一، اثرات بیولوژیکی محیط نور بر رشد گیاه
مکانیسم اساسی فتوسنتز گیاهان به تأثیر ترکیبی کیفیت نور، شدت نور و دوره نوری بستگی دارد. کلروفیل نور آبی را بین 400 تا 500 نانومتر و نور قرمز را بین 600 تا 700 نانومتر بهترین جذب می کند. نور آبی به باز شدن روزنه ها و ساخت کلروفیل کمک می کند، در حالی که نور قرمز برای ریخت زایی نور و گلدهی اهمیت بیشتری دارد. داده های تجربی نشان می دهد که استفاده از چراغ های LED با نسبت 3:1 نور قرمز 660 نانومتر به نور آبی 450 نانومتر می تواند زیست توده کاهو هیدروپونیک را تا 37 درصد افزایش دهد و محتوای ویتامین C را تا 22 درصد افزایش دهد.
گیاهان چرخه فیزیولوژیکی خود را با احساس تغییر از روز به شب شروع می کنند. آنها به این ترتیب دوره نوری خود را کنترل می کنند. برای رشد جوانه های گل، گیاهان کوتاه-روزه مانند گل داوودی به 12 ساعت تاریکی کامل نیاز دارند. گیاهانی مانند گل شمعدانی به بیش از 14 ساعت نور نیاز دارند. سیستم هوشمند LED از حسگرهای IoT برای تغییر چرخه نور به طور خودکار استفاده می کند و عدم دقت زمان شکوفایی گیاهان داخلی را در ± 2 روز حفظ می کند.
2، تجزیه و تحلیل مشخصات فنی اصلی لامپ رشد LED
1. استفاده از مهندسی طیف
لامپ‌های رشد LED مدرن از فناوری ترکیبی چند{0}تراشه استفاده می‌کنند تا کل طیف را در بر بگیرند. به عنوان مثال، سری Orphek PR72 دارای 12 660تراشه‌های نور قرمز نانومتری، 8 450تراشه‌های نور آبی 8 450nm و 4 تراشه نور سفید (6500K دمای رنگ) هستند که طیف فتوسنتزی را تشکیل می‌دهند که 400-700 نانومتر را پوشش می‌دهد. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این ترکیب رنگ‌ها می‌تواند گیاهان کلاس Mos را ۲.۵ برابر سریع‌تر در آب‌های عمیق رشد کند و شانس شکوفه‌های جلبک‌ها را تا ۶۷ درصد کاهش دهد.
2. تعادل مناسبی بین میزان روشنایی نور و میزان عمق آن پیدا کنید.
در عمق 50 سانتی متری، نرخ تضعیف مقدار PAR یک LED سفید استاندارد 82٪ است. با این حال، یک LED آکواریوم حرفه ای می تواند با استفاده از فناوری لنز نوری، مقدار PAR در هر وات را به 2.1 میکرومول در ژول افزایش دهد. برای مثال، یک آکواریوم 120 × 50 × 50 سانتی‌متر می‌تواند از دو چراغ LED با طیف کامل 80 واتی برای بدست آوردن مقدار PAR پایین 160 میکرومول در متر مربع بر ثانیه استفاده کند که برای فتوسنتز گیاهان در آب‌های عمیق کافی است.
3. مدیریت مصرف گرما و انرژی
روشی که یک LED گرما را خارج می کند تأثیر مستقیمی بر مدت زمان ماندگاری نور دارد. Orphek PR72 دارای یک سیستم گردش دوگانه است که از یک باله آلومینیومی و خنک کننده مایع استفاده می کند تا دمای محل اتصال تراشه را زیر 65 درجه نگه دارد و میزان تخریب نور را از 15٪ در سال به 3٪ کاهش دهد. این رویکرد باعث می شود که LED دوام بیشتری داشته باشد، از 30000 ساعت به 80000 ساعت، و هزینه های تعمیر و نگهداری را تا 72% کاهش می دهد.
3، نحوه استفاده از لامپ رشد LED به روش علمی
1. تکنولوژی برای تغییر دوره نوری
تنظیمات اولیه: یک تایمر می تواند به طور خودکار میزان نور مورد نیاز اکثر گیاهان را تنظیم کند که 12 تا 16 ساعت در روز است. به عنوان مثال، استفاده از چرخه 16 ساعته روشنایی / 8 ساعته تاریکی در مرحله نهال گوجه فرنگی می تواند در زمان رشد نهال تا 25 درصد صرفه جویی کند.
تنظیم دینامیکی: هنگامی که گیاهان در حال رشد هستند و آماده تولید مثل می شوند، افزایش شدت نور ظهر به 200 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه و تغییر رنگ به نور قرمز دور (730 نانومتر) با سرعت 50 میکرومول بر متر مربع بر ثانیه در عصر به ساخت آنتوسیانین کمک می کند.
در این حالت، گیاهان ساکولنت باید زمان خواب خود را به 8 ساعت نور در روز کاهش دهند تا از رشد بیش از حد خود جلوگیری کنند. گیاهانی که برگ ها را تماشا می کنند می توانند 14 ساعت نور را حفظ کنند تا برگ ها بهتر دیده شوند.
