Jako ważna gałąź nowoczesnego rolnictwa, koncepcja fabryk roślin stała się bardzo popularna. W środowisku do sadzenia w pomieszczeniach oświetlenie roślin jest niezbędnym źródłem energii do fotosyntezy. Lampy LED do roślin mają przytłaczające zalety, których nie mają tradycyjne światła dodatkowe i z pewnością staną się pierwszym wyborem dla głównych lub dodatkowych świateł w dużych zastosowaniach komercyjnych, takich jak pionowe farmy i szklarnie.
Rośliny są jedną z najbardziej złożonych form życia na tej planecie. Sadzenie roślin jest niezwykle proste, ale też trudne i złożone. Oprócz oświetlenia roślin, wiele zmiennych wpływa na siebie nawzajem, równoważenie tych zmiennych to wspaniała sztuka, którą hodowcy muszą zrozumieć i opanować. Ale jeśli chodzi o oświetlenie roślin, nadal należy dokładnie rozważyć wiele czynników.
Najpierw niech' zrozumie widmo Słońca i absorpcję widma przez rośliny. Jak widać na poniższym rysunku, widmo słoneczne jest widmem ciągłym, w którym widmo niebieskie i zielone jest silniejsze niż widmo czerwone, a widmo światła widzialnego waha się od 380 do 780 nm. Istnieje kilka kluczowych czynników absorpcji dla wzrostu roślin, a widma absorpcji światła kilku kluczowych auksyn, które wpływają na wzrost roślin, są znacząco różne. Dlatego zastosowanie lamp LED do wzrostu roślin nie jest sprawą prostą, ale bardzo ukierunkowaną. Tutaj konieczne jest wprowadzenie koncepcji dwóch najważniejszych fotosyntetycznych elementów wzrostu roślin.
Fotosynteza roślin opiera się na chlorofilu w chloroplastach liści, który jest jednym z najważniejszych barwników związanych z fotosyntezą. Występuje we wszystkich organizmach, które mogą tworzyć fotosyntezę, w tym roślinach zielonych i roślinach prokariotycznych. Sinice (sinice) i glony eukariotyczne. Chlorofil pochłania energię światła i syntetyzuje dwutlenek węgla i wodę w węglowodory.
Chlorofil a jest niebiesko-zielony i pochłania głównie światło czerwone; chlorofil b jest żółto-zielony i pochłania głównie światło niebiesko-fioletowe. Głównie do odróżnienia roślin cieniujących od roślin słonecznych. Stosunek chlorofilu b do chlorofilu a roślin cieniujących jest niewielki, więc rośliny cieniujące mogą silnie wykorzystywać niebieskie światło i przystosowywać się do uprawy w cieniu. Istnieją dwie silne absorpcje chlorofilu a i chlorofilu b: obszar czerwony o długości fali 630~680 nm i obszar niebiesko-fioletowy o długości fali 400~460 nm.
Karotenoidy (karotenoidy) to ogólne określenie klasy ważnych naturalnych pigmentów, które powszechnie występują w żółtych, pomarańczowo-czerwonych lub czerwonych pigmentach zwierząt, roślin wyższych, grzybów i alg. Do tej pory odkryto ponad 600 naturalnych karotenoidów. Karotenoidy wytwarzane w komórkach roślinnych nie tylko absorbują i przekazują energię, aby wspomóc postęp fotosyntezy, ale także pełnią funkcję ochrony komórek przed zniszczeniem przez wzbudzone cząsteczki tlenu z pojedynczym wiązaniem elektronowym. Karotenoidy pochłaniają światło w zakresie 303~505 nm. Zapewniają kolor pożywienia i wpływają na przyjmowanie pokarmu przez organizm' w glonach, roślinach i mikroorganizmach nie można przedstawić ich barwy, ponieważ są pokryte chlorofilem.
W procesie projektowania i wyboru lamp LED do roślin istnieje kilka nieporozumień, których należy unikać, głównie w następujących aspektach.
1. Stosunek długości fali światła czerwonego i niebieskiego;
Jako dwa główne regiony absorpcji fotosyntezy dwóch roślin, widmo emitowane przez lampy LED powinno składać się głównie z światła czerwonego i niebieskiego. Ale nie można tego po prostu zmierzyć stosunkiem czerwieni do błękitu. Na przykład stosunek koloru czerwonego do niebieskiego wynosi 4:1, 6:1, 9:1 i tak dalej.
