Оршил

Гэрэл нь ургамлын өсөлтийн үйл явцад гол үүрэг гүйцэтгэдэг.Энэ нь ургамлын хлорофилл шингээх, каротин гэх мэт ургамлын янз бүрийн өсөлтийн чанарыг шингээх хамгийн сайн бордоо юм.Гэсэн хэдий ч ургамлын ургалтыг тодорхойлдог шийдвэрлэх хүчин зүйл нь зөвхөн гэрэлтэй холбоотой төдийгүй ус, хөрс, бордооны тохиргоо, өсөлтийн орчны нөхцөл, техникийн иж бүрэн хяналтаас салшгүй цогц хүчин зүйл юм.

Сүүлийн хоёр, гурван жилийн хугацаанд гурван хэмжээст ургамлын үйлдвэрүүд эсвэл ургамлын өсөлттэй холбоотой хагас дамжуулагч гэрэлтүүлгийн технологийг ашиглах талаар эцэс төгсгөлгүй мэдээллүүд гарсан.Гэхдээ анхааралтай уншсаны дараа үргэлж эвгүй мэдрэмж төрдөг.Ерөнхийдөө ургамлын өсөлтөд гэрэл ямар үүрэг гүйцэтгэх талаар бодитой ойлголт байдаггүй.

Эхлээд нарны спектрийг 1-р зурагт үзүүлсний дагуу ойлгоцгооё.Нарны спектр нь тасралтгүй спектр бөгөөд цэнхэр, ногоон спектр нь улаан спектрээс илүү хүчтэй, харагдах гэрлийн спектр нь 1-ээс дээш хэмжээтэй байна. 380-аас 780 нм хүртэл.Байгаль дахь организмын өсөлт нь спектрийн эрчимтэй холбоотой байдаг.Жишээлбэл, экваторын ойролцоох бүс нутгийн ихэнх ургамал маш хурдан ургадаг бөгөөд үүний зэрэгцээ тэдний өсөлтийн хэмжээ харьцангуй том байдаг.Гэхдээ нарны цацрагийн өндөр эрчим нь үргэлж сайн байдаггүй бөгөөд амьтан, ургамлын өсөлтийн тодорхой хэмжээний сонгомол чанар байдаг.

Зураг 1, Нарны спектр ба түүний харагдах гэрлийн спектрийн шинж чанарууд

Хоёрдугаарт, ургамлын өсөлтийн хэд хэдэн үндсэн шингээлтийн элементүүдийн хоёр дахь спектрийн диаграммыг Зураг 2-т үзүүлэв.

Зураг 2, Ургамлын өсөлт дэх хэд хэдэн ауксины шингээлтийн спектр

Ургамлын өсөлтөд нөлөөлдөг хэд хэдэн гол ауксины гэрлийн шингээлтийн спектрүүд ихээхэн ялгаатай болохыг Зураг 2-оос харж болно.Тиймээс LED ургамал ургах гэрлийг ашиглах нь энгийн зүйл биш, харин маш их зорилготой юм.Энд фотосинтезийн ургамлын өсөлтийн хамгийн чухал хоёр элементийн тухай ойлголтыг танилцуулах шаардлагатай байна.

• Хлорофилл

Хлорофилл бол фотосинтезтэй холбоотой хамгийн чухал пигментүүдийн нэг юм.Энэ нь ногоон ургамал, прокариот хөх-ногоон замаг (цианобактери), эукариот замаг зэрэг фотосинтез үүсгэж чаддаг бүх организмд байдаг.Хлорофилл нь гэрлийн энергийг шингээж, улмаар нүүрстөрөгчийн давхар ислийг нүүрс ус болгон хувиргахад ашигладаг.

