[Товч агуулга] Энэхүү нийтлэлд олон тооны туршилтын өгөгдөлд үндэслэн ургамлын үйлдвэрүүдийн гэрлийн чанарыг сонгох хэд хэдэн чухал асуудлыг авч үзсэн бөгөөд үүнд гэрлийн эх үүсвэрийг сонгох, улаан, цэнхэр, шар гэрлийн нөлөө, спектрийн хүрээг сонгох зэрэг багтаж байгаа бөгөөд ингэснээр ургамлын үйлдвэрүүдийн гэрлийн чанарын талаар ойлголт өгөх болно. Тохируулгын стратегийг тодорхойлох нь лавлагаа болгон ашиглаж болох зарим практик шийдлүүдийг өгдөг.
Гэрлийн эх үүсвэрийн сонголт

Ургамлын үйлдвэрүүд ерөнхийдөө LED гэрлийг ашигладаг. Учир нь LED гэрэл нь өндөр гэрэлтүүлгийн үр ашиг, бага эрчим хүчний хэрэглээ, бага дулаан ялгаруулалт, урт наслалт, тохируулж болох гэрлийн эрчим ба спектр зэрэг шинж чанартай бөгөөд энэ нь ургамлын өсөлт, үр дүнтэй материал хуримтлуулах шаардлагыг хангахаас гадна эрчим хүч хэмнэх, дулаан ялгаруулалт болон цахилгааны зардлыг бууруулах боломжтой. LED ургалтын гэрлийг ерөнхий зориулалттай нэг чиптэй өргөн спектртэй LED гэрэл, нэг чиптэй ургамалд зориулсан өргөн спектртэй LED гэрэл, олон чиптэй хосолсон тохируулж болох спектртэй LED гэрэл гэж хувааж болно. Сүүлийн хоёр төрлийн ургамалд зориулсан LED гэрлийн үнэ нь ердийн LED гэрлээс ерөнхийдөө 5 дахин их байдаг тул өөр өөр зориулалтын дагуу өөр өөр гэрлийн эх үүсвэрийг сонгох хэрэгтэй. Том ургамлын үйлдвэрүүдийн хувьд тэдний ургуулдаг ургамлын төрөл нь зах зээлийн эрэлт хэрэгцээнээс хамааран өөрчлөгддөг. Барилгын зардлыг бууруулж, үйлдвэрлэлийн үр ашигт мэдэгдэхүйц нөлөөлөхгүйн тулд зохиогч ерөнхий гэрэлтүүлэгт өргөн спектртэй LED чипийг гэрэлтүүлгийн эх үүсвэр болгон ашиглахыг зөвлөж байна. Жижиг үйлдвэрүүдийн хувьд, хэрэв ургамлын төрлүүд харьцангуй тогтмол байвал барилгын зардлыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэхгүйгээр өндөр үйлдвэрлэлийн үр ашиг, чанарыг олж авахын тулд ургамлын онцлог эсвэл ерөнхий гэрэлтүүлгийн өргөн спектртэй LED чипийг гэрэлтүүлгийн эх үүсвэр болгон ашиглаж болно. Хэрэв энэ нь ургамлын өсөлт, үр дүнтэй бодисын хуримтлалд гэрлийн нөлөөг судлах, ирээдүйд томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлийн хамгийн сайн гэрлийн томъёог гаргахын тулд тохируулж болох спектртэй LED гэрлийн олон чипийн хослолыг ашиглан гэрлийн эрчим, спектр, гэрлийн хугацаа зэрэг хүчин зүйлсийг өөрчилж, ургамал бүрийн хамгийн сайн гэрлийн томъёог гаргаж авах боломжтой бөгөөд ингэснээр томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлийн үндэс суурийг тавьж болно.

Улаан ба цэнхэр гэрэл

Туршилтын тодорхой үр дүнгийн хувьд улаан гэрлийн (R) агууламж цэнхэр гэрлийн (B) агууламжаас өндөр байх үед (салат R:B = 6:2 ба 7:3; бууцай R:B = 4:1; хулууны суулгац R:B = 7:3; өргөст хэмхний суулгац R:B = 7:3) туршилтаар биомассын агууламж (ургамлын агаарын хэсгийн өндөр, навчны хамгийн их талбай, шинэхэн жин болон хуурай жин гэх мэт) өндөр байсан бол цэнхэр гэрлийн агууламж улаан гэрлийн агууламжаас өндөр байх үед ургамлын ишний диаметр болон суулгацын бат бөх индекс илүү их байсан болохыг харуулсан. Биохимийн үзүүлэлтүүдийн хувьд улаан гэрлийн агууламж цэнхэр гэрлийн агууламжаас өндөр байх нь ургамалд уусдаг чихрийн агууламжийг нэмэгдүүлэхэд ерөнхийдөө ашигтай байдаг. Гэсэн хэдий ч ургамалд VC, уусдаг уураг, хлорофилл болон каротиноидын хуримтлалын хувьд улаан гэрлээс илүү цэнхэр гэрлийн агууламжтай LED гэрэлтүүлэг ашиглах нь илүү давуу талтай бөгөөд энэ гэрэлтүүлгийн нөхцөлд малониальдегидийн агууламж харьцангуй бага байдаг.

Ургамлын үйлдвэр нь голчлон навчит ногоо тариалах эсвэл үйлдвэрийн суулгац тариалахад ашиглагддаг тул дээрх үр дүнгээс харахад ургацыг нэмэгдүүлэх, чанарыг нь харгалзан үзэхийн тулд цэнхэр гэрлээс илүү улаан гэрлийн агууламжтай LED чипийг гэрлийн эх үүсвэр болгон ашиглах нь тохиромжтой гэж дүгнэж болно. Илүү сайн харьцаа нь R:B = 7:3 байна. Түүнээс гадна, улаан ба цэнхэр гэрлийн ийм харьцаа нь бүх төрлийн навчит ногоо эсвэл суулгацанд үндсэндээ хамаарах бөгөөд өөр өөр ургамалд тодорхой шаардлага байхгүй.

