Ako dôležitá vetva moderného poľnohospodárstva sa koncept tovární stal veľmi populárnym. Vo vnútornom výsadbovom prostredí je osvetlenie rastlín základným zdrojom energie pre fotosyntézu. LED žiarovky majú ohromujúce výhody, ktoré tradičné doplnkové svetlá nemajú, a určite sa stanú prvou voľbou pre hlavné alebo doplnkové svetlá vo veľkých komerčných aplikáciách, ako sú vertikálne farmy a skleníky.
Rastliny sú jednou z najzložitejších foriem života na tejto planéte. Výsadba rastlín je veľmi jednoduchá, ale aj ťažká a zložitá. Okrem osvetlenia rastlín sa navzájom ovplyvňujú mnohé premenné, vyvažovanie týchto premenných je vynikajúcim umením, ktoré pestovatelia musia pochopiť a zvládnuť. Ale pokiaľ ide o osvetlenie rastlín, stále existuje veľa faktorov, ktoré je potrebné starostlivo zvážiť.
Po prvé, poďme pochopiť spektrum slnka a absorpciu spektra rastlinami. Ako je vidieť na obrázku nižšie, slnečné spektrum je kontinuálne spektrum, v ktorom je modré a zelené spektrum silnejšie ako červené spektrum a viditeľné svetelné spektrum sa pohybuje od 380 do 780 nm. Existuje niekoľko kľúčových absorpčných faktorov pre rast rastlín a spektrá absorpcie svetla niekoľkých kľúčových auxinov, ktoré ovplyvňujú rast rastlín, sú výrazne odlišné. Preto aplikácia LED rastových svetiel rastlín nie je jednoduchá záležitosť, ale veľmi cielená. Tu je potrebné predstaviť koncepty dvoch najdôležitejších fotosyntetických prvkov rastu rastlín.
Fotosyntéza rastlín sa spolieha na chlorofyl v listovom chloroplaste, ktorý je jedným z najdôležitejších pigmentov súvisiacich s fotosyntézou. Existuje vo všetkých organizmoch, ktoré môžu vytvoriť fotosyntézu, vrátane zelených rastlín a prokaryotických rastlín. Modrozelené riasy (cyanobaktérie) a eukaryotické riasy. Chlorofyl absorbuje energiu svetla a syntetizuje oxid uhličitý a vodu do uhľovodíkov.
Chlorofyl a je modrozelený a hlavne absorbuje červené svetlo; chlorofyl b je žltozelený a hlavne absorbuje modro-fialové svetlo. Hlavne na rozlíšenie tieňových rastlín od slnečných rastlín. Pomer chlorofylu b k chlorofylu tieňových rastlín je malý, takže tieňové rastliny môžu silne používať modré svetlo a prispôsobiť sa rastu v tieni. Existujú dve silné absorpcie chlorofylu a chlorofylu b: červená oblasť s vlnovou dĺžkou 630 ~ 680 nm a modro-fialová oblasť s vlnovou dĺžkou 400 ~ 460 nm.
Karotenoidy (karotenoidy) sú všeobecným termínom pre triedu dôležitých prírodných pigmentov, ktoré sa bežne nachádzajú v žltých, oranžovo-červených alebo červených pigmentoch u zvierat, vyšších rastlín, húb a rias. Doteraz bolo objavených viac ako 600 prírodných karotenoidov. Karotenoidy produkované v rastlinných bunkách nielen absorbujú a prenášajú energiu, aby pomohli pri vývoji fotosyntézy, ale majú tiež funkciu ochrany buniek pred zničením vzrušenými molekulami kyslíka s jednou elektrónovou väzbou. Karotenoidy absorbujú svetlo v rozsahu 303 ~ 505 nm. Poskytujú farbu potravy a ovplyvňujú príjem potravy ľudským telom; v riasach, rastlinách a mikroorganizmoch ich farba nemôže byť prezentovaná z dôvodu, že je pokrytá chlorofylom.
V procese navrhovania a výberu LED svietidiel rastlín existuje niekoľko nedorozumení, ktorým sa treba vyhnúť, najmä v nasledujúcich aspektoch.
Pomer červenej a modrej vlnovej dĺžky vlnovej dĺžky svetla
Ako dve hlavné absorpčné oblasti pre fotosyntézu dvoch rastlín by spektrum vyžarované LED svetlami rastlín malo byť hlavne červené svetlo a modré svetlo. Nedá sa však jednoducho merať pomerom červenej a modrej. Napríklad pomer červenej k modrej je 4:1, 6:1, 9:1 a tak ďalej.
