Ynlieding

Ljocht spilet in wichtige rol yn it proses fan plantgroei. It is de bêste dongstof om de opname fan plantchlorofyl te befoarderjen en de opname fan ferskate plantgroeikwaliteiten lykas karotene. De beslissende faktor dy't lykwols de groei fan planten bepaalt, is in wiidweidige faktor, net allinich relatearre oan ljocht, mar ek net te skieden fan 'e konfiguraasje fan wetter, boaiem en dong, groeiomjouwingsbetingsten en wiidweidige technyske kontrôle.

Yn 'e ôfrûne twa of trije jier binne d'r einleaze rapporten west oer de tapassing fan technology foar halfgeleiderljochting oangeande trijediminsjonale plantfabriken as plantgroei. Mar nei it goed lêzen is der altyd wat ûnrêstich gefoel. Yn 't algemien is d'r gjin echt begryp fan hokker rol ljocht spylje moat yn plantgroei.

Litte wy earst it spektrum fan 'e sinne begripe, lykas werjûn yn figuer 1. It kin sjoen wurde dat it sinnespektrum in trochgeand spektrum is, wêryn't it blauwe en griene spektrum sterker binne as it reade spektrum, en it spektrum fan sichtber ljocht rint fan 380 oant 780 nm. De groei fan organismen yn 'e natuer is besibbe oan de yntinsiteit fan it spektrum. Bygelyks, de measte planten yn it gebiet tichtby de evener groeie tige fluch, en tagelyk is de grutte fan har groei relatyf grut. Mar de hege yntinsiteit fan 'e sinnebestraling is net altyd de better, en d'r is in bepaalde graad fan selektiviteit foar de groei fan bisten en planten.

Figure 1, De skaaimerken fan it sinnespektrum en har sichtber ljochtspektrum

As twadde wurdt it twadde spektrumdiagram fan ferskate wichtige absorption-eleminten fan plantgroei werjûn yn figuer 2.

Figuer 2, Absorpsjonsspektra fan ferskate auxinen yn plantgroei

It kin sjoen wurde út figuer 2 dat de ljocht absorption spektra fan ferskate kaai auxins dy't beynfloedzje plant groei binne signifikant oars. Dêrom is de tapassing fan LED-plantgroeiljochten net in ienfâldige saak, mar heul rjochte. Hjir is it nedich om de begripen fan 'e twa wichtichste fotosyntetyske plantengroei-eleminten yn te fieren.

• Klorofyll

Chlorofyl is ien fan 'e wichtichste pigmen yn ferbân mei fotosynteze. It bestiet yn alle organismen dy't fotosynteze kinne meitsje, ynklusyf griene planten, prokaryotyske blau-griene algen (cyanobaktearjes) en eukaryote algen. Chlorofyl absorbearret enerzjy út ljocht, dy't dan brûkt wurdt om koaldiokside yn koalhydraten te konvertearjen.

Chlorofyl a absorbearret benammen read ljocht, en chlorofyl b absorbearret benammen blau-fiolet ljocht, benammen om skaadplanten te ûnderskieden fan sinneplanten. De ferhâlding fan chlorofyl b oant chlorofyl a fan skaadplanten is lyts, dus skaadplanten kinne blau ljocht sterk brûke en oanpasse oan groei yn skaad. Chlorofyl a is blaugrien, en chlorofyl b is gielgrien. Der binne twa sterke absorptions fan chlorofyl a en chlorofyl b, ien yn 'e reade regio mei in golflingte fan 630-680 nm, en de oare yn' e blau-fiolet regio mei in golflingte fan 400-460 nm.

• Carotenoids

Karotenoïden binne de algemiene term foar in klasse fan wichtige natuerlike pigminten, dy't gewoanlik fûn wurde yn giele, oranje-reade of reade pigminten by bisten, hegere planten, skimmels en algen. Oant no binne mear as 600 natuerlike karotenoïden ûntdutsen.