2. تنظیم فاصله و روشنایی نور
قاعده کلی این است که چراغ ال ای دی باید 30 تا 60 سانتی متر از سایبان گیاه فاصله داشته باشد. فاصله دقیق باید بر اساس قدرت تغییر کند. یک LED 100 وات می تواند به مقدار PPFD 300 μ mol/m²/s در ارتفاع 50 سانتی متری برسد که برای اکثر گیاهان کافی است.
نورپردازی لایه‌ای: در قفسه‌های گیاهی چندلایه، چراغ‌های بالا 40 سانتی‌متر از گیاهان، چراغ‌های مرکز 60 سانتی‌متر و چراغ‌های پایین 80 سانتی‌متر فاصله دارند. این باعث می شود که روشنایی حتی بیش از 90٪ مواقع باشد.
تنظیم دینامیک: لامپ را هر هفته 1 تا 2 سانتی متر به سمت بالا یا پایین حرکت دهید تا گیاه رشد کند تا برگ ها نسوزند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که نگه داشتن لامپ در فاصله ۵۰ سانتی‌متری از برگ‌های کاهو می‌تواند باعث رشد ۱۸ درصدی آنها شود.
3. برای انطباق طیفی برنامه ریزی کنید
برای محصولات برگی، نور آبی 40 درصد از طیف را در مرحله نهال تشکیل می دهد تا به رشد ریشه ها کمک کند. برای ضخیم تر کردن برگ ها، دوره رشد تغذیه ای را به 30% نور قرمز، 25% نور آبی و 45% نور سفید تغییر دهید.
نوع گل: در مرحله تمایز جوانه گل، افزایش مقدار نور قرمز به 50 درصد و میزان دی اکسید کربن تا 10 میکرومول در مول می تواند گل داوودی را 7 روز زودتر شکوفا کند.
میوه ها و سبزیجات: در مرحله باردهی، نسبت 1:1 از نور قرمز 660 نانومتری و نور قرمز دور 730 نانومتر استفاده می شود تا به میوه ها کمک کند قند بیشتری ذخیره کنند. این باعث می شود توت فرنگی 15 درصد مواد جامد محلول بیشتری داشته باشد.
4، استراتژی همکاری برای تنظیم محیط زیست
1. مراقب دما و رطوبت باشید
هنگامی که چراغ های LED روشن هستند، دمای اتاق بین 2 تا 5 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. برای راحت نگه داشتن اتاق، چراغ ها باید با سیستم تهویه کار کنند. به عنوان مثال، گیاهان گرمسیری برای شکوفایی به دمای 25 تا 30 درجه سانتیگراد و رطوبت 60 تا 80 درصد نیاز دارند، در حالی که گیاهان آبدار به دمای 15 تا 25 درجه سانتیگراد و رطوبت 40 تا 60 درصد نیاز دارند.
2. برای افزودن مواد مغذی برنامه ریزی کنید
سیستم هیدروپونیک: می توانید با افزودن 0.5 گرم در لیتر کود ترکیبی نیتروژن فسفر پتاسیم هر هفته و استفاده از نور LED، رشد کاهو را تسریع کنید.
کشت خاک: استفاده از کودهای آهسته رهش یک بار در ماه و نور آبی{1}} چراغ های LED تقویت شده می تواند ساقه پیچک سبز را 30 درصد ضخیم تر کند.
3. توقف و کنترل آفات و بیماری ها
چراغ های LED می توانند از رشد عفونت جلوگیری کنند. تحقیقات نشان می دهد که استفاده از نور آبی 450 نانومتری به مدت 8 ساعت می تواند میزان بروز سفیدک پودری را تا 54 درصد کاهش دهد. با استفاده از سیستم های تهویه می توان همزمان تعداد شته ها را زیر 3 درصد نگه داشت.
5، تجزیه و تحلیل یک مطالعه موردی در صنعت
1. راه حل آکواریوم تجاری
آکواریوم شانگهای دارای سیستم روشنایی لایه ای است. لایه بالایی از چراغ های LED 200 واتی (PPFD 350 μ mol/m²/s) برای کمک به رشد گیاهان شناور استفاده می کند. لایه میانی از چراغ های LED 100 واتی (PPFD 200 μ mol/m²/s) برای رفع نیازهای گیاهان غوطه ور استفاده می کند. لایه زیرین از یک صفحه راهنمای نور برای ارسال انرژی نور به عمق 1.5 متری استفاده می کند. این استراتژی نرخ پوشش گیاهی مخزن نمایشگاه را از 65% به 92% افزایش می دهد و هزینه های نگهداری سالانه را تا 40% کاهش می دهد.
2. عمل کشاورزی عمودی خانوادگی
خانواده ای در شنژن از قفسه های کاشت LED مدولار و یک برنامه تلفن همراه برای سفارشی کردن طیف و دوره نوری استفاده می کنند. در فضایی به وسعت 3 متر مربع می توانید هر هفته 2 کیلوگرم سبزی برگی بکارید که هشت برابر بیشتر از چیزی است که با کاشت سنتی به دست می آورید.
3. نمونه هایی از کاربردها در سطح پژوهشی
موسسه گیاه شناسی آکادمی علوم چین با استفاده از سیستم LED طیف قابل تنظیم، رودودندرون آلپ را با موفقیت رشد داده است. این باعث شد که تاریخ گلدهی به جشنواره بهار برسد و ارزش بازار گیاه را تا 300 درصد افزایش دهد.