Rastlinné druhy sú veľmi rôznorodé a majú rôzne návyky a rôzne štádiá rastu majú tiež rôzne potreby svetelného zamerania. Spektrum potrebné pre rast rastlín by malo byť kontinuálne spektrum s určitou distribučnou šírkou. Je samozrejme nevhodné používať svetelný zdroj vyrobený z dvoch špecifických vlnových dĺžok červenej a modrej s veľmi úzkym spektrom. V experimentoch sa zistilo, že rastliny majú tendenciu byť žltkasté, stonky listov sú veľmi ľahké a stonky listov sú veľmi tenké. V zahraničí sa uskutočnilo veľké množstvo štúdií o reakcii rastlín na rôzne spektrá, ako je účinok infračervenej časti na fotopožriod, vplyv žltozelenej časti na tieniaci účinok a vplyv fialovej časti na odolnosť voči škodcom a chorobám, živinám atď.
V skutočných aplikáciách sa sadenice často spaľujú alebo vyschnú. Preto musí byť návrh tohto parametra navrhnutý podľa druhu rastlín, rastového prostredia a podmienok.
2. Bežné biele svetlo a celé spektrum
Svetelný efekt "videný" rastlinami sa líši od ľudského oka. Naše bežne používané biele svetelné lampy nemôžu nahradiť slnečné svetlo, ako sú tri primárne biele svetelné trubice široko používané v Japonsku. Použitie týchto spektra má určitý vplyv na rast rastlín, ale účinok nie je taký dobrý ako svetelný zdroj vyrobený LED diódami. .
Pre fluorescenčné trubice s tromi primárnymi farbami bežne používanými v predchádzajúcich rokoch, hoci biela je syntetizovaná, červené, zelené a modré spektrá sú oddelené a šírka spektra je veľmi úzka a nepretržitá časť spektra je relatívne slabá. Zároveň je výkon stále relatívne veľký v porovnaní s LED diódami, 1,5 až 3-násobok spotreby energie. Celé spektrum LED diód navrhnutých špeciálne pre osvetlenie rastlín optimalizuje spektrum. Hoci vizuálny efekt je stále biely, obsahuje dôležitú časť svetla potrebnú na fotosyntézu rastlín.
3. Parameter intenzity osvetlenia PPFD
Hustota toku fotosyntézy (PPFD) je dôležitým parametrom na meranie intenzity svetla rastlín. Môže byť vyjadrená buď svetelnou kvantom alebo sálavou energiou. Vzťahuje sa na efektívnu hustotu žiarenia toku svetla vo fotosyntéze, ktorá predstavuje celkový počet incidentov svetelných kvant na stonkách rastlinných listov v rozsahu vlnovej dĺžky 400 až 700 nm na jednotku času a jednotkovej plochy. Jeho jednotka je μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Fotosynteticky aktívne žiarenie (PAR) sa vzťahuje na celkové slnečné žiarenie s vlnovou dĺžkou v rozmedzí 400 až 700 nm.
Bod kompenzácie svetla rastlín, nazývaný aj bod kompenzácie svetla, znamená, že PPFD musí byť vyššia ako tento bod, aby fotosyntéza bola väčšia ako dýchanie a rast rastlín je väčší ako spotreba predtým, ako rastliny môžu rásť. Rôzne závody majú rôzne svetelné kompenzačné body a nemožno ich jednoducho považovať za zariadenia, ktoré dosahujú určitý index, ako je PPFD väčší ako 200 μmol·m-2·s-1.
Intenzita svetla meradla osvetlenia používaného v minulosti je jas, ale pretože spektrum rastu rastlín sa mení v dôsledku výšky zdroja svetla z rastliny, pokrytia svetla a toho, či svetlo môže prechádzať listami atď., Používa sa ako svetlo pri štúdiu fotosyntézy. Silné ukazovatele nie sú dostatočne presné a PAR sa teraz väčšinou používa.
Vo všeobecnosti môže byť mechanizmus fotosyntézy iniciovaný pozitívnym rastlinným PPFD> 50 μmol·m-2·s-1; zatiaľ čo tieňová rastlina PPFD potrebuje len 20 μmol·m-2·s-1. Preto pri inštalácii LED svetla rastliny ho môžete nainštalovať a nastaviť podľa tejto referenčnej hodnoty, vybrať vhodnú výšku inštalácie a dosiahnuť ideálnu hodnotu PPFD a jednotnosť na povrchu listov.
4. Svetelný vzorec
Svetelný vzorec je nový nedávno navrhnutý koncept, ktorý zahŕňa hlavne tri faktory: kvalitu svetla, množstvo svetla a trvanie. Jednoducho pochopte, že kvalita svetla je spektrum najvhodnejšie pre fotosyntézu rastlín; množstvo svetla je vhodná hodnota a jednotnosť PPFD; trvanie je kumulatívna hodnota ožiarenia a pomer denného a nočného času. Holandskí agrokulturisti zistili, že rastliny používajú pomer infračerveného a červeného svetla na posúdenie zmeny dňa a noci. Infračervený pomer sa výrazne zvyšuje pri západe slnka a rastliny rýchlo reagujú na spánok. Bez tohto procesu by trvalo niekoľko hodín, aby rastlina dokončila tento proces.
V praktických aplikáciách je potrebné nahromadiť skúsenosti prostredníctvom testovania a vybrať najlepšiu kombináciu.
