[Abstract] Op basis van een groot aantal experimentele gegevens bespreekt dit artikel verschillende belangrijke kwesties bij de selectie van lichtkwaliteit in plantfabrieken, waaronder de selectie van lichtbronnen, de effecten van rood, blauw en geel licht en de selectie van spectral Bereiken, om inzichten te geven in lichtkwaliteit in fabrieken van planten. De bepaling van de matching -strategie biedt enkele praktische oplossingen die kunnen worden gebruikt voor referentie.
Selectie van lichtbron

Plantfabrieken gebruiken over het algemeen LED -lichten. Dit komt omdat LED -lichten de kenmerken hebben van een hoge lichtgevende efficiëntie, lage energieverbruik, minder warmte -generatie, lange levensduur en verstelbare lichtintensiteit en spectrum, die niet alleen kunnen voldoen aan de vereisten van plantengroei en effectieve materiaalaccumulatie, maar ook energie besparen, Verlaag warmte -generatie en elektriciteitskosten. LED-kweeklampen kunnen verder worden onderverdeeld in LED-lichten met één chip met brede spectrum voor algemene, single-chip plantspecifieke wide spectrum LED-lichten en multi-chip gecombineerde instelbaar spectrum LED-lichten. De prijs van de laatste twee soorten plantspecifieke LED-lichten is over het algemeen meer dan 5 keer die van gewone LED-lichten, dus verschillende lichtbronnen moeten volgens verschillende doeleinden worden geselecteerd. Voor grote plantenfabrieken veranderen de soorten planten die ze groeien met de marktvraag. Om de bouwkosten te verlagen en de productie-efficiëntie niet significant te beïnvloeden, beveelt de auteur aan om breedspectrum LED-chips te gebruiken voor algemene verlichting als verlichtingsbron. Voor kleine plantenfabrieken, als de soorten planten relatief vast zijn, om een ​​hoge productie-efficiëntie en kwaliteit te verkrijgen zonder de bouwkosten aanzienlijk te verhogen, kunnen breed spectrum LED-chips voor plantspecifieke of algemene verlichting worden gebruikt als de verlichtingsbron. Als het is om het effect van licht op de groei van planten en accumulatie van effectieve stoffen te bestuderen, om de beste lichtformule voor grootschalige productie in de toekomst te bieden, kan een multi-chip combinatie van instelbare spectrum LED-lichten worden gebruikt om te veranderen om te veranderen Factoren zoals lichtintensiteit, spectrum en lichttijd om de beste lichtformule te verkrijgen voor elke fabriek waardoor de basis biedt voor grootschalige productie.

Het rode en blauwe licht

Wat betreft de specifieke experimentele resultaten betreft, wanneer het gehalte van rood licht (R) hoger is dan dat van blauw licht (b) (sla r: b = 6: 2 en 7: 3; spinazie r: b = 4: 1; Gerne zaailingen r: b = 7: 3; Gewicht, enz.) waren hoger, maar de stengeldiameter en sterke zaailingsindex van de planten waren groter wanneer het Blue Light -gehalte hoger was dan dat van rood licht. Voor biochemische indicatoren is het gehalte aan rood licht hoger dan blauw licht over het algemeen gunstig voor de toename van het oplosbare suikergehalte in planten. Voor de accumulatie van VC, oplosbaar eiwit, chlorofyl en carotenoïden in planten, is het echter voordeliger om LED -verlichting te gebruiken met een hoger blauw lichtgehalte dan rood licht, en het gehalte van malondialdehyde is ook relatief laag onder deze verlichtingsconditie.

Aangezien de plantenfabriek voornamelijk wordt gebruikt voor het cultiveren van bladgroenten of voor industriële zaailing, kan het worden geconcludeerd uit de bovenstaande resultaten die onder het uitgangspunt van het verhogen van de opbrengst en rekening houdend met de kwaliteit, is het geschikt om LED -chips te gebruiken met hogere rood Lichtgehalte dan blauw licht als de lichtbron. Een betere verhouding is R: B = 7: 3. Bovendien is een dergelijke verhouding van rood en blauw licht in principe van toepassing op allerlei bladgroenten of zaailingen, en er zijn geen specifieke vereisten voor verschillende planten.

