[תקציר] בהתבסס על מספר רב של נתונים ניסיוניים, מאמר זה דן בכמה נושאים חשובים בבחירת איכות האור במפעלי צמחים, כולל בחירת מקורות האור, ההשפעות של אור אדום, כחול וצהוב, ובחירת הספקטרלים. טווחים, על מנת לספק תובנות לגבי איכות האור במפעלי צמחים. קביעת אסטרטגיית ההתאמה מספקת כמה פתרונות מעשיים שניתן להשתמש בהם לצורך התייחסות.
בחירת מקור אור

מפעלי צמחים משתמשים בדרך כלל בנורות LED. הסיבה לכך היא שנורות LED בעלות מאפיינים של יעילות אור גבוהה, צריכת אנרגיה נמוכה, פחות ייצור חום, חיים ארוכים ועוצמת אור וספקטרום מתכווננים, שיכולים לא רק לעמוד בדרישות של גידול צמחים וצבירת חומרים יעילה, אלא גם לחסוך באנרגיה, להפחית את עלויות ייצור החום והחשמל. ניתן לחלק את נורות ה-LED לגידול נוסף לנורות LED עם ספקטרום רחב של שבב יחיד למטרה כללית, נורות LED עם ספקטרום רחב של שבב יחיד ספציפיות לצמח, ונורות LED משולבות עם ספקטרום מתכוונן. המחיר של שני הסוגים האחרונים של נורות LED ספציפיות לצמח הוא בדרך כלל יותר מפי 5 מזה של נורות LED רגילות, ולכן יש לבחור מקורות אור שונים בהתאם למטרות שונות. עבור מפעלי צמחים גדולים, סוגי הצמחים שהם מגדלים משתנים בהתאם לביקוש בשוק. על מנת להפחית את עלויות הבנייה ולא להשפיע באופן משמעותי על יעילות הייצור, המחבר ממליץ להשתמש בשבבי LED רחבי טווח לתאורה כללית כמקור התאורה. למפעלי מפעל קטנים, במידה וסוגי המפעלים קבועים יחסית, על מנת לקבל יעילות ואיכות ייצור גבוהות מבלי להעלות משמעותית את עלות הבנייה, ניתן להשתמש בשבבי לד רחבי טווח לתאורה ספציפית למפעל או כללית כמקור התאורה. אם רוצים לחקור את השפעת האור על צמיחת צמחים והצטברות חומרים יעילים, כדי לספק את נוסחת האור הטובה ביותר לייצור בקנה מידה גדול בעתיד, ניתן להשתמש בשילוב רב שבבים של נורות LED מתכווננות לשינוי גורמים כגון עוצמת האור, הספקטרום וזמן האור כדי להשיג את נוסחת האור הטובה ביותר עבור כל צמח, ולכן מספקים את הבסיס לייצור בקנה מידה גדול.

האור האדום והכחול

בכל הנוגע לתוצאות הניסוי הספציפיות, כאשר תכולת האור האדום (R) גבוהה מזו של האור הכחול (B) (חסה R:B = 6:2 ו-7:3; תרד R:B = 4: 1; שתילי דלעת R:B = 7:3 שתילי מלפפון R:B = 7:3), הניסוי הראה שתכולת הביומסה (כולל גובה הצמח של החלק האווירי, שטח העלים המרבי, משקל טרי ומשקל יבש וכו') היו גבוהים יותר, אך קוטר הגבעול ואינדקס השתיל החזק של הצמחים היו גדולים יותר כאשר תכולת האור הכחול הייתה גבוהה מזו של האור האדום. עבור אינדיקטורים ביוכימיים, תכולת האור האדום הגבוהה מהאור הכחול מועילה בדרך כלל לעלייה בתכולת הסוכר המסיס בצמחים. עם זאת, לצורך הצטברות של VC, חלבון מסיס, כלורופיל וקרוטנואידים בצמחים, כדאי יותר להשתמש בתאורת LED עם תכולת אור כחול גבוהה יותר מאשר אור אדום, וגם תכולת המלונדאלדהיד נמוכה יחסית בתנאי תאורה זה.

מכיוון שמפעל הצמחים משמש בעיקר לגידול ירקות עלים או לגידול שתילים תעשייתיים, ניתן להסיק מהתוצאות לעיל כי בהנחה של הגדלת היבול ובהתחשב באיכות, מתאים להשתמש בשבבי לד בעלי אדום גבוה יותר. תוכן אור מאשר אור כחול כמקור האור. יחס טוב יותר הוא R:B = 7:3. יתרה מכך, יחס כזה של אור אדום וכחול מתאים בעצם לכל מיני ירקות עליים או שתילים, ואין דרישות ספציפיות לצמחים שונים.