De ljochtabsorption fan karotenoïden beslacht it berik fan OD303 ~ 505 nm, dy't de kleur fan iten leveret en de yntak fan iten fan it lichem beynfloedet. Yn algen, planten en mikro-organismen is har kleur bedekt mei chlorofyl en kin net ferskine. Yn plantsellen absorbearje en oerdrage de produsearre karotenoïden net allinich enerzjy om fotosynteze te helpen, mar hawwe ek de funksje fan it beskermjen fan sellen fan it ferneatigjen troch opteinige soerstofmolekulen mei ien elektron.

Guon konseptuele misferstannen

Nettsjinsteande it enerzjybesparjende effekt, de selektiviteit fan ljocht en de koördinaasje fan ljocht, hat semiconductorljochting grutte foardielen sjen litten. Fan 'e rappe ûntwikkeling fan' e ôfrûne twa jier hawwe wy lykwols ek in protte misferstannen sjoen yn 'e ûntwerp en tapassing fan ljocht, dy't benammen reflektearje yn' e folgjende aspekten.

①Salang't de reade en blauwe chips fan in bepaalde golflingte wurde kombineare yn in bepaalde ferhâlding, kinne se brûkt wurde yn plantkultivaasje, bygelyks de ferhâlding fan read nei blau is 4:1, 6:1, 9:1 en sa. op.

②Salang't it wyt ljocht is, kin it it ljocht fan 'e sinne ferfange, lykas de trije-primêre wite ljochtbuis dy't in soad brûkt wurdt yn Japan, ensfh. It gebrûk fan dizze spektrums hat in bepaald effekt op' e groei fan planten, mar it effekt is net sa goed as de ljochtboarne makke troch LED.

③ Salang't de PPFD (light quantum flux tichtens), in wichtige parameter fan ferljochting, berikt in bepaalde yndeks, bygelyks, PPFD is grutter as 200 μmol · m-2 · s-1. By it brûken fan dizze yndikator moatte jo lykwols omtinken jaan oan oft it in skaadplant of in sinneplant is. Jo moatte it ljochtkompensaasje-sêdingspunt fan dizze planten freegje of fine, dat wurdt ek wol it ljochtkompensaasjepunt neamd. Yn eigentlike tapassingen wurde seedlings faak ferbaarnd of ferdwûn. Dêrom moat it ûntwerp fan dizze parameter wurde ûntwurpen neffens de plantsoarten, groeiomjouwing en betingsten.

Oangeande it earste aspekt, lykas yn 'e ynlieding ynfierd, moat it spektrum dat nedich is foar plantgroei in kontinu spektrum wêze mei in bepaalde ferdielingsbreedte. It is fansels net geskikt om te brûken in ljocht boarne makke fan twa spesifike golflingte chips fan read en blau mei in hiel smel spektrum (lykas werjûn yn figuer 3 (a)). Yn eksperiminten waard fûn dat planten de neiging hawwe om gielich te wêzen, de blêdstammen binne tige ljocht, en de blêdstammen binne tige tin.

Foar fluorescent buizen mei trije primêre kleuren faak brûkt yn foargeande jierren, hoewol't wyt wurdt synthesized, de reade, griene, en blauwe spektra wurde skieden (lykas werjûn yn figuer 3 (b)), en de breedte fan it spektrum is hiel smel. De spektrale yntinsiteit fan it folgjende trochgeande diel is relatyf swak, en de krêft is noch relatyf grut yn ferliking mei LED's, 1,5 oan 3 kear it enerzjyferbrûk. Dêrom is it gebrûkseffekt net sa goed as LED-ljochten.

figuer 3, Reade en blauwe chip LED plant ljocht en trije-primêr kleur fluorescent ljocht spektrum

PPFD is de ljocht kwantumflux tichtens, dy't ferwiist nei de effektive strieling ljocht flux tichtens fan ljocht yn fotosynteze, dat fertsjintwurdiget it totale oantal ljocht kwanta ynfallen op plant blêd stielen yn it golflingte berik fan 400 oant 700 nm per ienheid tiid en ienheid gebiet . Syn ienheid is μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). De fotosyntetysk aktive strieling (PAR) ferwiist nei de totale sinnestrieling mei in golflingte yn it berik fan 400 oant 700 nm. It kin wurde útdrukt itsij troch ljocht kwanta of troch strieljende enerzjy.

