LED böyüyən işıqları necə seçmək və dizayn etmək olar?

Müasir kənd təsərrüfatının mühüm sahəsi kimi bitki fabrikləri anlayışı çox məşhur olmuşdur. Bağlı əkin mühitində bitki işıqlandırması fotosintez üçün vacib enerji mənbəyidir.LED Grow işığı ənənəvi əlavə işıqların malik olmadığı böyük üstünlüklərə malikdir və şaquli fermalar və istixanalar kimi böyük kommersiya tətbiqlərində əsas və ya əlavə işıqlar üçün ilk seçim olacaq.

Bitkilər bu planetdəki ən mürəkkəb həyat formalarından biridir. Bitkilərin əkilməsi sadə, lakin çətin və mürəkkəbdir. Artan işıqlandırma ilə yanaşı, bir çox dəyişənlər bir-birinə təsir edir, bu dəyişənləri balanslaşdırmaq yetişdiricilərin başa düşməli və mənimsəməli olduğu gözəl sənətdir. Ancaq bitki işıqlandırması baxımından hələ də diqqətlə nəzərdən keçirilməli olan bir çox amil var.

Əvvəlcə günəşin spektrini və spektrin bitkilər tərəfindən udulmasını anlayaq. Aşağıdakı şəkildən göründüyü kimi, günəş spektri fasiləsiz spektrdir, burada mavi və yaşıl spektr qırmızı spektrdən daha güclüdür və görünən işıq spektri 380-780 nm arasında dəyişir. Bitki böyüməsində bir neçə əsas udma faktoru var və bitki böyüməsinə təsir edən bir neçə əsas auksinin işıq udma spektrləri əhəmiyyətli dərəcədə fərqlidir. Buna görə də tətbiqiLED böyümə işığısadə məsələ deyil, çox hədəflənmişdir. Burada iki ən mühüm fotosintetik bitki artım elementi anlayışlarını təqdim etmək lazımdır.

Bitkilərin fotosintezi fotosintezlə əlaqəli ən vacib piqmentlərdən biri olan yarpaq xloroplastındakı xlorofildən asılıdır. Yaşıl bitkilər və prokaryotik bitkilər də daxil olmaqla, fotosintez yarada bilən bütün orqanizmlərdə mövcuddur. Mavi-yaşıl yosunlar (siyanobakteriyalar) və eukaryotik yosunlar. Xlorofil işığın enerjisini udur və karbon qazı və suyu karbohidrogenlərə sintez edir.

Xlorofil a mavi-yaşıldır və əsasən qırmızı işığı udur; xlorofil b sarı-yaşıldır və əsasən mavi-bənövşəyi işığı udur. Əsasən kölgə bitkilərini günəş bitkilərindən ayırmaq üçün. Kölgə bitkilərində xlorofil b-nin xlorofil a nisbəti kiçikdir, buna görə də kölgə bitkiləri mavi işıqdan güclü istifadə edə və kölgədə böyüməyə uyğunlaşa bilər. Xlorofil a və xlorofil b-nin iki güclü udulması var: dalğa uzunluğu 630 ~ 680 nm olan qırmızı bölgə və dalğa uzunluğu 400 ~ 460 nm olan mavi-bənövşəyi bölgə.

Karotenoidlər (karotenoidlər) heyvanlarda, ali bitkilərdə, göbələklərdə və yosunlarda adətən sarı, narıncı-qırmızı və ya qırmızı piqmentlərdə olan mühüm təbii piqmentlər sinfi üçün ümumi termindir. İndiyə qədər 600-dən çox təbii karotenoid aşkar edilmişdir. Bitki hüceyrələrində istehsal olunan karotenoidlər yalnız fotosintezə kömək etmək üçün enerji udmaq və ötürmək deyil, həm də hüceyrələri həyəcanlanmış tək elektron əlaqə oksigen molekulları tərəfindən məhv olmaqdan qorumaq funksiyasına malikdir. Karotenoidlərin işığın udulması 303 ~ 505 nm diapazonunu əhatə edir. Yeməyin rəngini təmin edir və insan orqanizminin qida qəbuluna təsir edir; yosunlarda, bitkilərdə və mikroorqanizmlərdə xlorofillə örtüldüyü üçün rəngini təqdim etmək olmur.

Dizayn və seçim prosesindəLED böyütmə işıqları, əsasən aşağıdakı aspektlərdə qarşısı alınmalı olan bir neçə anlaşılmazlıq var.

1. İşıq dalğasının qırmızı və mavi dalğa uzunluğunun nisbəti

Fotosintez üçün iki əsas udma bölgəsi olaraq iki bitkinin yaydığı spektrLED böyümə işığıəsasən qırmızı işıq və mavi işıq olmalıdır. Amma bunu sadəcə olaraq qırmızının maviyə nisbəti ilə ölçmək olmaz. Məsələn, qırmızı ilə mavinin nisbəti 4:1, 6:1, 9:1 və s.

Fərqli vərdişləri olan bir çox fərqli bitki növü var və fərqli böyümə mərhələləri də fərqli işıq diqqət ehtiyaclarına malikdir. Bitki böyüməsi üçün tələb olunan spektr müəyyən paylanma genişliyinə malik davamlı spektr olmalıdır. Çox dar spektrli qırmızı və mavi rəngli iki xüsusi dalğa uzunluğu çipindən hazırlanmış işıq mənbəyindən istifadə etmək açıq şəkildə yersizdir. Təcrübələrdə bitkilərin sarımtıl rəngə meylli olduğu, yarpaq gövdələrinin çox yüngül, yarpaq gövdələrinin isə çox nazik olduğu müəyyən edilmişdir. Xarici ölkələrdə infraqırmızı hissənin fotoperidə təsiri, sarı-yaşıl hissənin kölgələmə effektinə təsiri və bitkilərin müxtəlif spektrlərə təsiri ilə bağlı çoxlu sayda tədqiqatlar aparılmışdır. bənövşəyi hissəsi zərərvericilərə və xəstəliklərə qarşı müqavimət, qida maddələri və s.

