[תקציר] בהתבסס על מספר גדול של נתונים ניסויים, מאמר זה דן בכמה סוגיות חשובות בבחירת איכות האור במפעלי צמחים, כולל בחירת מקורות אור, השפעות אור אדום, כחול וצהוב ובחירת הספקטרליות טווחים, על מנת לספק תובנות לגבי איכות האור במפעלי צמחים. קביעת אסטרטגיית התאמה מספקת כמה פתרונות מעשיים שניתן להשתמש בהם לעיון.
בחירת מקור האור

מפעלי צמחים משתמשים בדרך כלל באורות LED. הסיבה לכך היא שלפורות LED יש מאפיינים של יעילות זוהרת גבוהה, צריכת אנרגיה נמוכה, פחות ייצור חום, חיים ארוכים ועוצמת אור מתכווננת וספקטרום, שיכולים לא רק לעמוד בדרישות צמיחת הצמח והצטברות חומרים אפקטיבית, אלא גם לחסוך אנרגיה, הפחיתו את ייצור החום ואת עלויות החשמל. ניתן לחלק עוד יותר אורות לגידול LED לפנסי LED רחבים של שבב יחיד לשבב, למטרה כללית, נורות LED רחבות-ספקטרום רחבות-שבב, ונורות LED משולבות-ספקטרום מתכווננות משולבות. מחירם של שני הסוגים האחרונים של נורות LED הספציפיות לצמח הוא בדרך כלל פי 5 מזה של נורות LED רגילות, כך שיש לבחור מקורות אור שונים לפי מטרות שונות. עבור מפעלי צמחים גדולים, סוגי הצמחים שהם מגדלים משתנים בביקוש בשוק. על מנת להפחית את עלויות הבנייה ולא להשפיע באופן משמעותי על יעילות הייצור, המחבר ממליץ להשתמש בשבבי LED רחבים-ספקטרום לתאורה כללית כמקור התאורה. עבור מפעלי צמחים קטנים, אם סוגי הצמחים קבועים יחסית, על מנת להשיג יעילות ואיכות ייצור גבוהה מבלי להגדיל משמעותית את עלות הבנייה, ניתן להשתמש בשבבי LED רחבים-ספקטרום לתאורה ספציפית או כללי כמקור התאורה. אם זה 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 שבב של נורות LED ספקטרום מתכוונן כדי לשנות גורמים כמו עוצמת אור, ספקטרום וזמן האור כדי להשיג את נוסחת האור הטובה ביותר עבור כל צמח, לפיו המספקים את הבסיס לייצור בקנה מידה גדול.

האור האדום והכחול

בכל הנוגע לתוצאות הניסוי הספציפיות, כאשר תוכן האור האדום (R) גבוה מזה של אור כחול (B) (חסה r: b = 6: 2 ו- 7: 3; תרד r: b = 4: 1; שתילי דלעת R: B = 7: 3; - וכו ') היו גבוהים יותר, אך קוטר הגזע ומדד השתיל החזק של הצמחים היו גדולים יותר כאשר תכולת האור הכחולה הייתה גבוהה יותר מזו של אור אדום. עבור אינדיקטורים ביוכימיים, תוכן האור האדום הגבוה מאור כחול מועיל בדרך כלל לעלייה בתכולת הסוכר המסיסה בצמחים. עם זאת, לצורך הצטברות VC, חלבון מסיס, כלורופיל וקרוטנואידים בצמחים, זה יתרון יותר להשתמש בתאורת LED עם תכולת אור כחול גבוה יותר מאשר נורה אדומה, ותכולת המלונדיאלדהיד היא גם נמוכה יחסית בתנאי תאורה זה.

מכיוון שמפעל הצמחים משמש בעיקר לטיפוח ירקות עליים או להעלאת שתילים תעשייתיים, ניתן להסיק אותו מהתוצאות שלעיל כי תחת הנחת היסוד של הגדלת התשואה ולקחת בחשבון את האיכות, מתאים להשתמש בשבבי LED עם אדום גבוה יותר תוכן אור מאשר אור כחול כמקור האור. יחס טוב יותר הוא r: b = 7: 3. יתרה מזאת, יחס כזה של אור אדום וכחול מיושם בעצם על כל מיני ירקות או שתילים עליים, ואין דרישות ספציפיות לצמחים שונים.