Yn it ferline wie de ljochtintensiteit reflektearre troch de illuminometer helderheid, mar it spektrum fan plantgroei feroaret troch de hichte fan it ljochtarmatuur fan 'e plant, de ljochtdekking en oft it ljocht troch de blêden kin. Dêrom is it net krekt om par te brûken as in yndikator fan ljochtintensiteit yn 'e stúdzje fan fotosynteze.

Yn 't algemien kin it fotosyntezemeganisme inisjeare wurde as de PPFD fan' e sinne-leafde plant grutter is as 50 μmol·m-2·s-1, wylst de PPFD fan 'e skaadlike plant mar 20 μmol·m-2·s-1 nedich hat . Dêrom, by it keapjen fan LED-groeiljochten, kinne jo it oantal LED-groeiljochten kieze op basis fan dizze referinsjewearde en it type planten dat jo plante. Bygelyks, as de PPFD fan in inkele LED-lght 20 μmol · m-2 · s-1 is, binne mear as 3 LED-plantebollen nedich om sinne-leafde planten te groeien.

Ferskate design oplossings fan semiconductor ferljochting

Semiconductor ferljochting wurdt brûkt foar plant groei of plantsjen, en der binne twa basis referinsje metoaden.

• Op it stuit is it indoor planting model tige hyt yn Sina. Dit model hat ferskate skaaimerken:

①De rol fan LED-ljochten is om it folsleine spektrum fan plantferljochting te leverjen, en it ljochtsysteem is ferplicht om alle ljochtenerzjy te leverjen, en de produksjekosten binne relatyf heech;
②It ûntwerp fan LED-groeiljochten moat de kontinuïteit en yntegriteit fan it spektrum beskôgje;
③It is needsaaklik om de ljochttiid en ljochtintensiteit effektyf te kontrolearjen, lykas de planten in pear oeren rêstje litte, de yntinsiteit fan 'e bestraling is net genôch of te sterk, ensfh.
④It hiele proses moat de betingsten imitearje dy't nedich binne troch de eigentlike optimale groeiomjouwing fan planten bûten, lykas fochtigens, temperatuer en CO2-konsintraasje.

• Outdoor planting modus mei goede iepenloft kas planting stifting. De skaaimerken fan dit model binne:

①De rol fan LED-ljochten is it oanfoljen fan ljocht. Ien is om de ljochtintensiteit te ferbetterjen yn 'e blauwe en reade gebieten ûnder de bestraling fan sinneljocht oerdeis om fotosynteze fan planten te befoarderjen, en de oare is om te kompensearjen as d'r nachts gjin sinne is om de groei fan planten te befoarderjen
②It oanfoljende ljocht moat beskôgje yn hokker groeistadium de plant is, lykas de seedlingsperioade of de bloei- en fruchtperioade.

Dêrom moat it ûntwerp fan LED-plant groeie ljochten earst twa basisûntwerpmodi hawwe, nammentlik 24h ferljochting (binnen) en ferljochting foar plantgroei supplement (bûten). Foar indoor plant teelt moat it ûntwerp fan LED-groeiljochten trije aspekten beskôgje, lykas werjûn yn figuer 4. It is net mooglik om de chips mei trije primêre kleuren yn in bepaalde ferhâlding te ferpakken.

Figure 4, It ûntwerpidee fan it brûken fan indoor LED plant booster ljochten foar 24h ferljochting

Bygelyks, foar in spektrum yn 'e bernedeiferbliuw, yn betinken nommen dat it nedich is om de groei fan woartels en stielen te fersterkjen, de fertakking fan blêden te fersterkjen, en de ljochtboarne wurdt brûkt binnen, it spektrum kin wurde ûntwurpen lykas werjûn yn figuer 5.

figuer 5, Spektrale struktueren geskikt foar LED indoor bernedeiferbliuw perioade

Foar it ûntwerp fan it twadde type LED groeie ljocht, is it benammen rjochte op de ûntwerpoplossing fan it oanfoljen fan ljocht om it plantenjen yn 'e basis fan' e iepenloftkas te befoarderjen. It ûntwerpidee wurdt werjûn yn figuer 6.

