Lichtspectrum voor Plant Factory

[Abstract]Gebaseerd op een groot aantal experimentele gegevens, bespreekt dit artikel verschillende belangrijke kwesties bij de selectie van lichtkwaliteit in plantenfabrieken, waaronder de selectie van lichtbronnen, de effecten van rood, blauw en geel licht en de selectie van spectrale lichtbronnen. assortimenten, om inzicht te geven in de lichtkwaliteit in plantenfabrieken.Het bepalen van de matchingstrategie biedt enkele praktische oplossingen die als referentie kunnen worden gebruikt.
Selectie van lichtbron

Plantfabrieken gebruiken over het algemeen LED-verlichting.Dit komt omdat LED-lampen de kenmerken hebben van een hoge lichtopbrengst, een laag energieverbruik, minder warmteontwikkeling, een lange levensduur en een instelbare lichtintensiteit en -spectrum, die niet alleen kunnen voldoen aan de eisen van plantengroei en effectieve materiaalaccumulatie, maar ook energie kunnen besparen, warmteopwekking en elektriciteitskosten verminderen.LED-kweeklampen kunnen verder worden onderverdeeld in single-chip breedspectrum LED-lampen voor algemeen gebruik, single-chip plantspecifieke breedspectrum LED-lampen en multi-chip gecombineerde LED-lampen met instelbaar spectrum.De prijs van de laatste twee soorten plantspecifieke LED-lampen is over het algemeen meer dan 5 keer die van gewone LED-lampen, dus verschillende lichtbronnen moeten worden geselecteerd op basis van verschillende doeleinden.Voor grote plantenfabrieken veranderen de soorten planten die ze kweken met de marktvraag.Om de bouwkosten te verlagen en de productie-efficiëntie niet significant te beïnvloeden, raadt de auteur aan breedspectrum LED-chips te gebruiken voor algemene verlichting als verlichtingsbron.Voor kleine plantfabrieken, als de soorten planten relatief vast zijn, kunnen breedspectrum LED-chips voor plantspecifieke of algemene verlichting worden gebruikt om een ​​hoge productie-efficiëntie en kwaliteit te verkrijgen zonder de constructiekosten aanzienlijk te verhogen.Als het gaat om het bestuderen van het effect van licht op de plantengroei en de accumulatie van effectieve stoffen, om in de toekomst de beste lichtformule voor grootschalige productie te bieden, kan een multi-chipcombinatie van instelbare spectrum-LED-lampen worden gebruikt om te veranderen factoren zoals lichtintensiteit, spectrum en lichttijd om de beste lichtformule voor elke plant te verkrijgen en vormen zo de basis voor grootschalige productie.

Het rode en blauwe licht

Wat de specifieke experimentele resultaten betreft, wanneer het gehalte aan rood licht (R) hoger is dan dat aan blauw licht (B) (sla R:B = 6:2 en 7:3; spinazie R:B = 4: 1; kalebaszaailingen R:B = 7:3; komkommerzaailingen R:B = 7:3), toonde het experiment aan dat het biomassagehalte (inclusief de planthoogte van het bovengrondse deel, het maximale bladoppervlak, versgewicht en drooggewicht , enz.) waren hoger, maar de stengeldiameter en sterke zaailingindex van de planten waren groter wanneer het blauwe lichtgehalte 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 gehalte aan oplosbare suikers in planten.Voor de ophoping van VC, oplosbaar eiwit, chlorofyl en carotenoïden in planten is het echter voordeliger om LED-verlichting te gebruiken met een hoger blauwlichtgehalte dan rood licht, en ook het malondialdehydegehalte is onder deze lichtomstandigheden relatief laag.

Aangezien de fabrieksinstallatie voornamelijk wordt gebruikt voor de teelt van bladgroenten of voor de industriële teelt van zaailingen, kan uit de bovenstaande resultaten worden geconcludeerd dat onder het uitgangspunt van het verhogen van de opbrengst en rekening houdend met de kwaliteit, het geschikt is om LED-chips met een hogere rode kleur te gebruiken lichtinhoud dan blauw licht als lichtbron.Een betere verhouding is R:B = 7:3.Bovendien is zo'n verhouding rood en blauw licht in principe toepasbaar op alle soorten bladgroenten of zaailingen en zijn er geen specifieke eisen voor verschillende planten.

Rode en blauwe golflengteselectie

Tijdens fotosynthese wordt lichtenergie voornamelijk geabsorbeerd door chlorofyl a en chlorofyl b.In onderstaande figuur zijn de absorptiespectra van chlorofyl a en chlorofyl b weergegeven, waarbij de groene spectraallijn het absorptiespectrum van chlorofyl a is en de blauwe spectraallijn 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 verschillen iets.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 bij verschillende planten, dus de selectie van rode en blauwe golflengten in de lichtbron zal niet veranderen bij verschillende plantensoorten.

Absorptie spectraAbsorptiespectra 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 kunnen dekken, 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 mag echter niet te breed zijn, omdat het niet alleen lichtenergie verspilt, maar ook andere effecten kan hebben.

 

Als een LED-licht bestaande 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 op 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 piekgolflengte van groen licht, aangezien deze voornamelijk een regulerende rol speelt in het groeiproces van planten, hoeft deze slechts tussen 530 en 550 nm te liggen.

Samenvatting

Dit artikel bespreekt de selectiestrategie van lichtkwaliteit in plantenfabrieken vanuit 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.Tijdens het groeiproces van planten moet ook uitgebreid worden nagedacht over de redelijke afstemming tussen de drie factoren lichtintensiteit, lichtkwaliteit en lichttijd, en hun relatie met voedingsstoffen, temperatuur en vochtigheid en CO2-concentratie.Voor daadwerkelijke productie, of u nu van plan bent om een ​​breed spectrum of een multi-chip combinatie afstembaar spectrum LED-licht te gebruiken, is de verhouding van golflengten de belangrijkste overweging, omdat naast de lichtkwaliteit andere factoren tijdens het gebruik in realtime kunnen worden aangepast.Daarom moet de selectie van de lichtkwaliteit de belangrijkste overweging zijn in de ontwerpfase van plantenfabrieken.

Auteur: Yong Xu

Bron artikel: Wechat account van Agricultural Engineering Technology (glastuinbouw)

Referentie: Yong Xu,Selectiestrategie voor lichtkwaliteit in plantenfabrieken [J].Landbouwtechnische technologie, 2022, 42(4): 22-25.

 


Posttijd: 25 april 2022