Rode en blauwe golflengte selectie

Tijdens fotosynthese wordt lichte energie voornamelijk geabsorbeerd door chlorofyl A en chlorofyl b. De onderstaande figuur toont de absorptiespectra van chlorofyl A en chlorofyl B, waarbij de groene spectrale lijn het absorptiespectrum van chlorofyl A is, en de blauwe spectrale lijn is het absorptiespectrum van chlorofyl B. Uit de figuur blijkt dat zowel chlorofyl A als chlorofyl B twee absorptiepieken hebben, één in het blauwe lichtgebied en de andere in het rode lichtgebied. Maar de 2 absorptiepieken van chlorofyl A en chlorofyl B zijn iets anders. Om precies te zijn, de twee piekgolflengten van chlorofyl A zijn respectievelijk 430 nm en 662 nm, en de twee piekgolflengten van chlorofyl B zijn respectievelijk 453 nm en 642 nm. Deze vier golflengtewaarden zullen niet veranderen met verschillende planten, dus de selectie van rode en blauwe golflengten in de lichtbron zal niet veranderen met verschillende plantensoorten.

Absorptiespectra van chlorofyl a en chlorofyl B

Een gewone LED -verlichting met een breed spectrum kan worden gebruikt als de lichtbron van de plantenfabriek, zolang het rode en blauwe licht de twee piekgolflengten van chlorofyl A en chlorofyl B kan bedekken, dat wil zeggen het golflengtebereik van rood licht is over het algemeen 620 ~ 680 nm, terwijl het blauwe licht het golflengtebereik is van 400 tot 480 nm. Het golflengtebereik van rood en blauw licht moet echter niet te breed zijn omdat het niet alleen lichte energie verspilt, maar ook andere effecten heeft.

Als een LED -licht bestaat uit rode, gele en blauwe chips wordt gebruikt als de lichtbron van de plantfabriek, moet de piekgolflengte van rood licht worden ingesteld op de piekgolflengte van chlorofyl a, dat wil zeggen bij 660 nm, de piekgolflengte van blauw licht moet worden ingesteld op de piekgolflengte van chlorofyl B, dwz bij 450 nm.

De rol van geel en groen licht

Het is geschikter wanneer de verhouding van rood, groen en blauw licht R: G: B = 6: 1: 3 is. Wat betreft de bepaling van de Green Light piekgolflengte, omdat deze voornamelijk een regulerende rol speelt in het proces van plantengroei, hoeft het slechts tussen 530 en 550 nm te zijn.

Samenvatting

Dit artikel bespreekt de selectiestrategie van lichtkwaliteit in plantfabrieken uit zowel theoretische als praktische aspecten, inclusief de selectie van het golflengtebereik van rood en blauw licht in de LED -lichtbron en de rol en verhouding van geel en groen licht. In het proces van plantengroei moet de redelijke matching tussen de drie factoren van lichtintensiteit, lichtkwaliteit en lichttijd en hun relatie met voedingsstoffen, temperatuur en vochtigheid, en CO2 -concentratie ook volledig worden overwogen. Voor de daadwerkelijke productie, of u nu van plan bent om een ​​breed spectrum of een multi-chip combinatie van instelbaar Spectrum LED-licht te gebruiken, is de verhouding van golflengten de primaire overweging, omdat naast lichtkwaliteit andere factoren in realtime tijdens de werking kunnen worden aangepast. Daarom moet de belangrijkste overweging in de ontwerpfase van plantenfabrieken de selectie van lichtkwaliteit zijn.

Auteur: Yong Xu

Artikelbron: WeChat Account of Agricultural Engineering Technology (Greenhouse Horticulture)

Referentie: Yong Xu,Selectiestrategie voor lichtkwaliteit in plantfabrieken [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022, 42 (4): 22-25.