Улаан ба цэнхэр долгионы сонголт

Фотосинтезийн үед гэрлийн энерги голчлон хлорофилл а болон хлорофилл b-ээр дамжин шингээгддэг. Доорх зурагт хлорофилл а болон хлорофилл b-ийн шингээлтийн спектрийг харуулсан бөгөөд ногоон спектрийн шугам нь хлорофилл а-ийн шингээлтийн спектр, цэнхэр спектрийн шугам нь хлорофилл b-ийн шингээлтийн спектр юм. Зурагнаас харахад хлорофилл а болон хлорофилл b хоёулаа хоёр шингээлтийн оргилтой бөгөөд нэг нь цэнхэр гэрлийн бүсэд, нөгөө нь улаан гэрлийн бүсэд байна. Гэхдээ хлорофилл а болон хлорофилл b-ийн хоёр шингээлтийн оргил нь арай өөр байна. Тодруулбал, хлорофилл а-ийн хоёр оргил долгионы урт нь тус тус 430 нм ба 662 нм, хлорофилл b-ийн хоёр оргил долгионы урт нь тус тус 453 нм ба 642 нм байна. Эдгээр дөрвөн долгионы уртын утга нь өөр өөр ургамалд өөрчлөгдөхгүй тул гэрлийн эх үүсвэр дэх улаан ба цэнхэр долгионы уртын сонголт нь өөр өөр ургамлын төрөл зүйлд өөрчлөгдөхгүй.

Хлорофилл а ба хлорофилл b-ийн шингээлтийн спектрүүд

Улаан, цэнхэр гэрэл нь хлорофилл а ба хлорофилл б-ийн хоёр оргил долгионы уртыг хамрах боломжтой л бол өргөн спектртэй ердийн LED гэрэлтүүлгийг үйлдвэрийн гэрлийн эх үүсвэр болгон ашиглаж болно, өөрөөр хэлбэл улаан гэрлийн долгионы уртын хүрээ ерөнхийдөө 620-680 нм, цэнхэр гэрэл нь 400-480 нм хооронд хэлбэлздэг. Гэсэн хэдий ч улаан, цэнхэр гэрлийн долгионы уртын хүрээ хэт өргөн байж болохгүй, учир нь энэ нь зөвхөн гэрлийн энергийг үрээд зогсохгүй бусад нөлөөллийг үүсгэж болзошгүй юм.

Хэрэв үйлдвэрийн гэрлийн эх үүсвэр болгон улаан, шар, цэнхэр өнгийн чипсээс бүрдсэн LED гэрлийг ашиглаж байгаа бол улаан гэрлийн долгионы уртын оргил уртыг хлорофилл а-ийн долгионы уртын оргил урттай, өөрөөр хэлбэл 660 нм-тэй тэнцүү, цэнхэр гэрлийн долгионы уртын оргил уртыг хлорофилл b-ийн долгионы уртын оргил урттай тэнцүү, өөрөөр хэлбэл 450 нм-тэй тэнцүү тохируулах хэрэгтэй.

Шар ба ногоон гэрлийн үүрэг

Улаан, ногоон, цэнхэр гэрлийн харьцаа R:G:B=6:1:3 байх үед илүү тохиромжтой. Ногоон гэрлийн оргил долгионы уртыг тодорхойлохын хувьд, энэ нь ургамлын өсөлтийн үйл явцад голчлон зохицуулах үүрэг гүйцэтгэдэг тул зөвхөн 530-550 нм хооронд байх шаардлагатай.

Хураангуй

Энэхүү нийтлэлд үйлдвэрийн үйлдвэрүүдэд гэрлийн чанарыг сонгох стратегийг онолын болон практик талаас нь авч үзэх бөгөөд үүнд LED гэрлийн эх үүсвэр дэх улаан, цэнхэр гэрлийн долгионы уртын хүрээг сонгох, шар, ногоон гэрлийн үүрэг, харьцаа зэрэг орно. Ургамлын өсөлтийн явцад гэрлийн эрчим, гэрлийн чанар, гэрлийн хугацаа гэсэн гурван хүчин зүйлийн хоорондын зохистой тохируулга, тэдгээрийн шим тэжээл, температур, чийгшил, CO2-ийн агууламжтай холбоотой хамаарлыг цогцоор нь авч үзэх хэрэгтэй. Бодит үйлдвэрлэлийн хувьд та өргөн спектр эсвэл олон чиптэй хосолсон тохируулгатай спектртэй LED гэрлийг ашиглахаар төлөвлөж байгаа эсэхээс үл хамааран долгионы уртын харьцааг голчлон авч үзэх хэрэгтэй, учир нь гэрлийн чанараас гадна бусад хүчин зүйлийг ашиглалтын явцад бодит цаг хугацаанд тохируулж болно. Тиймээс үйлдвэрийн үйлдвэрүүдийн дизайны үе шатанд хамгийн чухал зүйл бол гэрлийн чанарыг сонгох явдал юм.

Зохиогч: Ён Сю

Өгүүллийн эх сурвалж: Хөдөө аж ахуйн инженерчлэлийн технологийн (хүлэмжийн цэцэрлэгжүүлэлт) Wechat хаяг

Лавлагаа: Ён Сю,Үйлдвэрийн үйлдвэрүүдэд гэрлийн чанарыг сонгох стратеги [J]. Хөдөө аж ахуйн инженерийн технологи, 2022, 42(4): 22-25.