Ca o ramură importantă a agriculturii moderne, conceptul de fabrici de plante a devenit foarte popular. În mediul de plantare în interior, iluminatul plantelor este o sursă esențială de energie pentru fotosinteză. Luminile LED pentru plante au avantaje covârșitoare pe care luminile suplimentare tradiționale nu le au și vor deveni cu siguranță prima alegere pentru luminile principale sau suplimentare în aplicații comerciale mari, cum ar fi fermele verticale și sere.
Plantele sunt una dintre cele mai complexe forme de viață de pe această planetă. Plantarea plantelor este extrem de simplă, dar și dificilă și complexă. În plus față de iluminatul plantelor, multe variabile se afectează reciproc, echilibrarea acestor variabile este o artă superbă pe care cultivatorii trebuie să o înțeleagă și să o stăpânească. Dar, în ceea ce privește iluminarea plantelor, există încă mulți factori care trebuie luați în considerare cu atenție.
În primul rând, să înțelegem&spectrul soarelui și absorbția spectrului de către plante. După cum se poate vedea din figura de mai jos, spectrul solar este un spectru continuu, în care spectrul albastru și verde sunt mai puternice decât spectrul roșu, iar spectrul luminii vizibile variază de la 380 la 780 nm. Există mai mulți factori cheie de absorbție pentru creșterea plantelor, iar spectrele de absorbție a luminii mai multor auxine cheie care afectează creșterea plantelor sunt semnificativ diferite. Prin urmare, aplicarea luminilor de creștere a plantelor cu LED-uri nu este o chestiune simplă, ci foarte vizată. Aici este necesar să se introducă conceptele celor mai importante două elemente fotosintetice de creștere a plantelor.
Fotosinteza plantelor se bazează pe clorofila din cloroplastul frunzelor, care este unul dintre cei mai importanți pigmenți legați de fotosinteză. Există în toate organismele care pot crea fotosinteza, inclusiv plantele verzi și plantele procariote. Alge albastre-verzi (cianobacterii) și alge eucariote. Clorofila absoarbe energia luminii și sintetizează dioxidul de carbon și apa în hidrocarburi.
Clorofila a este albastru-verde și absoarbe în principal lumina roșie; clorofila b este galben-verde și absoarbe în principal lumina albastru-violet. În principal pentru a distinge plantele de umbră de plantele soarelui. Raportul dintre clorofila b și clorofila a plantelor de umbră este mic, astfel încât plantele de umbră pot folosi puternic lumina albastră și se pot adapta la creșterea la umbră. Există două absorbții puternice ale clorofilei a și clorofilei b: regiunea roșie cu lungimea de undă de 630 ~ 680 nm și regiunea albastru-violet cu lungimea de undă de 400 ~ 460 nm.
Carotenoizii (carotenoizi) sunt un termen general pentru o clasă de pigmenți naturali importanți, care se găsesc în mod obișnuit în pigmenții galbeni, roșii portocalii sau roșii la animale, plante superioare, ciuperci și alge. Până în prezent, au fost descoperite peste 600 de carotenoizi naturali. Carotenoizii produși în celulele vegetale nu numai că absorb și transferă energie pentru a ajuta la progresul fotosintezei, dar au și funcția de a proteja celulele de a fi distruse de moleculele de oxigen cu legătură cu un singur electron excitate. Carotenoizii absorb lumina în intervalul 303 ~ 505 nm. Acestea oferă culoarea alimentelor și afectează aportul de alimente din corpul uman' la alge, plante și microorganisme, culoarea lor nu poate fi prezentată deoarece este acoperită de clorofilă.
În procesul de proiectare și selectare a luminilor pentru plante LED, există mai multe neînțelegeri care trebuie evitate, în principal în următoarele aspecte.
1. Raportul lungimii de undă roșu și albastru al lungimii de undă a luminii
Fiind cele două regiuni principale de absorbție pentru fotosinteza a două plante, spectrul emis de luminile cu plante LED ar trebui să fie în principal lumină roșie și lumină albastră. Dar nu poate fi măsurat pur și simplu prin raportul dintre roșu și albastru. De exemplu, raportul dintre roșu și albastru este de 4: 1, 6: 1, 9: 1 și așa mai departe.
Speciile de plante sunt foarte diverse și au obiceiuri diferite, iar diferitele etape de creștere au, de asemenea, nevoi diferite de concentrare a luminii. Spectrul necesar pentru creșterea plantelor ar trebui să fie un spectru continuu cu o anumită lățime de distribuție. Este evident inadecvat să se utilizeze o sursă de lumină formată din două cipuri de lungime de undă specifice de roșu și albastru cu un spectru foarte îngust. În experimente, s-a constatat că plantele tind să fie gălbui, tulpinile frunzelor sunt foarte ușoare, iar tulpinile frunzelor sunt foarte subțiri. Au existat un număr mare de studii privind răspunsul plantelor la diferite spectre în țări străine, cum ar fi efectul părții infraroșii asupra fotoperiodei, efectul părții galbene-verzi asupra efectului de umbrire și efectul partea purpurie pe rezistența la dăunători și boli, nutrienți și așa mai departe.