בחירת אורך גל אדום וכחול

במהלך הפוטוסינתזה, אנרגיית האור נספגת בעיקר באמצעות כלורופיל A וכלורופיל ב. האיור שלהלן מציג את ספקטרום הקליטה של ​​כלורופיל A וכלורופיל B, כאשר הקו הספקטרלי הירוק הוא ספקטרום הקליטה של ​​כלורופיל A, והקו הספקטרלי הכחול הוא ספקטרום הקליטה של ​​כלורופיל ב. ניתן לראות מהדמות כי גם לכלורופיל A וגם לכלורופיל B יש שתי פסגות ספיגה, האחת באזור האור הכחול והשנייה באזור האור האדום. אך שתי פסגות הקליטה של ​​כלורופיל A וכלורופיל B שונות 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 אורך הגל הללו לא ישתנו עם צמחים שונים, ולכן בחירת אורכי הגל האדומים והכחולים במקור האור לא תשתנה עם מיני צמחים שונים.

ספקטרום הקליטה של ​​כלורופיל A וכלורופיל B

תאורת LED רגילה עם ספקטרום רחב יכולה לשמש כמקור האור של מפעל הצמח, כל עוד האור האדום והכחול יכול לכסות את שני אורכי הגל השיא של כלורופיל A וכלורופיל B, כלומר, טווח האור של הגל של אור אדום הוא בדרך כלל 620 ~ 680 ננומטר, ואילו האור הכחול טווח אורך הגל הוא בין 400 ל- 480 ננומטר. עם זאת, טווח אורך הגל של האור האדום והכחול לא אמור להיות רחב מדי מכיוון שהוא לא רק מבזבז אנרגיה קלה, אלא עשוי להיות בעל השפעות אחרות.

אם נורת LED המורכבת משבבים אדומים, צהובים וכחולים משמשת כמקור האור של מפעל הצמח, יש להגדיר את אורך הגל השיא של אור אדום לאורך הגל השיא של כלורופיל A, כלומר ב 660 ננומטר, אורך הגל השיא יש להגדיר אור כחול לאורך הגל השיא של כלורופיל B, כלומר במהירות 450 ננומטר.

התפקיד 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 הצומח, הוא צריך להיות רק בין 530 ל 550 ננומטר.

תַקצִיר

מאמר זה דן באסטרטגיית הבחירה של איכות האור במפעלי צמחים מהיבטים תיאורטיים ומעשיים כאחד, כולל בחירת טווח אורך הגל של האור האדום והכחול במקור האור של LED ותפקיד ויחס האור הצהוב והירוק. בתהליך צמיחת הצומח, יש לשקול באופן מקיף את ההתאמה הסבירה בין שלושת גורמי עוצמת האור, איכות האור וזמן האור, והקשר שלהם עם חומרים מזינים, טמפרטורה ולחות וריכוז CO2. לייצור בפועל, בין אם אתם מתכננים להשתמש בספקטרום רחב או בתאורת LED של ספקטרום ספקטרום מוונר לשילוב רב-שבבי, היחס בין אורכי הגל הוא השיקול העיקרי, מכיוון שבנוסף לאיכות האור, ניתן להתאים גורמים אחרים בזמן אמת במהלך הפעולה. לפיכך, השיקול החשוב ביותר בשלב העיצוב של מפעלי צמחים צריך להיות בחירת איכות האור.

מחבר: יונג שו

מקור מאמר: WeChat חשבון של טכנולוגיית הנדסה חקלאית (גננות חממה)

הפניה: יונג שו,אסטרטגיית בחירת איכות אור במפעלי צמחים [J]. טכנולוגיית הנדסה חקלאית, 2022, 42 (4): 22-25.