Ofbylding 6, Untwerpideeën fan ljochten foar bûtengroei 

De skriuwer suggerearret dat mear plantbedriuwen de twadde opsje oannimme om LED-ljochten te brûken om plantgroei te befoarderjen.

Alderearst hat de kultivaasje fan 'e iepenloftkas fan Sina tsientallen jierren in grut bedrach en in breed oanbod fan ûnderfining, sawol yn it suden as it noarden. It hat in goede basis fan glêstúnbou technology en leveret in grut oantal farske fruit en grienten op 'e merke foar omlizzende stêden. Benammen op it mêd fan boaiem- en wetter- en dongplanten binne rike ûndersyksresultaten makke.

Twad, dit soarte fan oanfoljende ljocht oplossing kin sterk ferminderjen ûnnedige konsumpsje fan enerzjy, en tagelyk kin effektyf fergrutsje de opbringst fan fruit en grienten. Derneist is it grutte geografyske gebiet fan Sina heul handich foar promoasje.

As it wittenskiplik ûndersyk fan LED-plantferljochting, leveret it ek in bredere eksperimintele basis foar. Fig. 7 is in soarte fan LED groeie ljocht ûntwikkele troch dit ûndersyk team, dat is geskikt foar groeien yn kassen, en syn spektrum wurdt werjûn yn Fig.

Figuer 7, In soarte fan LED groeie ljocht

Figuer 8, spektrum fan in soarte fan LED groeie ljocht

Neffens de boppesteande ûntwerpideeën hat it ûndersyksteam in searje eksperiminten útfierd, en de eksperimintele resultaten binne tige wichtich. Bygelyks, foar groei fan ljocht yn 'e bernedeiferbliuw, is de orizjinele lampe dy't brûkt wurdt in fluorescent lamp mei in krêft fan 32 W en in bernedeiferbliuw fan 40 dagen. Wy leverje in 12 W LED-ljocht, dy't de seedlingssyklus ferkoartt nei 30 dagen, effektyf de ynfloed fan 'e temperatuer fan' e lampen yn 'e seedlingsworkshop ferminderet en it enerzjyferbrûk fan' e airconditioning besparret. De dikte, lingte en kleur fan 'e seedlings binne better as de orizjinele oplossing foar seedlingsferheging. Foar de seedlings fan gewoane grienten binne ek goede ferifikaasjekonklúzjes krigen, dy't gearfette binne yn 'e folgjende tabel.

Under harren, de oanfoljende ljocht groep PPFD: 70-80 μmol · m-2 · s-1, en de read-blau ratio: 0,6-0,7. It berik fan oerdei PPFD wearde fan de natuerlike groep wie 40 ~ 800 μmol · m-2 · s-1, en de ferhâlding fan read nei blau wie 0.6 ~ 1.2. It kin sjoen wurde dat de boppesteande yndikatoaren better binne as dy fan natuerlik groeide seedlings.

Konklúzje

Dit artikel yntroduseart de lêste ûntjouwings yn 'e tapassing fan LED-groeiljochten yn plantkultivaasje, en wiist op guon misferstannen yn' e tapassing fan LED-groeiljocht yn plantkultivaasje. Uteinlik wurde de technyske ideeën en regelingen foar de ûntwikkeling fan LED-groeiljochten yntrodusearre foar plantkultivaasje. Dêrby moat opmurken wurde dat d'r ek guon faktoaren binne dy't beskôge wurde moatte by de ynstallaasje en it brûken fan it ljocht, lykas de ôfstân tusken it ljocht en de plant, it bestralingsberik fan 'e lampe, en hoe't it ljocht tapast wurdt mei normaal wetter, dong en boaiem.

Auteur: Yi Wang et al. Boarne: CNKI