[Апстракт] На основу великог броја експерименталних података, овај чланак разматра неколико важних питања у избору квалитета светлости у фабрикама биљака, укључујући избор извора светлости, ефекте црвене, плаве и жуте светлости и избор спектралних опсега, како би се пружио увид у квалитет светлости у фабрикама биљака. Одређивање стратегије подударања пружа нека практична решења која се могу користити као референца.
Избор извора светлости

Фабрике биљака генерално користе ЛЕД светла. То је зато што ЛЕД светла имају карактеристике високе светлосне ефикасности, ниске потрошње енергије, мањег стварање топлоте, дугог века трајања и подесивог интензитета и спектра светлости, што не само да може да задовољи захтеве раста биљака и ефикасне акумулације материјала, већ и да уштеди енергију, смањи стварање топлоте и трошкове електричне енергије. ЛЕД светла за узгој могу се даље поделити на једночипова ЛЕД светла широког спектра за општу намену, једночипова ЛЕД светла широког спектра специфична за биљке и вишечипова комбинована ЛЕД светла подесивог спектра. Цена ове две последње врсте ЛЕД светла специфичних за биљке је генерално више од 5 пута већа од цене обичних ЛЕД светла, па би различити извори светлости требало да буду одабрани у складу са различитим наменама. За велике фабрике биљака, врсте биљака које узгајају мењају се са потражњом на тржишту. Да би се смањили трошкови изградње и не би значајно утицало на ефикасност производње, аутор препоручује употребу ЛЕД чипова широког спектра за опште осветљење као извора светлости. За мале фабрике биљака, ако су типови биљака релативно фиксни, како би се постигла висока ефикасност производње и квалитет без значајног повећања трошкова изградње, као извор осветљења могу се користити ЛЕД чипови широког спектра за осветљење специфично за биљку или опште осветљење. Ако се жели проучити утицај светлости на раст биљака и акумулацију ефикасних супстанци, како би се у будућности обезбедила најбоља формула светлости за производњу великих размера, може се користити вишечиповска комбинација ЛЕД светала подесивог спектра за промену фактора као што су интензитет светлости, спектар и време осветљења како би се добила најбоља формула светлости за сваку биљку, чиме се обезбеђује основа за производњу великих размера.

Црвено и плаво светло

Што се тиче специфичних експерименталних резултата, када је садржај црвене светлости (R) већи од садржаја плаве светлости (B) (зелена салата R:B = 6:2 и 7:3; спанаћ R:B = 4:1; саднице тиквица R:B = 7:3; саднице краставца R:B = 7:3), експеримент је показао да је садржај биомасе (укључујући висину биљке надземног дела, максималну површину листа, свежу тежину и суву тежину итд.) био већи, али су пречник стабљике и индекс јаке саднице биљака били већи када је садржај плаве светлости био већи од садржаја црвене светлости. Што се тиче биохемијских индикатора, садржај црвене светлости већи од плаве светлости је генерално користан за повећање садржаја растворљивог шећера у биљкама. Међутим, за акумулацију VC, растворљивих протеина, хлорофила и каротеноида у биљкама, повољније је користити ЛЕД осветљење са већим садржајем плаве светлости него црвене светлости, а садржај малондиалдехида је такође релативно низак под овим условима осветљења.

Пошто се фабрика биљака углавном користи за узгој лиснатог поврћа или за индустријски узгој расада, из горе наведених резултата може се закључити да је, под претпоставком повећања приноса и узимајући у обзир квалитет, погодно користити ЛЕД чипове са већим садржајем црвене светлости него плаве светлости као извор светлости. Бољи однос је R:B = 7:3. Штавише, такав однос црвене и плаве светлости је у основи применљив на све врсте лиснатог поврћа или расада и не постоје специфични захтеви за различите биљке.

Избор црвене и плаве таласне дужине

Током фотосинтезе, светлосна енергија се углавном апсорбује кроз хлорофил а и хлорофил б. Слика испод приказује апсорпционе спектре хлорофила а и хлорофила б, где је зелена спектрална линија апсорпциони спектар хлорофила а, а плава спектрална линија је апсорпциони спектар хлорофила б. Из слике се може видети да и хлорофил а и хлорофил б имају два апсорпциона врха, један у плавом, а други у црвеном делу спектра. Међутим, два апсорпциона врха хлорофила а и хлорофила б се мало разликују. Прецизније, две вршне таласне дужине хлорофила а су 430 nm и 662 nm, респективно, а две вршне таласне дужине хлорофила б су 453 nm и 642 nm, респективно. Ове четири вредности таласних дужина се неће мењати код различитих биљака, тако да се избор црвених и плавих таласних дужина у извору светлости неће мењати код различитих биљних врста.

Апсорпциони спектри хлорофила а и хлорофила б

Обична ЛЕД расвета са широким спектром може се користити као извор светлости у фабрици биљака, све док црвена и плава светлост могу да покрију две вршне таласне дужине хлорофила а и хлорофила б, односно опсег таласних дужина црвене светлости је генерално 620~680 nm, док је опсег таласних дужина плаве светлости од 400 до 480 nm. Међутим, опсег таласних дужина црвене и плаве светлости не би требало да буде преширок јер не само да троши светлосну енергију, већ може имати и друге утицаје.

Ако се као извор светлости у фабрици биљака користи ЛЕД светло састављено од црвених, жутих и плавих чипова, вршна таласна дужина црвене светлости треба да буде подешена на вршну таласну дужину хлорофила а, односно на 660 nm, а вршна таласна дужина плаве светлости треба да буде подешена на вршну таласну дужину хлорофила б, односно на 450 nm.

Улога жуте и зелене светлости

Прикладније је када је однос црвене, зелене и плаве светлости R:G:B=6:1:3. Што се тиче одређивања таласне дужине врха зелене светлости, пошто она углавном игра регулаторну улогу у процесу раста биљака, потребно је да буде само између 530 и 550 nm.

Резиме

Овај чланак разматра стратегију избора квалитета светлости у фабрикама биљака, како са теоријског тако и са практичног аспекта, укључујући избор опсега таласних дужина црвене и плаве светлости у ЛЕД извору светлости и улогу и однос жуте и зелене светлости. У процесу раста биљака, разумно усклађивање између три фактора: интензитета светлости, квалитета светлости и трајања светлости, као и њиховог односа са хранљивим материјама, температуром и влажношћу, и концентрацијом CO2, такође треба свеобухватно размотрити. За стварну производњу, без обзира да ли планирате да користите ЛЕД светло са широким спектром или вишечиповску комбинацију подесивог спектра, однос таласних дужина је примарно разматрање, јер се поред квалитета светлости, други фактори могу подешавати у реалном времену током рада. Стога, најважније разматрање у фази пројектовања фабрика биљака треба да буде избор квалитета светлости.

Аутор: Ионг Ксу

Извор чланка: WeChat налог за технологију пољопривредног инжењерства (пластеничко хортикултура)

Референца: Ионг Ксу,Стратегија избора квалитета светлости у фабрикама биљака [J]. Пољопривредна инжењерска технологија, 2022, 42(4): 22-25.