Gatunki roślin są bardzo zróżnicowane i mają różne nawyki, a różne etapy wzrostu mają również różne potrzeby w zakresie skupienia światła. Widmo wymagane do wzrostu roślin powinno być widmem ciągłym o określonej szerokości dystrybucji. Oczywiście niewłaściwe jest użycie źródła światła składającego się z dwóch chipów o określonej długości fali, czerwonego i niebieskiego, o bardzo wąskim spektrum. W doświadczeniach stwierdzono, że rośliny mają tendencję do żółtawego zabarwienia, łodygi liści są bardzo lekkie, a łodygi liści są bardzo cienkie. Przeprowadzono wiele badań dotyczących reakcji roślin na różne widma w innych krajach, takich jak wpływ części podczerwieni na fotoperiod, wpływ części żółto-zielonej na efekt cieniowania i wpływ fioletowa część dotycząca odporności na szkodniki i choroby, składniki odżywcze i tak dalej.
W rzeczywistych zastosowaniach sadzonki są często spalone lub uschnięte. Dlatego projekt tego parametru musi być dostosowany do gatunku rośliny, środowiska wzrostu i warunków.
2. Zwykłe białe światło i pełne spektrum
Efekt świetlny"widziany" przez rośliny różni się od ludzkiego oka. Nasze powszechnie używane lampy światła białego nie mogą zastąpić światła słonecznego', takie jak trzy podstawowe lampy światła białego szeroko stosowane w Japonii. Wykorzystanie tych widm ma pewien wpływ na wzrost roślin, ale efekt nie jest tak dobry jak źródło światła wykonane przez diody LED. .
W przypadku świetlówek z trzema kolorami podstawowymi powszechnie stosowanych w poprzednich latach, pomimo syntezy bieli, widma czerwonego, zielonego i niebieskiego są rozdzielone, a szerokość widma jest bardzo wąska, a ciągła część widma jest stosunkowo słaba. Jednocześnie moc jest nadal stosunkowo duża w porównaniu z diodami LED, 1,5 do 3 razy większa od zużycia energii. Pełne spektrum diod LED zaprojektowanych specjalnie do oświetlenia roślin optymalizuje widmo. Chociaż efekt wizualny jest nadal biały, zawiera ważną część światła potrzebnego do fotosyntezy roślin.
3. Parametr natężenia oświetlenia PPFD
Gęstość strumienia fotosyntezy (PPFD) jest ważnym parametrem do pomiaru natężenia światła roślin. Można ją wyrazić za pomocą kwantów światła lub energii promieniowania. Odnosi się do efektywnej gęstości strumienia promieniowania w fotosyntezie, która reprezentuje całkowitą liczbę kwantów światła padających na łodygi liści roślin w zakresie długości fali od 400 do 700 nm na jednostkę czasu i powierzchnię. Jego jednostką jest μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Promieniowanie fotosyntetycznie czynne (PAR) odnosi się do całkowitego promieniowania słonecznego o długości fali w zakresie od 400 do 700 nm.
Punkt kompensacji światła roślin, zwany również punktem kompensacji światła, oznacza, że PPFD musi być wyższy niż ten punkt, aby fotosynteza była większa niż oddychanie, a wzrost roślin jest większy niż konsumpcja, zanim rośliny będą mogły rosnąć. Różne rośliny mają różne punkty kompensacji światła i nie można po prostu uznać, że osiągają pewien wskaźnik, taki jak PPFD większy niż 200 μmol·m-2·s-1.
Natężenie światła używanego w przeszłości miernika natężenia oświetlenia to jasność, ale ponieważ widmo wzrostu rośliny zmienia się ze względu na wysokość źródła światła z rośliny, zasięg światła i to, czy światło może przejść przez liście , itp., jest używany jako światło podczas badania fotosyntezy. Silne wskaźniki nie są wystarczająco dokładne, a PAR jest obecnie najczęściej używany.
Generalnie, mechanizm fotosyntezy może być zainicjowany przez roślinę dodatnią PPFD> 50 μmol·m-2·s-1; podczas gdy roślina cieniująca PPFD potrzebuje tylko 20 μmol·m-2·s-1. Dlatego podczas montażu oświetlenia roślinnego LED można je zainstalować i ustawić zgodnie z tą wartością referencyjną, wybrać odpowiednią wysokość montażu i uzyskać idealną wartość PPFD i równomierność na powierzchni skrzydła.
4. Lekka formuła
Formuła światła to niedawno zaproponowana nowa koncepcja, która obejmuje głównie trzy czynniki: jakość światła, ilość światła i czas trwania. Po prostu zrozum, że jakość światła to widmo najbardziej odpowiednie do fotosyntezy roślin; ilość światła to odpowiednia wartość i równomierność PPFD; czas trwania to skumulowana wartość napromieniowania i stosunek pory dziennej do nocnej. Holenderscy rolnicy odkryli, że rośliny wykorzystują stosunek światła podczerwonego do czerwonego, aby ocenić zmianę dnia i nocy. Proporcja podczerwieni znacznie wzrasta o zachodzie słońca, a rośliny szybko reagują na sen. Bez tego procesu ukończenie tego procesu zajęłoby roślinie kilka godzin.
W zastosowaniach praktycznych konieczne jest gromadzenie doświadczenia poprzez testowanie i dobór najlepszej kombinacji.
