje planta, vilket ger grunden för storskalig produktion.

Det röda och blåa ljuset

När det gäller de specifika experimentella resultaten, när innehållet av rött ljus (R) är högre än det av blått ljus (B) (sallad R:B = 6:2 och 7:3; spenat R:B = 4: 1; kalebassplantor R:B = 7:3 gurkplantor R:B = 7:3), visade experimentet att biomassainnehållet (inklusive växthöjden på luftdelen, maximal bladyta, färskvikt och torrvikt , etc.) var högre, men plantornas stamdiameter och starka plantindex var större när halten blått ljus var högre än rött ljus. För biokemiska indikatorer är halten av rött ljus högre än blått ljus i allmänhet fördelaktigt för ökningen av lösligt sockerhalt i växter. För ackumulering av VC, lösligt protein, klorofyll och karotenoider i växter är det dock mer fördelaktigt att använda LED-belysning med högre blått ljusinnehåll än rött ljus, och även halten malondialdehyd är relativt låg under dessa ljusförhållanden.

Eftersom växtfabriken huvudsakligen används för att odla bladgrönsaker eller för industriell plantodling, kan man dra slutsatsen från ovanstående resultat att under förutsättningen att öka avkastningen och med hänsyn till kvaliteten, är det lämpligt att använda LED-chips med högre rött ljusinnehåll än blått ljus som ljuskälla. Ett bättre förhållande är R:B = 7:3. Dessutom är ett sådant förhållande mellan rött och blått ljus i princip tillämpligt på alla typer av bladgrönsaker eller plantor, och det finns inga specifika krav för olika växter.

Val av röd och blå våglängd

Under fotosyntesen absorberas ljusenergi huvudsakligen genom klorofyll a och klorofyll b. Figuren nedan visar absorptionsspektra för klorofyll a och klorofyll b, där den gröna spektrallinjen är absorptionsspektrumet för klorofyll a, och den blå spektrallinjen är absorptionsspektrumet för klorofyll b. Det framgår av figuren att både klorofyll a och klorofyll b har två absorptionstoppar, den ena i blåljusområdet och den andra i rödljusområdet. Men de två absorptionstopparna för klorofyll a och klorofyll b är något olika. För att vara exakt är de två toppvåglängderna för klorofyll a 430 nm respektive 662 nm, och de två toppvåglängderna för klorofyll b är 453 nm respektive 642 nm. Dessa fyra våglängdsvärden kommer inte att förändras med olika växter, så valet av röda och blå våglängder i ljuskällan kommer inte att ändras med olika växtarter.

Absorptionsspektra för klorofyll a och klorofyll b

En vanlig LED-belysning med ett brett spektrum kan användas som ljuskälla för växtfabriken, så länge som det röda och blåa ljuset kan täcka de två toppvåglängderna för klorofyll a och klorofyll b, det vill säga våglängdsområdet för rött ljus är i allmänhet 620~680 nm, medan det blå ljuset. Våglängdsområdet är från 400 till 480 nm. Våglängdsintervallet för rött och blått ljus bör dock inte vara för brett eftersom det inte bara slösar ljusenergi, utan också kan ha andra effekter.

Om ett LED-ljus som består av rött, gult och blått chip används som ljuskälla för anläggningsfabriken, bör toppvåglängden för rött ljus ställas in på toppvåglängden för klorofyll a, det vill säga vid 660 nm, toppvåglängden av blått ljus bör ställas in på toppvåglängden för klorofyll b, dvs vid 450 nm.

Rollen av gult och grönt ljus

Det är mer lämpligt när förhållandet mellan rött, grönt och blått ljus är R:G:B=6:1:3. När det gäller bestämningen av våglängden för grönt ljus, eftersom den huvudsakligen spelar en reglerande roll i processen för växttillväxt, behöver den bara vara mellan 530 och 550 nm.

Sammanfattning

Den här artikeln diskuterar valstrategin för ljuskvalitet i växtfabriker från både teoretiska och praktiska aspekter, inklusive valet av våglängdsområdet för rött och blått ljus i LED-ljuskällan och rollen och förhållandet mellan gult och grönt ljus. I processen för växttillväxt bör den rimliga matchningen mellan de tre faktorerna ljusintensitet, ljuskvalitet och ljustid, och deras samband med näringsämnen, temperatur och luftfuktighet, och CO2-koncentration också övervägas. För faktisk produktion, oavsett om du planerar att använda ett brett spektrum eller ett multi-chip kombination avstämbart spektrum LED-ljus, är förhållandet mellan våglängder den primära faktorn, eftersom förutom ljuskvaliteten kan andra faktorer justeras i realtid under drift. Därför bör det viktigaste övervägandet i designstadiet av växtfabriker vara valet av ljuskvalitet.

Författare: Yong Xu

Artikelkälla: Wechat-konto för Agricultural Engineering Technology (växthusgårdsodling)

Referens: Yong Xu,Lätt kvalitetsvalsstrategi i växtfabriker [J]. Lantbruksteknisk teknik, 2022, 42(4): 22-25.