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

Plantefabrikker bruker vanligvis LED-lys. Dette er fordi LED-lys har egenskaper med 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 varmeutvikling og strømkostnader. LED-vekstlys kan videre deles inn i bredspektrede LED-lys med én brikke for generell bruk, bredspektrede LED-lys med én brikke for plantespesifikke lys og justerbarspektrede LED-lys med flere brikke. Prisen på de to sistnevnte typene plantespesifikke LED-lys er generelt mer enn fem ganger høyere enn vanlige LED-lys, så forskjellige lyskilder bør velges i henhold til forskjellige formål. For store plantefabrikker endres plantetypene de dyrker med markedets etterspørsel. For å redusere byggekostnadene og ikke påvirke produksjonseffektiviteten betydelig, anbefaler forfatteren å bruke bredspektrede LED-brikker for generell belysning som lyskilde. For små fabrikker, der anleggstypene er relativt faste, kan bredspektrede LED-brikker for anleggsspesifikk eller generell belysning brukes som lyskilde for å oppnå høy produksjonseffektivitet og kvalitet uten å øke byggekostnadene betydelig. Hvis man skal studere effekten av lys på plantevekst og akkumulering av effektive stoffer, for å gi den beste lysformelen for storskala produksjon i fremtiden, kan en flerbrikkekombinasjon av justerbare LED-lys brukes til å endre faktorer som lysintensitet, spektrum og lystid for å oppnå den beste lysformelen for hvert anlegg, og dermed danne grunnlaget for storskala produksjon.

Det røde og blå lyset

Når det gjelder de spesifikke eksperimentelle resultatene, viste eksperimentet at biomasseinnholdet (inkludert plantehøyde på den overjordiske delen, maksimalt bladareal, ferskvekt og tørrvekt, etc.) var høyere når innholdet av rødt lys (R) var høyere enn innholdet av blått lys (B) (salat R:B = 6:2 og 7:3; spinat R:B = 4:1; gresskarfrøplanter R:B = 7:3; agurkfrøplanter R:B = 7:3), men stilkdiameteren og plantenes sterke frøplanteindeks var større når innholdet av blått lys var høyere enn innholdet av rødt lys. For biokjemiske indikatorer er et innhold av rødt lys som er 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 industriell frøplanteoppdrett, kan det konkluderes ut fra resultatene ovenfor at det, under forutsetningen om å øke avlingen og ta hensyn til kvaliteten, er egnet å bruke LED-brikker med høyere innhold av rødt lys 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 typer 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 nedenfor viser absorpsjonsspektrene til klorofyll a og klorofyll b, hvor den grønne spektrallinjen er absorpsjonsspekteret til klorofyll a, og den blå spektrallinjen er absorpsjonsspekteret til klorofyll b. Det kan sees fra figuren at både klorofyll a og klorofyll b har to absorpsjonstopper, en i det blå lysområdet og den andre i det røde lysområdet. Men de to absorpsjonstoppene til 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 endres med forskjellige planter, så valget av røde og blå bølgelengder i lyskilden vil ikke endres med forskjellige plantearter.

Absorpsjonsspektre av klorofyll a og klorofyll b

Vanlig LED-belysning med et bredt spekter kan brukes som lyskilde i fabrikken, så lenge det røde og blå lyset kan dekke de to toppbølgelengdene til klorofyll a og klorofyll b, det vil si at bølgelengdeområdet for rødt lys vanligvis er 620~680 nm, mens bølgelengdeområdet for blått lys er fra 400 til 480 nm. Bølgelengdeområdet for rødt og blått lys bør imidlertid ikke være for bredt, da det ikke bare sløser med lysenergi, men også kan ha andre effekter.

Hvis en LED-lampe bestående av røde, gule og blå brikker brukes som lyskilde i fabrikken, bør toppbølgelengden til rødt lys settes til toppbølgelengden til klorofyll a, det vil si at ved 660 nm bør toppbølgelengden til blått lys settes til toppbølgelengden til klorofyll b, det vil si ved 450 nm.

Rollen til gult og grønt lys

Det er mer passende når forholdet mellom rødt, grønt og blått lys er R:G:B = 6:1:3. Når det gjelder bestemmelsen av den grønne lysets toppbølgelengde, siden den hovedsakelig spiller en regulerende rolle i plantevekstprosessen, trenger den bare å være mellom 530 og 550 nm.

Sammendrag

Denne artikkelen diskuterer strategien for valg av lyskvalitet i plantefabrikker fra både teoretiske og praktiske aspekter, inkludert valg av bølgelengdeområde for rødt og blått lys i LED-lyskilden og rollen og forholdet mellom gult og grønt lys. I plantevekstprosessen bør den rimelige samsvaringen 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 bredspektret eller et flerbrikkekombinert justerbart spektrum LED-lys, er forholdet mellom bølgelengder den primære vurderingen, fordi i tillegg til lyskvalitet kan andre faktorer justeres i sanntid under drift. Derfor bør den viktigste vurderingen i designfasen av plantefabrikker være valg av lyskvalitet.

Forfatter: Yong Xu

Artikkelkilde: Wechat-konto for landbruksteknologi (drivhushagebruk)

Referanse: Yong Xu,Strategi for valg av lyskvalitet i plantefabrikker [J]. Landbruksteknikk, 2022, 42(4): 22–25.