Sebagai cabang penting pertanian moden, konsep kilang tanaman menjadi sangat popular. Di persekitaran penanaman dalaman, pencahayaan tanaman adalah sumber tenaga penting untuk fotosintesis. Lampu kilang LED mempunyai kelebihan luar biasa yang tidak dimiliki lampu tambahan tradisional, dan pasti akan menjadi pilihan pertama untuk lampu utama atau lampu tambahan dalam aplikasi komersial besar seperti ladang menegak dan rumah hijau.
Tumbuhan adalah salah satu bentuk kehidupan yang paling kompleks di planet ini. Penanaman tanaman sangat sederhana, tetapi juga sukar dan kompleks. Selain pencahayaan tumbuhan, banyak pemboleh ubah saling mempengaruhi, menyeimbangkan pemboleh ubah ini adalah seni yang luar biasa yang perlu difahami dan dikuasai oleh penanam. Tetapi dari segi pencahayaan tanaman, masih banyak faktor yang perlu dipertimbangkan dengan teliti.
Pertama, mari kita&# 39 memahami spektrum matahari dan penyerapan spektrum oleh tumbuhan. Seperti yang dapat dilihat dari gambar di bawah, spektrum solar adalah spektrum berterusan, di mana spektrum biru dan hijau lebih kuat daripada spektrum merah, dan spektrum cahaya yang dapat dilihat berkisar antara 380 hingga 780 nm. Terdapat beberapa faktor penyerapan utama untuk pertumbuhan tanaman, dan spektrum penyerapan cahaya dari beberapa auksin utama yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman sangat berbeza. Oleh itu, penggunaan lampu pertumbuhan tanaman LED bukanlah perkara mudah, tetapi sangat disasarkan. Di sini adalah perlu untuk memperkenalkan konsep dua elemen pertumbuhan tumbuhan fotosintetik yang paling penting.
Fotosintesis tumbuhan bergantung pada klorofil dalam kloroplas daun, yang merupakan salah satu pigmen terpenting yang berkaitan dengan fotosintesis. Ia wujud dalam semua organisma yang dapat membuat fotosintesis, termasuk tumbuhan hijau dan tanaman prokariotik. Alga biru-hijau (cyanobacteria) dan alga eukariotik. Klorofil menyerap tenaga cahaya dan mensintesis karbon dioksida dan air menjadi hidrokarbon.
Klorofil a berwarna biru-hijau dan terutamanya menyerap cahaya merah; klorofil b berwarna kuning-hijau dan terutamanya menyerap cahaya biru-ungu. Terutama untuk membezakan tanaman teduh dari tanaman matahari. Nisbah klorofil b terhadap klorofil a tanaman teduh kecil, jadi tanaman teduh dapat menggunakan cahaya biru dengan kuat dan dapat menyesuaikan diri dengan tumbuh di tempat teduh. Terdapat dua penyerapan kuat klorofil a dan klorofil b: kawasan merah dengan panjang gelombang 630 ~ 680 nm, dan kawasan biru-ungu dengan panjang gelombang 400 ~ 460 nm.
Karotenoid (karotenoid) adalah istilah umum untuk kelas pigmen semula jadi yang penting, yang biasanya terdapat pada pigmen kuning, merah-oren atau merah pada haiwan, tumbuhan, jamur, dan alga yang lebih tinggi. Setakat ini, lebih daripada 600 karotenoid semula jadi ditemui. Karotenoid yang dihasilkan dalam sel tumbuhan tidak hanya menyerap dan memindahkan tenaga untuk membantu kemajuan fotosintesis, tetapi juga berfungsi melindungi sel dari dimusnahkan oleh molekul oksigen ikatan elektron tunggal yang teruja. Karotenoid menyerap cahaya dalam lingkungan 303 ~ 505 nm. Mereka memberikan warna makanan dan mempengaruhi pengambilan tubuh manusia' pada alga, tumbuh-tumbuhan dan mikroorganisma, warnanya tidak dapat ditampilkan kerana dilindungi oleh klorofil.
Dalam proses merancang dan memilih lampu kilang LED, terdapat beberapa salah faham yang perlu dielakkan, terutama dalam aspek berikut.
1. Nisbah panjang gelombang merah dan biru panjang gelombang cahaya
Sebagai dua kawasan penyerapan utama untuk fotosintesis dua tumbuh-tumbuhan, spektrum yang dipancarkan oleh lampu kilang LED mestilah terutamanya cahaya merah dan cahaya biru. Tetapi ia tidak dapat diukur dengan nisbah merah ke biru. Contohnya, nisbah merah ke biru ialah 4: 1, 6: 1, 9: 1 dan seterusnya.
Spesies tumbuhan sangat pelbagai dan mempunyai kebiasaan yang berbeza, dan tahap pertumbuhan yang berbeza juga mempunyai keperluan fokus cahaya yang berbeza. Spektrum yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman mestilah spektrum berterusan dengan lebar taburan tertentu. Jelas sekali tidak sesuai untuk menggunakan sumber cahaya yang terbuat dari dua kepingan panjang gelombang khusus merah dan biru dengan spektrum yang sangat sempit. Dalam eksperimen, didapati tumbuhan cenderung kekuningan, batang daunnya sangat ringan, dan batang daunnya sangat tipis. Terdapat sebilangan besar kajian mengenai tindak balas tumbuhan terhadap spektrum yang berbeza di negara asing, seperti kesan bahagian inframerah pada tempoh operasi, kesan bahagian kuning-hijau pada kesan teduhan, dan kesan bahagian ungu pada daya tahan terhadap perosak dan penyakit, nutrien dan sebagainya.
