Ako si vybrať a navrhnúť pestovateľské LED svetlá?

Ako dôležité odvetvie moderného poľnohospodárstva sa koncepcia závodov na rastliny stala veľmi populárnou. Vo vnútornom prostredí výsadby je osvetlenie rastlín základným zdrojom energie pre fotosyntézu.LED Grow light má obrovské 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 najkomplexnejších foriem života na tejto planéte. Výsadba rastlín je jednoduchá, ale náročná a zložitá. Okrem osvetlenia pestovania sa mnohé premenné navzájom ovplyvňujú. Vyváženie týchto premenných je vynikajúcim umením, ktorému musia pestovatelia porozumieť a zvládnuť ho. Ale pokiaľ ide o osvetlenie rastlín, stále existuje veľa faktorov, ktoré je potrebné starostlivo zvážiť.

Najprv pochopme spektrum slnka a absorpciu spektra rastlinami. Ako je možné vidieť na obrázku nižšie, slnečné spektrum je spojité spektrum, v ktorom sú modré a zelené spektrum silnejšie ako červené spektrum a spektrum viditeľného svetla sa pohybuje od 380 do 780 nm. Existuje niekoľko kľúčových absorpčných faktorov v raste rastlín a svetelné absorpčné spektrá niekoľkých kľúčových auxínov, ktoré ovplyvňujú rast rastlín, sú výrazne odlišné. Preto aplikáciaLED rastové svetlonie je jednoduchá záležitosť, ale veľmi cielená. Tu je potrebné predstaviť pojmy dvoch najdôležitejších fotosyntetických rastových prvkov rastlín.

Fotosyntéza rastlín sa spolieha na chlorofyl v chloroplastoch listov, ktorý je jedným z najdôležitejších pigmentov súvisiacich s fotosyntézou. Existuje vo všetkých organizmoch, ktoré môžu vytvárať fotosyntézu, vrátane zelených rastlín a prokaryotických rastlín. Modrozelené riasy (cyanobaktérie) a eukaryotické riasy. Chlorofyl absorbuje energiu svetla a syntetizuje oxid uhličitý a vodu na uhľovodíky.

Chlorofyl a je modrozelený a pohlcuje hlavne červené svetlo; chlorofyl b je žltozelený a pohlcuje najmä modrofialové svetlo. Hlavne na rozlíšenie tieňových rastlín od slnečných rastlín. Pomer chlorofylu b k chlorofylu a tieňových rastlín je malý, takže tienené rastliny môžu silne využívať modré svetlo a prispôsobiť sa pestovaniu v tieni. Existujú dve silné absorpcie chlorofylu a a chlorofylu b: červená oblasť s vlnovou dĺžkou 630 ~ 680 nm a modrofialová oblasť s vlnovou dĺžkou 400 ~ 460 nm.

Karotenoidy (karotenoidy) je všeobecný pojem pre triedu dôležitých prírodných pigmentov, ktoré sa bežne vyskytujú 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 na pomoc pri fotosyntéze, ale majú aj funkciu ochrany buniek pred zničením excitovanými molekulami kyslíka s jednoelektrónovou väzbou. Svetelná absorpcia karotenoidov pokrýva rozsah 303 ~ 505 nm. Poskytuje farbu jedla a ovplyvňuje príjem potravy ľudským telom; v riasach, rastlinách a mikroorganizmoch nemôže byť prezentovaná jeho farba, pretože je pokrytá chlorofylom.

V procese navrhovania a výberuLED rastové svetlá, existuje niekoľko nedorozumení, ktorým je potrebné sa vyhnúť, najmä v nasledujúcich aspektoch.

1. Pomer červenej a modrej vlnovej dĺžky vlnovej dĺžky svetla

Ako dve hlavné absorpčné oblasti pre fotosyntézu dvoch rastlín je spektrum emitované oLED rastové svetloby malo byť hlavne červené svetlo a modré svetlo. Nedá sa to však jednoducho merať pomerom červenej a modrej. Napríklad pomer červenej a modrej je 4:1, 6:1, 9:1 atď.

Existuje mnoho rôznych druhov rastlín s rôznymi návykmi a rôzne štádiá rastu majú tiež rôzne potreby zamerania svetla. Spektrum potrebné pre rast rastlín by malo byť súvislé spektrum s určitou šírkou distribúcie. Je evidentne nevhodné používať svetelný zdroj z dvoch špecifických vlnových čipov červenej a modrej s veľmi úzkym spektrom. Pri pokusoch sa zistilo, že rastliny bývajú žltkasté, stonky listov sú veľmi svetlé a stonky listov sú veľmi tenké. V zahraničí sa uskutočnilo veľké množstvo štúdií o reakcii rastlín na rôzne spektrá, ako je vplyv infračervenej časti na fotoperiódu, vplyv žltozelenej časti na tieniaci účinok a vplyv fialová časť o odolnosti voči škodcom a chorobám, živinách a pod.