בחירת אורך גל אדום וכחול

במהלך הפוטוסינתזה, אנרגיית האור נספגת בעיקר דרך כלורופיל a וכלורופיל b. האיור שלהלן מציג את ספקטרום הספיגה של כלורופיל a וכלורופיל b, כאשר הקו הספקטרלי הירוק הוא ספקטרום הספיגה של כלורופיל a, והקו הספקטרלי הכחול הוא ספקטרום הספיגה של כלורופיל b. ניתן לראות מהאיור שגם לכלורופיל a וגם לכלורופיל b יש שני שיאי ספיגה, האחד באזור האור הכחול והשני באזור האור האדום. אבל 2 שיאי הספיגה של כלורופיל a וכלורופיל b שונים במקצת. ליתר דיוק, שני אורכי הגל השיא של כלורופיל a הם 430 ננומטר ו-662 ננומטר, בהתאמה, ושני אורכי הגל השיא של כלורופיל b הם 453 ננומטר ו-642 ננומטר, בהתאמה. ארבעת ערכי אורכי הגל הללו לא ישתנו עם צמחים שונים, ולכן בחירת אורכי הגל האדומים והכחולים במקור האור לא תשתנה עם מיני צמחים שונים.

ספקטרום ספיגה של כלורופיל a וכלורופיל b

תאורת לד רגילה עם ספקטרום רחב יכולה לשמש כמקור האור של מפעל הצמח, כל עוד האור האדום והכחול יכולים לכסות את שני אורכי הגל השיא של כלורופיל a וכלורופיל b, כלומר טווח אורכי הגל של האור האדום הוא בדרך כלל 620 ~ 680 ננומטר, בעוד האור הכחול טווח אורך הגל הוא בין 400 ל 480 ננומטר. עם זאת, טווח אורכי הגל של אור אדום וכחול לא צריך להיות רחב מדי מכיוון שהוא לא רק מבזבז אנרגיית אור, אלא עשוי להיות בעל השפעות אחרות.

אם נורת LED המורכבת משבבים אדומים, צהובים וכחולים משמשת כמקור האור של מפעל הצמח, יש להגדיר את שיא אורך הגל של האור האדום לשיא אורך הגל של כלורופיל a, כלומר ב-660 ננומטר, שיא אורך הגל. של אור כחול יש להגדיר לשיא אורך הגל של כלורופיל b, כלומר ב-450 ננומטר.

תפקידו של אור צהוב וירוק

זה מתאים יותר כאשר היחס בין אור אדום, ירוק וכחול הוא R:G:B=6:1:3. באשר לקביעת אורך הגל של שיא האור הירוק, מכיוון שהוא ממלא בעיקר תפקיד רגולטורי בתהליך גידול הצמחים, הוא צריך להיות רק בין 530 ל-550 ננומטר.

תַקצִיר

מאמר זה דן באסטרטגיית הבחירה של איכות האור במפעלי צמחים הן מהיבטים תיאורטיים והן מהיבטים מעשיים, לרבות בחירת טווח אורכי הגל של אור אדום וכחול במקור האור LED והתפקיד והיחס של אור צהוב וירוק. בתהליך גידול הצמח, יש לשקול באופן מקיף את ההתאמה הסבירה בין שלושת הגורמים של עוצמת האור, איכות האור וזמן האור, והקשר שלהם עם חומרי הזנה, טמפרטורה ולחות וריכוז CO2. לייצור בפועל, בין אם אתם מתכננים להשתמש בספקטרום רחב או בשילוב של נורת LED מתכווננת ספקטרום רב-שבבים, היחס בין אורכי הגל הוא השיקול העיקרי, מכיוון שבנוסף לאיכות האור, ניתן להתאים גורמים אחרים בזמן אמת במהלך הפעולה. לכן, השיקול החשוב ביותר בשלב התכנון של מפעלי מפעל צריך להיות בחירת איכות האור.

מחבר: יונג שו

מקור המאמר: חשבון Wechat של טכנולוגיית הנדסה חקלאית (גננות חממה)

התייחסות: יונג שו,אסטרטגיית בחירת איכות קלה במפעלי מפעל [J]. טכנולוגיה הנדסית חקלאית, 2022, 42(4): 22-25.