Хлорофилл а нь голчлон улаан гэрлийг шингээдэг бол хлорофилл б нь хөх ягаан туяаг шингээж, нарны ургамлаас сүүдрийн ургамлуудыг ялгаж чаддаг.Сүүдэрт ургамлын хлорофилл b-ийн хлорофилл а-ын харьцаа бага байдаг тул сүүдрийн ургамал цэнхэр гэрлийг хүчтэй ашиглаж, сүүдэрт ургахад дасан зохицож чаддаг.Хлорофилл а нь хөх-ногоон, хлорофилл б нь шар-ногоон өнгөтэй.Хлорофилл а ба хлорофилл б-ийн хоёр хүчтэй шингээлт байдаг бөгөөд нэг нь 630-680 нм долгионы урттай улаан бүсэд, нөгөө нь 400-460 нм долгионы урттай хөх-ягаан бүсэд байдаг.

• Каротиноидууд

Каротиноидууд нь амьтан, өндөр ургамал, мөөгөнцөр, замагт ихэвчлэн шар, улбар шар-улаан эсвэл улаан пигментүүдэд байдаг байгалийн чухал пигментүүдийн ангиллын ерөнхий нэр томъёо юм.Одоогийн байдлаар 600 гаруй байгалийн каротиноид илэрсэн байна.

Каротиноидуудын гэрлийн шингээлт нь OD303~505 нм-ийн хүрээг хамардаг бөгөөд энэ нь хоол хүнсний өнгийг хангаж, бие махбодид хоол хүнс хэрэглэхэд нөлөөлдөг.Замаг, ургамал, бичил биетний хувьд түүний өнгө нь хлорофиллоор бүрхэгдсэн бөгөөд харагдахгүй.Ургамлын эсэд үүссэн каротиноидууд нь фотосинтез хийхэд туслах энергийг шингээж, дамжуулаад зогсохгүй эсийг өдөөгдсөн нэг электрон холбоот хүчилтөрөгчийн молекулуудын нөлөөгөөр устгахаас хамгаалах үүрэгтэй.

Зарим ойлголтын үл ойлголцол

Эрчим хүч хэмнэх үр нөлөөг үл харгалзан гэрлийн сонгомол байдал, гэрлийн зохицуулалт нь хагас дамжуулагч гэрэлтүүлгийн давуу талыг харуулсан.Гэсэн хэдий ч сүүлийн хоёр жилийн эрчимтэй хөгжлөөс бид гэрлийн дизайн, хэрэглээнд маш олон үл ойлголцлыг олж харсан бөгөөд энэ нь дараахь зүйлүүдэд голчлон тусгагдсан болно.

①Тодорхой долгионы урттай улаан, цэнхэр чипсийг тодорхой харьцаатай хослуулсан л бол тэдгээрийг ургамал тариалалтад ашиглаж болно, жишээлбэл, улаан, цэнхэр өнгийн харьцаа 4:1, 6:1, 9:1 гэх мэт. дээр.

②Цагаан гэрэлтэй л бол нарны гэрлийг орлуулж болно, тухайлбал Японд өргөн хэрэглэгддэг гурван үндсэн цагаан гэрлийн хоолой гэх мэт. Эдгээр спектрийг ашиглах нь ургамлын ургалтад тодорхой нөлөө үзүүлдэг боловч үр нөлөө нь LED-ээр хийсэн гэрлийн эх үүсвэр шиг сайн биш.

③Гэрэлтүүлгийн чухал үзүүлэлт болох PPFD (гэрлийн квант урсгалын нягтрал) нь тодорхой индекст хүрсэн үед, жишээлбэл, PPFD нь 200 мкмоль·м-2·с-1-ээс их байна.Гэсэн хэдий ч, энэ үзүүлэлтийг ашиглахдаа энэ нь сүүдэрт эсвэл нарны ургамал уу гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.Та эдгээр ургамлын гэрлийн нөхөн олговрын ханалтын цэгийг асуух эсвэл олох хэрэгтэй бөгөөд үүнийг гэрлийн нөхөн олговрын цэг гэж нэрлэдэг.Бодит хэрэглээнд суулгацыг ихэвчлэн шатааж, хатаадаг.Тиймээс энэ параметрийн загварыг ургамлын төрөл зүйл, өсөлтийн орчин, нөхцөлийн дагуу төлөвлөх ёстой.

