一, Biološki učinki svetlobnega okolja na rast rastlin
Temeljni mehanizem rastlinske fotosinteze je odvisen od skupnega vpliva kakovosti svetlobe, jakosti svetlobe in fotoperiode. Klorofil najbolje absorbira modro svetlobo med 400 in 500 nm, rdečo svetlobo pa najbolje med 600 in 700 nm. Modra svetloba pomaga pri odpiranju želc in tvorbi klorofila, medtem ko je rdeča svetloba pomembnejša za morfogenezo svetlobe in cvetenje. Eksperimentalni podatki kažejo, da lahko uporaba LED luči z razmerjem 3:1 med rdečo svetlobo 660 nm in modro svetlobo 450 nm poveča biomaso hidroponske solate za 37 % in zviša vsebnost vitamina C za 22 %.
Rastline začnejo svoje fiziološke cikle tako, da zaznajo spremembo dneva v noč. Tako nadzorujejo svojo fotoperiodo. Za rast cvetnih brstov potrebujejo rastline s kratkim-dnevom, kot so krizanteme, 12 ur popolne teme. Rastline z dolgim-dnevom, kot so pelargonije, potrebujejo več kot 14 ur svetlobe. Pametni sistem LED uporablja senzorje IoT za samodejno spreminjanje svetlobnega cikla, s čimer ohranja netočnost časa cvetenja sobnih rastlin v ± 2 dneh.
2, Analiza glavnih tehničnih specifikacij LED svetilke za rast
1. Uporaba spektralnega inženiringa
Sodobne LED svetilke za rast uporabljajo več-kombinirano tehnologijo čipov za pokrivanje celotnega spektra. Serija Orphek PR72 ima na primer čipe rdeče svetlobe 12 660nm, čipe modre svetlobe 8 450nm in 4 čipe bele svetlobe (barvna temperatura 6500K), ki tvorijo fotosintetski spekter, ki pokriva 400-700nm. Testi so pokazali, da lahko zaradi te mešanice barv rastline razreda Mos rastejo 2,5-krat hitreje v globoki vodi in zmanjšajo možnost cvetenja alg za 67 %.
2. Poiščite pravo ravnovesje med tem, kako močna je svetloba in kako globoko lahko seže.
Na globini 50 cm je stopnja slabljenja vrednosti PAR standardne bele LED 82 %. Vendar pa lahko profesionalna akvarijska LED dioda poveča vrednost PAR na vat na 2,1 μ mol/J s tehnologijo optičnih leč. Na primer, akvarij velikosti 120 cm × 50 cm × 50 cm lahko uporabi dve LED-luči s polnim spektrom moči 80 W, da dobi spodnjo vrednost PAR 160 μ mol/m²/s, kar je dovolj za fotosintezo globok{10}}vodnih rastlin.
3. Upravljanje porabe toplote in energije
Način, kako LED prepušča toploto, neposredno vpliva na trajanje svetlobe. Orphek PR72 ima sistem z dvojnim obtokom, ki uporablja aluminijasto rebro in tekočinsko hlajenje, da ohranja temperaturo spoja čipov pod 65 stopinj in zmanjša stopnjo degradacije svetlobe s 15 % na leto na 3 %. S tem pristopom LED traja dlje, od 30.000 ur do 80.000 ur, in zmanjša stroške vzdrževanja za 72 %.
3, Kako uporabljati LED rastno svetilko na znanstveni način
1. Tehnologija spreminjanja fotoperiode
Osnovne nastavitve: Časovnik lahko samodejno prilagodi količino svetlobe, ki jo potrebuje večina rastlin, kar je 12 do 16 ur na dan. Na primer, uporaba 16-urnega cikla svetlobe/8-urne teme v fazi sajenja paradižnika lahko prihrani čas, ki je potreben za rast sadik, za 25 %.
Dinamična regulacija: Ko rastline rastejo in se pripravljajo na razmnoževanje, zvišanje intenzivnosti opoldanske svetlobe na 200 μ mol/m²/s in preklop na daleč rdečo svetlobo (730 nm) pri 50 μ mol/m²/s zvečer pomaga pri nastajanju antocianov.
V tem primeru morajo sukulentne rastline skrajšati svoj čas mirovanja na 8 ur svetlobe vsak dan, da preprečijo preveliko rast. Rastline, ki opazujejo liste, lahko ohranijo 14 ur svetlobe, da so listi videti bolje.
