Kuinka valita ja suunnitella LED-kasvatusvalot?

Kasvitehtaiden käsitteestä on tullut erittäin suosittu modernin maatalouden tärkeänä haarana. Sisäistutusympäristössä kasvien valaistus on välttämätön energianlähde fotosynteesin kannalta.LED Grow -valo sillä on ylivoimaisia ​​etuja, joita perinteisillä lisävaloilla ei ole, ja niistä tulee varmasti ensimmäinen valinta pää- tai lisävalaisimiin suurissa kaupallisissa sovelluksissa, kuten pystytiloilla ja kasvihuoneissa.

Kasvit ovat yksi monimutkaisimmista elämänmuodoista tällä planeetalla. Kasvien istuttaminen on yksinkertaista, mutta vaikeaa ja monimutkaista. Kasvuvalaistuksen lisäksi monet muuttujat vaikuttavat toisiinsa. Näiden muuttujien tasapainottaminen on hienoa taidetta, joka viljelijöiden on ymmärrettävä ja hallittava. Mutta kasvien valaistuksen kannalta on vielä monia tekijöitä, joita on harkittava huolellisesti.

Ymmärretään ensin auringon spektri ja spektrin absorptio kasveihin. Kuten alla olevasta kuvasta voidaan nähdä, aurinkospektri on jatkuva spektri, jossa sininen ja vihreä spektri ovat voimakkaampia kuin punainen spektri ja näkyvän valon spektri vaihtelee välillä 380-780 nm. Kasvien kasvussa on useita keskeisiä absorptiotekijöitä, ja useiden kasvien kasvuun vaikuttavien keskeisten auksiinien valon absorptiospektrit ovat merkittävästi erilaisia. Siksi soveltaminenLED-kasvuvaloei ole yksinkertainen asia, vaan hyvin kohdennettu. Tässä on tarpeen esitellä kahden tärkeimmän fotosynteettisen kasvin kasvuelementin käsitteet.

Kasvien fotosynteesi perustuu lehtien kloroplastissa olevaan klorofylliin, joka on yksi tärkeimmistä fotosynteesiin liittyvistä pigmenteistä. Sitä esiintyy kaikissa organismeissa, jotka voivat luoda fotosynteesiä, mukaan lukien vihreät kasvit ja prokaryoottiset kasvit. Sinilevät (syanobakteerit) ja eukaryoottiset levät. Klorofylli absorboi valon energiaa ja syntetisoi hiilidioksidia ja vettä hiilivedyiksi.

Klorofylli a on sinivihreä ja absorboi pääasiassa punaista valoa; klorofylli b on kelta-vihreä ja absorboi pääasiassa siniviolettia valoa. Lähinnä varjokasvien erottamiseksi aurinkokasveista. Varjokasvien klorofylli b:n suhde klorofylliin a on pieni, joten varjokasvit voivat käyttää sinistä valoa voimakkaasti ja sopeutua varjossa kasvamiseen. Klorofyllin a ja klorofylli b:n absorptio on kaksi voimakasta: punainen alue, jonka aallonpituus on 630-680 nm, ja sinivioletti alue, jonka aallonpituus on 400-460 nm.

Karotenoidit (karotenoidit) on yleinen termi tärkeille luonnollisille pigmenteille, joita esiintyy yleisesti keltaisissa, oranssinpunaisissa tai punaisissa pigmenteissä eläimissä, korkeammissa kasveissa, sienissä ja levissä. Tähän mennessä on löydetty yli 600 luonnollista karotenoidia. Kasvisoluissa tuotetut karotenoidit eivät vain absorboi ja siirrä energiaa auttamaan fotosynteesiä, vaan niillä on myös tehtävä suojella soluja tuhoutumasta kiihtyneiden yksielektronisidoshappimolekyylien vaikutuksesta. Karotenoidien valon absorptio kattaa alueen 303-505 nm. Se antaa elintarvikkeiden värin ja vaikuttaa ihmiskehon ruoan saantiin; levissä, kasveissa ja mikro-organismeissa sen väriä ei voida esittää, koska se on klorofyllin peittämä.

Suunnittelu- ja valintaprosessissaLED-kasvuvalot, on useita väärinkäsityksiä, jotka on vältettävä, lähinnä seuraavissa asioissa.

1. Valon aallonpituuden punaisen ja sinisen aallonpituuden suhde

Kahden kasvin fotosynteesin kahtena pääabsorptioalueenaLED-kasvuvalopitäisi olla pääasiassa punaista ja sinistä valoa. Mutta sitä ei voida mitata yksinkertaisesti punaisen ja sinisen suhteella. Esimerkiksi punaisen ja sinisen suhde on 4:1, 6:1, 9:1 ja niin edelleen.