Нэгдүгээр талын тухайд, танилцуулгад дурдсанчлан, ургамлын өсөлтөд шаардагдах спектр нь тодорхой тархалтын өргөнтэй тасралтгүй спектр байх ёстой.Маш нарийн спектртэй улаан, цэнхэр өнгийн тодорхой долгионы урттай хоёр чипээр хийсэн гэрлийн эх үүсвэрийг ашиглах нь тохиромжгүй нь ойлгомжтой (Зураг 3(a)-д үзүүлсэн шиг).Туршилтаар ургамал нь шаргал өнгөтэй, навчны иш нь маш цайвар, навчны иш нь маш нимгэн байдаг болохыг тогтоожээ.

Өмнөх жилүүдэд түгээмэл хэрэглэгддэг гурван үндсэн өнгө бүхий флюресцент хоолойн хувьд цагаан нийлэгжсэн ч улаан, ногоон, цэнхэр спектрийг тусгаарласан (Зураг 3(b)-д үзүүлсэн шиг), спектрийн өргөн нь маш нарийн байдаг.Дараах үргэлжилсэн хэсгийн спектрийн эрч хүч харьцангуй сул, эрчим хүч нь LED-тэй харьцуулахад харьцангуй их хэвээр байгаа бөгөөд эрчим хүчний зарцуулалтаас 1.5-3 дахин их байна.Тиймээс ашиглалтын нөлөө нь LED гэрлүүд шиг сайн биш юм.

Зураг 3, Улаан, цэнхэр чиптэй LED ургамлын гэрэл ба гурван үндсэн өнгөт флюресцент гэрлийн спектр

PPFD нь гэрлийн квант урсгалын нягт бөгөөд энэ нь фотосинтез дэх гэрлийн үр дүнтэй цацрагийн гэрлийн урсгалын нягтыг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь нэгж цаг болон нэгж талбайд 400-700 нм долгионы урттай ургамлын навчны ишэнд туссан гэрлийн квантуудын нийт тоог илэрхийлдэг. .Түүний нэгж нь μE·m-2·s-1 (μмоль·м-2·с-1).Фотосинтезийн идэвхтэй цацраг (PAR) нь 400-700 нм долгионы урттай нарны нийт цацрагийг хэлнэ.Үүнийг гэрлийн квантууд эсвэл цацрагийн эрчим хүчээр илэрхийлж болно.

Урьд нь гэрэлтүүлэгчийн туссан гэрлийн эрч хүч нь гэрэл гэгээтэй байсан ч ургамлын ургалтын спектр нь ургамлын гэрлийн гэрэлтүүлгийн өндөр, гэрлийн хамрах хүрээ, гэрэл навчаар дамжин өнгөрч чадах эсэх зэргээс шалтгаалан өөрчлөгддөг.Тиймээс фотосинтезийг судлахдаа гэрлийн эрчмийн үзүүлэлт болгон par ашиглах нь үнэн зөв биш юм.

Ерөнхийдөө наранд дуртай ургамлын PPFD нь 50 мкмоль·м-2·с-1-ээс их байхад фотосинтезийн механизмыг эхлүүлж болох бөгөөд сүүдэртэй ургамлын PPFD-д ердөө 20 мкмоль·м-2·с-1 шаардлагатай байдаг. .Тиймээс LED ургах гэрлийг худалдан авахдаа энэхүү жишиг үнэ цэнэ болон тарьсан ургамлын төрлөөсөө хамааран LED ургах гэрлийн тоог сонгох боломжтой.Жишээлбэл, нэг LED гэрлийн PPFD нь 20 мкмоль·м-2·с-1 бол наранд дуртай ургамлыг ургуулахын тулд 3-аас дээш LED ургамлын булцуу шаардлагатай.

Хагас дамжуулагч гэрэлтүүлгийн хэд хэдэн дизайны шийдэл

Хагас дамжуулагч гэрэлтүүлгийг ургамал ургуулах эсвэл тарихад ашигладаг бөгөөд хоёр үндсэн лавлах арга байдаг.