2. Prilagoditev razdalje in svetlosti svetlobe
Splošno pravilo je, da mora biti LED luč od krošnje rastlin oddaljena od 30 do 60 cm. Natančno razdaljo je treba spremeniti glede na moč. 100 W LED lahko doseže vrednost PPFD 300 μmol/m²/s na višini 50 cm, kar je dovolj za večino rastlin.
Večplastna osvetlitev: pri več-plastnih stojnicah za rastline so luči na vrhu oddaljene 40 cm od rastlin, luči na sredini so oddaljene 60 cm, luči na dnu pa 80 cm. To zagotavlja, da je osvetlitev celo več kot 90 % časa.
Dinamična prilagoditev: vsak teden premaknite svetilko gor ali dol za 1–2 cm, ko rastlina raste, da preprečite gorenje listov. Eksperimenti so pokazali, da če svetilko ves čas držite 50 cm stran od listov solate, lahko ti zrastejo za 18 %.
3. Načrt za spektralno prilagoditev
Pri listnatih pridelkih predstavlja modra svetloba 40 % spektra v fazi sadike, da pomaga pri rasti korenin. Če želite, da so listi debelejši, spremenite prehransko obdobje rasti na 30 % rdeče svetlobe, 25 % modre svetlobe in 45 % bele svetlobe.
Vrsta cveta: med fazo diferenciacije cvetnih popkov lahko krizanteme zacvetijo 7 dni prej, če povečate količino rdeče svetlobe na 50 % in količino ogljikovega dioksida na 10 μ mol/mol.
Sadje in zelenjava: med fazo plodov je uporabljeno razmerje 1:1 med rdečo lučjo 660 nm in daljno rdečo lučjo 730 nm, ki sadju pomaga shraniti več sladkorja. Zaradi tega imajo jagode 15 % več topnih trdnih snovi.
4, Strategija za sodelovanje pri urejanju okolja
1. Pazite na temperaturo in vlažnost
Pri prižganih LED lučkah se temperatura v prostoru dvigne za 2 do 5 stopinj Celzija. Da bo soba udobna, morajo luči sodelovati s prezračevalnim sistemom. Na primer, tropske rastline za uspevanje potrebujejo temperaturo od 25 do 30 stopinj Celzija in vlažnost od 60 do 80 odstotkov, medtem ko potrebujejo sukulente temperaturo od 15 do 25 stopinj Celzija in vlažnost od 40 do 60 odstotkov.
2. Načrtujte dodajanje hranil
Sistem za hidroponiko: Rast solate lahko pospešite tako, da vsak teden dodate 0,5g/L gnojila z dušikovo fosforno kalijevo spojino in uporabite LED lučko.
Obdelava tal: uporaba gnojila s počasnim-sproščanjem enkrat na mesec in LED luči-okrepljene z modro svetlobo lahko naredijo stebla zelenega bršljana za 30 % debelejša.
3. Zatiranje in zatiranje škodljivcev in bolezni
LED luči lahko preprečijo rast okužb. Raziskava je pokazala, da lahko 8-urna uporaba modre svetlobe 450 nm zmanjša pojavnost pepelaste plesni za 54 %. Z uporabo prezračevalnih sistemov lahko hkrati vzdržujemo število listnih uši pod 3 %.
5, Analiza študije primera v industriji
1. Rešitev poslovnega akvarija
Šanghajski akvarij ima večplastni sistem osvetlitve. Zgornja plast uporablja 200 W LED luči (PPFD 350 μ mol/m²/s), ki pomagajo pri rasti lebdečih rastlin. Srednji sloj uporablja 100 W LED luči (PPFD 200 μmol/m²/s), da zadosti potrebam potopljenih rastlin. Spodnja plast uporablja svetlobno vodilno ploščo za pošiljanje svetlobne energije do globine 1,5 metra. Ta strategija dvigne stopnjo pokritosti razstavnega rezervoarja s 65 % na 92 % in zmanjša letne stroške vzdrževanja za 40 %.
2. Praksa družinskega vertikalnega kmetovanja
Družina v Shenzhenu uporablja modularna stojala za sajenje LED in mobilno aplikacijo za prilagajanje spektra in fotoperiode. Na 3 kvadratnih metrih prostora lahko tedensko pridelate 2 kg listnate zelenjave, kar je osemkrat več, kot bi jo pridobili s tradicionalno saditvijo.
3. Primeri aplikacij na raziskovalni ravni
Inštitut za botaniko Kitajske akademije znanosti je uspešno gojil alpski rododendron v notranjosti z uporabo sistema LED s prilagodljivim spektrom. To je pripeljalo datum cvetenja naprej do pomladnega festivala in dvignilo tržno vrednost rastline za 300 %.
