[Abstract]Basert på et stort antall eksperimentelle data, diskuterer denne artikkelen flere viktige spørsmål ved valg av lyskvalitet i plantefabrikker, inkludert valg av lyskilder, effekten av rødt, blått og gult lys, og valg av spektralt lys. serier, for å gi innsikt i lyskvalitet i plantefabrikker. Bestemmelsen av matchingsstrategi gir noen praktiske løsninger som kan brukes som referanse.
Valg av lyskilde

Plantefabrikker bruker vanligvis LED-lys. Dette er fordi LED-lys har egenskapene til høy lyseffektivitet, lavt energiforbruk, mindre varmeutvikling, lang levetid og justerbar lysintensitet og spektrum, som ikke bare kan oppfylle kravene til plantevekst og effektiv materialakkumulering, men også spare energi, redusere varmeproduksjon og strømkostnader. LED-vekstlys kan videre deles inn i enkeltbrikke bredspektrede LED-lys for generell bruk, enkeltbrikke plantespesifikke bredspektrede LED-lys og multibrikke kombinerte LED-lys med justerbart spektrum. Prisen på de to sistnevnte typene plantespesifikke LED-lys er generelt mer enn 5 ganger den for vanlige LED-lys, så forskjellige lyskilder bør velges i henhold til forskjellige formål. For store plantefabrikker endres typene planter de dyrker med markedets etterspørsel. For å redusere byggekostnadene og ikke påvirke produksjonseffektiviteten nevneverdig, anbefaler forfatteren å bruke bredspektrede LED-brikker for generell belysning som lyskilde. For små plantefabrikker, hvis anleggstypene er relativt faste, for å oppnå høy produksjonseffektivitet og kvalitet uten å øke byggekostnadene vesentlig, kan bredspektrede LED-brikker for plantespesifikk eller generell belysning brukes som lyskilde. Hvis det er å studere effekten av lys på plantevekst og akkumulering av effektive stoffer, for å gi den beste lysformelen for storskala produksjon i fremtiden, kan en multi-chip kombinasjon av justerbare spektrum LED-lys brukes til å endre faktorer som lysintensitet, spektrum og lystid for å oppnå den beste lysformelen for hver plante, og gir derfor grunnlag for storskala produksjon.

Det røde og blå lyset

Når det gjelder de spesifikke eksperimentelle resultatene, når innholdet av rødt lys (R) er høyere enn det av blått lys (B) (salat R:B = 6:2 og 7:3; spinat R:B = 4: 1; kalebassfrøplanter R:B = 7:3 agurkfrøplanter R:B = 7:3), viste forsøket at biomasseinnholdet (inkludert plantehøyden til luftdelen, maksimalt bladareal, ferskvekt og tørrvekt , etc.) var høyere, men stengeldiameteren og den sterke frøplanteindeksen til plantene var større når innholdet av blått lys var høyere enn for rødt lys. For biokjemiske indikatorer er innholdet av rødt lys høyere enn blått lys generelt gunstig for økningen av løselig sukkerinnhold i planter. For akkumulering av VC, løselig protein, klorofyll og karotenoider i planter er det imidlertid mer fordelaktig å bruke LED-belysning med høyere innhold av blått lys enn rødt lys, og innholdet av malondialdehyd er også relativt lavt under disse lysforholdene.

Siden plantefabrikken hovedsakelig brukes til dyrking av bladgrønnsaker eller til industriell frøplantedyrking, kan det konkluderes fra resultatene ovenfor at under forutsetningen om å øke utbyttet og ta hensyn til kvaliteten, er det egnet å bruke LED-brikker med høyere rødt. lysinnhold enn blått lys som lyskilde. Et bedre forhold er R:B = 7:3. Dessuten er et slikt forhold mellom rødt og blått lys i utgangspunktet anvendelig for alle slags bladgrønnsaker eller frøplanter, og det er ingen spesifikke krav til forskjellige planter.

Valg av rød og blå bølgelengde

Under fotosyntesen absorberes lysenergi hovedsakelig gjennom klorofyll a og klorofyll b. Figuren under viser absorpsjonsspektrene til klorofyll a og klorofyll b, der den grønne spektrallinjen er absorpsjonsspekteret til klorofyll a, og den blå spektrallinjen er absorpsjonsspekteret til klorofyll b. Det kan ses av figuren at både klorofyll a og klorofyll b har to absorpsjonstopper, den ene i blålysregionen og den andre i rødlysregionen. Men de 2 absorpsjonstoppene for klorofyll a og klorofyll b er litt forskjellige. For å være presis er de to toppbølgelengdene til klorofyll a henholdsvis 430 nm og 662 nm, og de to toppbølgelengdene til klorofyll b er henholdsvis 453 nm og 642 nm. Disse fire bølgelengdeverdiene vil ikke endre seg med forskjellige planter, så utvalget av røde og blå bølgelengder i lyskilden vil ikke endre seg med forskjellige plantearter.

Absorpsjonsspektra for klorofyll a og klorofyll b

En vanlig LED-belysning med et bredt spekter kan brukes som lyskilden til plantefabrikken, så lenge det røde og blå lyset kan dekke de to toppbølgelengdene til klorofyll a og klorofyll b, det vil si bølgelengdeområdet til rødt lys er generelt 620~680 nm, mens det blå lyset. Bølgelengdeområdet er fra 400 til 480 nm. Imidlertid bør bølgelengdeområdet til rødt og blått lys ikke være for bredt fordi det ikke bare sløser med lysenergi, men kan også ha andre innvirkninger.

Hvis et LED-lys bestående av røde, gule og blå sjetonger brukes som lyskilde for plantefabrikken, bør toppbølgelengden for rødt lys settes til toppbølgelengden til klorofyll a, det vil si ved 660 nm, toppbølgelengden av blått lys bør settes til toppbølgelengden til klorofyll b, dvs. ved 450 nm.

Rollen til gult og grønt lys

Det er mer hensiktsmessig når forholdet mellom rødt, grønt og blått lys er R:G:B=6:1:3. Når det gjelder bestemmelsen av toppbølgelengden for grønt lys, siden den hovedsakelig spiller en regulerende rolle i prosessen med plantevekst, trenger den bare å være mellom 530 og 550 nm.

Sammendrag

Denne artikkelen diskuterer valgstrategien for lyskvalitet i plantefabrikker fra både teoretiske og praktiske aspekter, inkludert valg av bølgelengdeområdet for rødt og blått lys i LED-lyskilden og rollen og forholdet mellom gult og grønt lys. I prosessen med plantevekst bør den rimelige samsvaret mellom de tre faktorene lysintensitet, lyskvalitet og lystid, og deres forhold til næringsstoffer, temperatur og fuktighet, og CO2-konsentrasjon også vurderes grundig. For faktisk produksjon, enten du planlegger å bruke et bredt spektrum eller en multi-chip kombinasjon av avstemt spektrum LED-lys, er forholdet mellom bølgelengder den primære vurderingen, fordi i tillegg til lyskvaliteten, kan andre faktorer justeres i sanntid under drift. Derfor bør det viktigste hensynet i designstadiet til plantefabrikker være valg av lyskvalitet.

Forfatter: Yong Xu

Artikkelkilde: Wechat-konto for Agricultural Engineering Technology (drivhushagebruk)

Referanse: Yong Xu,Utvelgelsesstrategi for lyskvalitet i plantefabrikker [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022, 42(4): 22-25.