• Одоогийн байдлаар Хятадад дотор тарих загвар маш халуун байна.Энэ загвар нь хэд хэдэн онцлог шинж чанартай:

①Лед гэрлийн үүрэг нь ургамлын гэрэлтүүлгийн бүрэн спектрийг хангах явдал бөгөөд гэрэлтүүлгийн систем нь бүх гэрэлтүүлгийн эрчим хүчийг хангах шаардлагатай бөгөөд үйлдвэрлэлийн өртөг харьцангуй өндөр байдаг;
②LED гэрлийн загвар нь спектрийн тасралтгүй, бүрэн бүтэн байдлыг харгалзан үзэх шаардлагатай;
③Ургамалыг хэдхэн цагийн турш амраах, цацрагийн эрч хүч хангалтгүй, хэт хүчтэй гэх мэт гэрэлтүүлгийн цаг, эрчмийг үр дүнтэй хянах шаардлагатай;
④Бүх үйл явц нь чийгшил, температур, CO2-ийн агууламж зэрэг гадаа ургамал ургах бодит оновчтой орчинд шаардагдах нөхцлийг дуурайлган хийх шаардлагатай.

• Гадаа хүлэмжийн тарих суурь сайтай гадаа тарих горим.Энэ загварын онцлог шинж чанарууд нь:

①LED гэрлийн үүрэг бол гэрлийг нөхөх явдал юм.Нэг нь ургамлын фотосинтезийг дэмжихийн тулд өдрийн цагаар нарны цацрагийн дор хөх, улаан хэсгүүдийн гэрлийн эрчмийг нэмэгдүүлэх, нөгөө нь шөнийн нарны гэрэл байхгүй үед нөхөн олговор өгөх, ургамлын өсөлтийг дэмжих явдал юм.
②Нэмэлт гэрэлтүүлэг нь суулгацын үе, цэцэглэлтийн болон жимсний үе зэрэг ургамлын өсөлтийн аль үе шатанд байгааг харгалзан үзэх шаардлагатай.

Тиймээс LED ургамал ургах гэрлийн загвар нь эхлээд 24 цагийн гэрэлтүүлэг (дотоод) болон ургамлын өсөлтийн нэмэлт гэрэлтүүлэг (гадаа) гэсэн хоёр үндсэн загвартай байх ёстой.Тасалгааны ургамал тариалахын тулд 4-р зурагт үзүүлсэн шиг LED ургах гэрлийн загвар нь гурван талыг харгалзан үзэх шаардлагатай. Гурван үндсэн өнгө бүхий чипсийг тодорхой хувь хэмжээгээр багцлах боломжгүй юм.

Зураг 4, 24 цагийн гэрэлтүүлгийн зориулалтаар доторх LED үйлдвэрийн өргөлтийн гэрлийг ашиглах дизайны санаа

Жишээлбэл, үржүүлгийн үе шатанд байгаа спектрийн хувьд үндэс, ишний ургалтыг бэхжүүлэх, навчны мөчрүүдийг бэхжүүлэх шаардлагатай, гэрлийн эх үүсвэрийг дотор талд ашигладаг гэж үзээд 5-р зурагт үзүүлсэн шиг спектрийг төлөвлөж болно.

Зураг 5, LED доторх үржүүлгийн үед тохиромжтой спектрийн бүтэц

Хоёрдахь төрлийн LED ургах гэрлийн дизайны хувьд энэ нь голчлон гадаа хүлэмжийн сууринд тарих ажлыг дэмжих нэмэлт гэрлийн дизайны шийдэлд чиглэгддэг.Загварын санааг Зураг 6-д үзүүлэв.

Зураг 6, Гадна гэрэлтүүлгийн дизайны санаанууд 

Зохиогч илүү олон тариалагч компаниуд ургамлын өсөлтийг дэмжихийн тулд LED гэрлийг ашиглах хоёр дахь хувилбарыг ашиглахыг санал болгож байна.