On olemassa monia erilaisia ​​kasvilajeja, joilla on erilaisia ​​tapoja, ja eri kasvuvaiheilla on myös erilaiset valon keskittymistarpeet. Kasvien kasvuun tarvittavan spektrin tulee olla jatkuva spektri tietyllä levinneisyysleveydellä. On ilmeisesti sopimatonta käyttää valonlähdettä, joka on valmistettu kahdesta tietyn aallonpituuden aallonpituuksista, punaisesta ja sinisestä, ja joilla on erittäin kapea spektri. Kokeissa havaittiin, että kasvit ovat yleensä kellertäviä, lehtivarret ovat erittäin vaaleita ja lehtivarret ovat hyvin ohuita. Ulkomailla on tehty lukuisia tutkimuksia kasvien vasteesta erilaisiin spektreihin, kuten infrapunaosan vaikutuksesta valojaksoon, keltavihreän osan vaikutuksesta varjostusvaikutukseen ja keltavihreän osan vaikutuksesta varjostusvaikutukseen. violetti osa vastustuskyvystä tuholaisia ​​ja tauteja, ravinteita ja niin edelleen.

Käytännön sovelluksissa taimet usein poltetaan tai kuihtuvat. Siksi tämän parametrin suunnittelu on suunniteltava kasvilajin, kasvuympäristön ja olosuhteiden mukaan.

2. Tavallinen valkoinen valo ja täysi spektri

Kasvien "näkemä" valovaikutus on erilainen kuin ihmissilmä. Yleisesti käytetyt valkovalolamput eivät pysty korvaamaan auringonvaloa, kuten Japanissa laajalti käytetyt kolmen ensisijaisen valkoisen valoputken putki jne. Näiden spektrien käytöllä on tietty vaikutus kasvien kasvuun, mutta vaikutus ei ole yhtä hyvä kuin LEDien valmistama valonlähde. .

Aiempina vuosina yleisesti käytetyissä loisteputkissa, joissa on kolme pääväriä, vaikka valkoista syntetisoidaan, punainen, vihreä ja sininen spektrit erotetaan toisistaan, ja spektrin leveys on hyvin kapea ja spektrin jatkuva osa on suhteellisen heikko. Samaan aikaan teho on edelleen suhteellisen suuri verrattuna LEDeihin, 1,5-3 kertaa energiankulutus. Täysi kirjo LED-valoja, jotka on suunniteltu erityisesti kasvien kasvuvalaistukseen, optimoi spektrin. Vaikka visuaalinen tehoste on edelleen valkoinen, se sisältää tärkeitä valoosia, joita tarvitaan kasvien fotosynteesiin.

3. Valaistuksen voimakkuuden parametri PPFD

Fotosynteesivuon tiheys (PPFD) on tärkeä parametri valon voimakkuuden mittaamiseksi kasveissa. Se voidaan ilmaista joko valokvanteilla tai säteilyenergialla. Se viittaa valon teholliseen säteilyvuon tiheyteen fotosynteesissä, joka edustaa kasvien lehtien varsiin aallonpituusalueella 400-700 nm osuvien valokvanttien kokonaismäärää aika- ja pinta-alayksikköä kohti. Yksikkö onμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Fotosynteettisesti aktiivinen säteily (PAR) tarkoittaa auringon kokonaissäteilyä, jonka aallonpituus on 400-700 nm.

Kasvien valokompensointikyllästyspiste, jota kutsutaan myös valon kompensointipisteeksi, tarkoittaa, että PPFD:n on oltava tätä pistettä korkeampi, sen fotosynteesi voi olla hengitystä suurempi ja kasvien kasvu on suurempi kuin kulutus ennen kuin kasvit voivat kasvaa. Eri kasveilla on erilaiset valon kompensointipisteet, eikä sitä voida vain katsoa saavuttavan tietyn indeksin, kuten PPFD:n yli 200μmol·m-2·s-1.

Aiemmin käytetyn valaistusmittarin heijastama valon intensiteetti on kirkkaus, mutta koska kasvien kasvuspektri muuttuu valonlähteen korkeuden kasvista, valon peittävyydestä ja siitä, voiko valo kulkea valon läpi. lehdet jne., sitä käytetään valona tutkittaessa fotosynteesiä. Vahvat indikaattorit eivät ole riittävän tarkkoja, ja PAR on nykyään enimmäkseen käytössä.

Yleensä positiivinen kasvi PPFD> 50μmol·m-2·s-1 voi käynnistää fotosynteesimekanismin; kun taas varjokasvien PPFD tarvitsee vain 20μmol·m-2·s-1. Siksi voit asentaa LED-kasvivaloa asentaessasi sen tämän viitearvon mukaan, valita sopivan asennuskorkeuden ja saavuttaa ihanteellisen PPFD-arvon ja tasaisuuden lehtien pinnalla.

4. Kevyt kaava

Light formula on äskettäin ehdotettu uusi konsepti, joka sisältää pääasiassa kolme tekijää: valon laatu, valon määrä ja kesto. Ymmärrä vain, että valon laatu on kasvien fotosynteesiin sopivin spektri; valomäärä on sopiva PPFD-arvo ja tasaisuus; kesto on säteilytyksen kumulatiivinen arvo ja päivä- ja yöajan suhde. Hollantilaiset maanviljelijät ovat havainneet, että kasvit käyttävät infrapuna- ja punaisen valon suhdetta arvioidakseen päivän ja yön muutoksia. Infrapunasuhde kasvaa merkittävästi auringonlaskun aikaan, ja kasvit reagoivat nopeasti uneen. Ilman tätä prosessia kasveilla kestäisi useita tunteja tämän prosessin suorittamiseen.

Käytännön sovelluksissa on tarpeen kerätä kokemusta testaamalla ja valita paras yhdistelmä.