Dalam aplikasi sebenar, anak benih sering dibakar atau layu. Oleh itu, reka bentuk parameter ini mesti dirancang mengikut spesies tumbuhan, persekitaran dan keadaan pertumbuhan.
2. Cahaya putih biasa dan spektrum penuh
Kesan cahaya" dilihat" oleh tumbuhan berbeza dengan mata manusia. Lampu cahaya putih yang biasa kita gunakan tidak dapat menggantikan cahaya matahari&# 39, seperti tiub cahaya putih tiga utama yang banyak digunakan di Jepun. Penggunaan spektrum ini mempunyai kesan tertentu terhadap pertumbuhan tanaman, tetapi kesannya tidak sebaik sumber cahaya yang dibuat oleh LED. .
Untuk tiub pendarfluor dengan tiga warna primer yang biasa digunakan pada tahun-tahun sebelumnya, walaupun putih disintesis, spektrum merah, hijau, dan biru dipisahkan, dan lebar spektrumnya sangat sempit, dan bahagian spektrum berterusan relatif lemah. Pada masa yang sama, kuasa masih relatif besar berbanding LED, 1.5 hingga 3 kali penggunaan tenaga. Spektrum penuh LED yang direka khas untuk pencahayaan kilang mengoptimumkan spektrum. Walaupun kesan visualnya masih putih, ia mengandungi bahagian penting cahaya yang diperlukan untuk fotosintesis tumbuhan.
3. Parameter intensiti pencahayaan PPFD
Ketumpatan fluks fotosintesis (PPFD) adalah parameter penting untuk mengukur intensiti cahaya tumbuhan. Ia dapat dinyatakan sama ada dengan kuanta cahaya atau dengan tenaga berseri. Ini merujuk kepada ketumpatan fluks cahaya yang berkesan dalam fotosintesis, yang mewakili jumlah kejadian kuanta cahaya pada batang daun tumbuhan dalam jarak panjang gelombang 400 hingga 700 nm per unit waktu dan luas unit. Unitnya ialah μE · m-2 · s-1 (μmol · m-2 · s-1). Sinaran aktif secara fotosintetik (PAR) merujuk kepada jumlah sinaran suria dengan panjang gelombang dalam lingkungan 400 hingga 700 nm.
Titik kompensasi cahaya tumbuhan, juga disebut titik kompensasi cahaya, bermaksud PPFD perlu lebih tinggi daripada titik ini agar fotosintesis lebih besar daripada pernafasan, dan pertumbuhan tanaman lebih besar daripada penggunaan sebelum tanaman dapat tumbuh. Tumbuhan yang berbeza mempunyai titik pampasan cahaya yang berbeza, dan ia tidak boleh dianggap mencapai indeks tertentu, seperti PPFD lebih besar daripada 200μmol · m-2 · s-1.
Intensiti cahaya meter pencahayaan yang digunakan pada masa lalu adalah kecerahan, tetapi kerana spektrum pertumbuhan tanaman berubah kerana ketinggian sumber cahaya dari tanaman, liputan cahaya, dan apakah cahaya dapat melewati daun , dll., ia digunakan sebagai cahaya ketika mempelajari fotosintesis. Petunjuk yang kuat tidak cukup tepat, dan PAR kini kebanyakan digunakan.
Secara amnya, mekanisme fotosintesis dapat dimulakan oleh tanaman positif PPFD> 50 μmol · m-2 · s-1; sementara PPFD tanaman teduh hanya memerlukan 20 μmol · m-2 · s-1. Oleh itu, semasa memasang lampu kilang LED, anda boleh memasang dan menetapkannya mengikut nilai rujukan ini, memilih ketinggian pemasangan yang sesuai, dan mencapai nilai dan keseragaman PPFD yang ideal di permukaan daun.
4. Formula ringan
Rumus cahaya adalah konsep baru yang baru-baru ini diusulkan, yang merangkumi tiga faktor: kualiti cahaya, kuantiti dan tempoh cahaya. Cukup faham bahawa kualiti cahaya adalah spektrum yang paling sesuai untuk fotosintesis tumbuhan; kuantiti cahaya adalah nilai dan keseragaman PPFD yang sesuai; jangka masa adalah nilai kumulatif penyinaran dan nisbah waktu siang hingga waktu malam. Ahli pertanian Belanda telah menemui bahawa tanaman menggunakan nisbah inframerah dengan cahaya merah untuk menilai perubahan siang-malam. Nisbah inframerah meningkat dengan ketara pada waktu matahari terbenam, dan tumbuh-tumbuhan cepat bertindak balas terhadap tidur. Tanpa proses ini, diperlukan beberapa jam untuk kilang menyelesaikan proses ini.
Dalam aplikasi praktikal, perlu mengumpulkan pengalaman melalui ujian dan memilih kombinasi terbaik.