Юуны өмнө Хятадын гадаа хүлэмжийн тариалалт нь өмнөд болон хойд зүгт олон арван жил, асар их туршлага хуримтлуулсан.Энэ нь хүлэмжийн тариалангийн технологийн сайн үндэс суурьтай бөгөөд ойр орчмын хотуудад олон тооны шинэ жимс, хүнсний ногоог зах зээлд нийлүүлдэг.Ялангуяа хөрс ус, бордоо тариалах чиглэлээр судалгааны арвин үр дүн гарсан.

Хоёрдугаарт, ийм төрлийн нэмэлт гэрлийн шийдэл нь эрчим хүчний шаардлагагүй хэрэглээг эрс багасгаж, үүнтэй зэрэгцэн жимс, хүнсний ногооны ургацыг үр дүнтэй нэмэгдүүлэх боломжтой.Түүнчлэн, Хятадын газар зүйн өргөн уудам газар нутаг нь сурталчлахад маш тохиромжтой.

LED ургамлын гэрэлтүүлгийн шинжлэх ухааны судалгааны хувьд энэ нь илүү өргөн туршилтын баазыг бүрдүүлдэг.Зураг 7 нь хүлэмжинд ургахад тохиромжтой энэхүү судалгааны багийн бүтээсэн LED ургах гэрлийн нэг төрөл бөгөөд спектрийг 8-р зурагт үзүүлэв.

Зураг 7, Нэг төрлийн LED ургах гэрэл

Зураг 8, нэг төрлийн LED ургах гэрлийн спектр

Дээрх дизайны санаануудын дагуу судалгааны баг хэд хэдэн туршилт хийсэн бөгөөд туршилтын үр дүн маш чухал юм.Жишээлбэл, үржүүлгийн үеэр гэрлийг ургуулахын тулд анхны гэрэл нь 32 Вт чадалтай, 40 хоногийн хугацаатай флюресцент чийдэнг ашигладаг.Бид 12 Вт LED гэрлээр хангадаг бөгөөд энэ нь суулгац тарих хугацааг 30 хоног хүртэл богиносгож, суулгацын цехийн чийдэнгийн температурын нөлөөллийг үр дүнтэй бууруулж, агааржуулагчийн цахилгаан зарцуулалтыг хэмнэдэг.Суулгацын зузаан, урт, өнгө нь анхны суулгац өсгөх уусмалаас илүү сайн байдаг.Түгээмэл хүнсний ногооны суулгацын хувьд сайн баталгаажуулалтын дүгнэлт гарсан бөгөөд эдгээрийг дараах хүснэгтэд нэгтгэн харуулав.

Тэдгээрийн дотроос нэмэлт гэрлийн бүлэг PPFD: 70-80 мкмоль·м-2·с-1, улаан-хөх харьцаа: 0.6-0.7 байна.Байгалийн бүлгийн өдрийн PPFD утгын хүрээ 40~800 мкмоль·м-2·с-1, улаан, хөх өнгөний харьцаа 0,6~1,2 байна.Дээрх үзүүлэлтүүд нь байгалийн ургасан суулгацаас илүү сайн байгаа нь харагдаж байна.

Дүгнэлт

Энэхүү нийтлэл нь ургамал тариалалтад LED ургах гэрлийг ашиглах хамгийн сүүлийн үеийн хөгжлийг танилцуулж, ургамал тариалалтанд LED ургах гэрлийг ашиглахад зарим үл ойлголцлыг зааж өгсөн болно.Эцэст нь ургамал тариалахад ашигладаг LED ургах гэрлийг хөгжүүлэх техникийн санаа, схемүүдийг танилцуулав.Гэрлийг суурилуулах, ашиглахдаа гэрэл ба ургамлын хоорондох зай, чийдэнгийн цацрагийн хүрээ, гэрлийг хэрхэн яаж хэрэглэх зэрэг зарим хүчин зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. хэвийн ус, бордоо, хөрс.

Зохиогч: И Ван нар.Эх сурвалж: CNKI