Praktik tətbiqlərdə fidanlar tez-tez yandırılır və ya quruyur. Buna görə də, bu parametrin dizaynı bitki növlərinə, böyümə mühitinə və şərtlərinə uyğun olaraq tərtib edilməlidir.

2. Adi ağ işıq və tam spektr

Bitkilərin "gördüyü" işıq effekti insan gözündən fərqlidir. Bizim tez-tez istifadə olunan ağ işıq lampalarımız günəş işığını əvəz edə bilmir, məsələn, Yaponiyada geniş istifadə olunan üç əsas ağ işıq boruları və s. Bu spektrlərin istifadəsi bitkilərin böyüməsinə müəyyən təsir göstərir, lakin təsir deyil. LED-lərin yaratdığı işıq mənbəyi kimi yaxşıdır. .

Əvvəlki illərdə tez-tez istifadə olunan üç əsas rəngli flüoresan borular üçün, ağ sintez edilsə də, qırmızı, yaşıl və mavi spektrlər ayrılır və spektrin eni çox dardır və spektrin davamlı hissəsi nisbətən zəifdir. Eyni zamanda, güc hələ də LED-lərlə müqayisədə nisbətən böyükdür, enerji istehlakından 1,5-3 dəfə çoxdur. Xüsusilə bitkilərin böyüməsi üçün nəzərdə tutulmuş LED-lərin tam spektri spektri optimallaşdırır. Vizual effekt hələ də ağ olsa da, bitki fotosintezi üçün lazım olan vacib işıq hissələrini ehtiva edir.

3. İşıqlandırma intensivliyi parametri PPFD

Fotosintez axınının sıxlığı (PPFD) bitkilərdə işığın intensivliyini ölçmək üçün vacib bir parametrdir. O, işıq kvantları və ya şüa enerjisi ilə ifadə edilə bilər. Bu, fotosintez zamanı işığın effektiv şüa axını sıxlığına aiddir, bu, vaxt vahidi və vahid sahə üçün 400-dən 700 nm-ə qədər dalğa uzunluğu diapazonunda bitki yarpaqlarına düşən işıq kvantlarının ümumi sayını təmsil edir. VahiddirμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Fotosintetik cəhətdən aktiv radiasiya (PAR) dalğa uzunluğu 400 ilə 700 nm arasında olan ümumi günəş radiasiyasına aiddir.

Bitkilərin işıq kompensasiya doyma nöqtəsi, həmçinin işıq kompensasiya nöqtəsi adlanır, PPFD-nin bu nöqtədən daha yüksək olması lazımdır, onun fotosintezi tənəffüsdən daha çox ola bilər və bitkilərin böyüməsi bitkilərin böyüməsindən əvvəl istehlakdan daha böyükdür. Fərqli bitkilərin fərqli işıq kompensasiya nöqtələri var və bu, sadəcə olaraq 200-dən çox PPFD kimi müəyyən bir indeksə çatmaq kimi qəbul edilə bilməz.μmol·m-2·s-1.

Keçmişdə istifadə olunan işıq ölçən cihazın əks etdirdiyi işıq intensivliyi parlaqlıqdır, lakin bitkinin böyümə spektri bitkidən gələn işıq mənbəyinin hündürlüyünə, işığın əhatə dairəsinə və işığın işıqlandırmadan keçib-keçib-keçməməsinə görə dəyişir. yarpaqları və s., fotosintezi öyrənərkən işıq kimi istifadə olunur. Güclü göstəricilər kifayət qədər dəqiq deyil və PAR indi daha çox istifadə olunur.

Ümumiyyətlə, müsbət bitki PPFD> 50μmol·m-2·s-1 fotosintez mexanizmini işə sala bilir; kölgə bitki PPFD isə yalnız 20 lazımdırμmol·m-2·s-1. Buna görə də, LED bitki işığını quraşdırarkən, onu bu istinad dəyərinə görə quraşdıra və təyin edə, uyğun quraşdırma hündürlüyünü seçə və yarpaq səthində ideal PPFD dəyərinə və vahidliyinə nail ola bilərsiniz.

4. Yüngül düstur

İşıq düsturu bu yaxınlarda təklif olunan yeni konsepsiyadır və əsasən üç amili ehtiva edir: işığın keyfiyyəti, işığın miqdarı və müddəti. Sadəcə başa düşmək lazımdır ki, işıq keyfiyyəti bitki fotosintezi üçün ən uyğun spektrdir; işıq miqdarı müvafiq PPFD dəyəri və vahidliyidir; müddət şüalanmanın məcmu dəyəri və gündüzün gecə vaxtına nisbətidir. Hollandiyalı kənd təsərrüfatı mütəxəssisləri bitkilərin gündüz və gecə dəyişikliklərini mühakimə etmək üçün infraqırmızı və qırmızı işığa nisbətindən istifadə etdiyini kəşf etdilər. İnfraqırmızı nisbət gün batımında əhəmiyyətli dərəcədə artır və bitkilər yuxuya tez cavab verir. Bu proses olmasa, bitkilərin bu prosesi tamamlaması bir neçə saat çəkərdi.

Praktik tətbiqlərdə sınaq vasitəsilə təcrübə toplamaq və ən yaxşı kombinasiyanı seçmək lazımdır.