V praktických aplikáciách sa sadenice často spália alebo vyschnú. Preto treba návrh tohto parametra navrhnúť podľa druhu rastliny, rastového prostredia a podmienok.

2. Bežné biele svetlo a celé spektrum

Svetelný efekt „videný“ rastlinami je odlišný od ľudského oka. Naše bežne používané lampy s bielym svetlom nie sú schopné nahradiť slnečné svetlo, ako sú tri primárne biele svetelné trubice široko používané v Japonsku atď. Použitie týchto spektier má určitý vplyv na rast rastlín, ale efekt nie je rovnako dobré ako svetelný zdroj vyrobený z LED diód. .

Pre žiarivky s tromi základnými farbami bežne používanými v predchádzajúcich rokoch, hoci sa syntetizuje biela, červené, zelené a modré spektrá sú oddelené a šírka spektra je veľmi úzka a súvislá časť spektra je relatívne slabá. Výkon je zároveň v porovnaní s LED stále pomerne veľký, 1,5 až 3-násobok spotreby energie. Celé spektrum diód LED navrhnutých špeciálne na osvetlenie pestovania rastlín optimalizuje spektrum. Hoci je vizuálny efekt stále biely, obsahuje dôležité svetelné časti potrebné pre fotosyntézu rastlín.

3. Parameter intenzity osvetlenia PPFD

Hustota toku fotosyntézy (PPFD) je dôležitý parameter na meranie intenzity svetla v rastlinách. Môže byť vyjadrená buď svetelnými kvantami alebo žiarivou energiou. Vzťahuje sa na efektívnu hustotu žiarivého toku svetla pri fotosyntéze, ktorá predstavuje celkový počet svetelných kvánt dopadajúcich na stonky listov rastlín v rozsahu vlnových dĺžok 400 až 700 nm za jednotku času a jednotku plochy. Jednotka jeμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Fotosynteticky aktívne žiarenie (PAR) označuje celkové slnečné žiarenie s vlnovou dĺžkou v rozsahu 400 až 700 nm.

Bod nasýtenia rastlín na kompenzáciu svetla, tiež nazývaný bod kompenzácie svetla, znamená, že PPFD musí byť vyššie ako tento bod, jeho fotosyntéza môže byť väčšia ako dýchanie a rast rastlín je väčší ako spotreba predtým, ako môžu rastliny rásť. Rôzne rastliny majú rôzne body kompenzácie svetla a nemožno to jednoducho považovať za dosiahnutie určitého indexu, ako je PPFD väčší ako 200μmol·m-2·s-1.

Intenzita svetla odrážaná v minulosti používaným meračom osvetlenia je jas, ale pretože spektrum rastu rastlín sa mení v dôsledku výšky zdroja svetla z rastliny, pokrytia svetla a toho, či svetlo môže prechádzať cez listy atď., používa sa ako svetlo pri štúdiu fotosyntézy. Silné ukazovatele nie sú dostatočne presné a v súčasnosti sa väčšinou používa PAR.

Vo všeobecnosti platí, že pozitívna PPFD rastliny > 50μmol·m-2·s-1 môže spustiť mechanizmus fotosyntézy; zatiaľ čo tieňová rastlina PPFD potrebuje iba 20μmol·m-2·s-1. Preto pri inštalácii LED svietidla na rastliny ho môžete nainštalovať a nastaviť podľa tejto referenčnej hodnoty, zvoliť vhodnú výšku inštalácie a dosiahnuť ideálnu hodnotu PPFD a rovnomernosť na povrchu listu.

4. Svetlá formula

Svetelný vzorec je nový koncept, ktorý bol nedávno navrhnutý, ktorý zahŕňa najmä tri faktory: kvalitu svetla, množstvo svetla a trvanie. Jednoducho pochopte, že kvalita svetla je spektrum najvhodnejšie pre fotosyntézu rastlín; množstvo svetla je vhodná hodnota PPFD a rovnomernosť; trvanie je kumulatívna hodnota ožiarenia a pomer denného a nočného času. Holandskí poľnohospodári zistili, že rastliny používajú pomer infračerveného a červeného svetla na posúdenie zmien dňa a noci. Infračervený pomer sa výrazne zvyšuje pri západe slnka a rastliny rýchlo reagujú na spánok. Bez tohto procesu by rastlinám trvalo niekoľko hodín, kým by tento proces dokončili.

V praktických aplikáciách je potrebné nazbierať skúsenosti testovaním a vybrať najlepšiu kombináciu.