În aplicațiile reale, răsadurile sunt adesea arse sau ofilite. Prin urmare, proiectarea acestui parametru trebuie să fie proiectată în funcție de speciile de plante, mediul de creștere și condițiile.
2. Lumină albă obișnuită și spectru complet
Efectul de lumină" văzut" de plante este diferit de ochiul uman. Lămpile noastre cu lumină albă utilizate în mod obișnuit nu pot înlocui lumina soarelui&#, cum ar fi tuburile cu trei lumini albe primare utilizate pe scară largă în Japonia. Utilizarea acestor spectre are un anumit efect asupra creșterii plantelor, dar efectul nu este la fel de bun ca sursa de lumină produsă de LED-uri. .
Pentru tuburile fluorescente cu trei culori primare utilizate în mod obișnuit în anii precedenți, deși albul este sintetizat, spectrele roșu, verde și albastru sunt separate, iar lățimea spectrului este foarte îngustă, iar partea continuă a spectrului este relativ slabă. În același timp, puterea este încă relativ mare în comparație cu LED-urile, de 1,5 până la 3 ori consumul de energie. Spectrul complet de LED-uri proiectate special pentru iluminatul plantelor optimizează spectrul. Deși efectul vizual este încă alb, acesta conține partea importantă a luminii necesare pentru fotosinteza plantelor.
3. Parametrul intensității iluminării PPFD
Densitatea fluxului de fotosinteză (PPFD) este un parametru important pentru măsurarea intensității luminii plantelor. Poate fi exprimat fie prin cante ușoare, fie prin energie radiantă. Se referă la densitatea efectivă a fluxului de radiație a luminii în fotosinteză, care reprezintă numărul total de cantități de lumină incidente pe tulpinile frunzelor plantelor în lungimea de undă de 400 până la 700 nm pe unitate de timp și unitate de suprafață. Unitatea sa este μE · m-2 · s-1 (μmol · m-2 · s-1). Radiația fotosintetic activă (PAR) se referă la radiația solară totală cu o lungime de undă cuprinsă între 400 și 700 nm.
Punctul de compensare a luminii plantelor, numit și punct de compensare a luminii, înseamnă că PPFD trebuie să fie mai mare decât acest punct pentru ca fotosinteza să fie mai mare decât respirația, iar creșterea plantelor este mai mare decât consumul înainte ca plantele să poată crește. Diferite plante au puncte diferite de compensare a luminii și nu poate fi considerat pur și simplu ca atingând un anumit indice, cum ar fi PPFD mai mare de 200μmol · m-2 · s-1.
Intensitatea luminii a luminometrului folosit în trecut este luminozitatea, dar pentru că spectrul creșterii plantelor se modifică din cauza înălțimii sursei de lumină din plantă, acoperirii luminii și dacă lumina poate trece prin frunze , etc., este folosit ca lumină atunci când se studiază fotosinteza. Indicatorii puternici nu sunt suficient de exacți, iar PAR este acum utilizat în cea mai mare parte.
În general, mecanismul de fotosinteză poate fi inițiat de planta pozitivă PPFD> 50 μmol · m-2 · s-1; în timp ce planta de umbră PPFD are nevoie doar de 20 μmol · m-2 · s-1. Prin urmare, atunci când instalați lumina LED pentru plante, o puteți instala și seta în funcție de această valoare de referință, puteți selecta înălțimea de instalare corespunzătoare și puteți obține valoarea PPFD ideală și uniformitatea pe suprafața frunzei.
4. Formula ușoară
Light formula este un concept nou propus recent, care include în principal trei factori: calitatea luminii, cantitatea de lumină și durata. Înțelegeți pur și simplu că calitatea luminii este spectrul cel mai potrivit pentru fotosinteza plantelor; cantitatea de lumină este valoarea și uniformitatea PPFD adecvate; durata este valoarea cumulată a iradierii și raportul dintre zi și noapte. Agricultorii olandezi au descoperit că plantele folosesc raportul dintre infraroșu și lumină roșie pentru a judeca schimbarea zi-noapte. Raportul în infraroșu crește semnificativ la apusul soarelui, iar plantele răspund rapid la somn. Fără acest proces, ar dura câteva ore până când fabrica va finaliza acest proces.
În aplicații practice, este necesar să acumulăm experiență prin testare și să selectăm cea mai bună combinație.
