Введение

Свет играет ключевую роль в процессе роста растений. Это лучшее удобрение, способствующее поглощению хлорофилла растений и поглощению различных качеств роста растений, таких как каротин. Однако решающий фактор, который определяет рост растений, является комплексным фактором, связанным не только с светом, но и неотъемлемой частью конфигурации воды, почвы и удобрений, условий роста и комплексного технического контроля.

За последние два или три года были бесконечные отчеты о применении технологии полупроводникового освещения в отношении трехмерных заводов для растений или роста растений. Но после тщательного прочтения его всегда есть какое -то непростое чувство. Вообще говоря, нет реального понимания того, какую роль должна играть свет в росте растений.

Во -первых, давайте поймем спектр солнца, как показано на рисунке 1. Видно, что солнечный спектр является непрерывным спектром, в котором синий и зеленый спектр сильнее красного спектра, а спектр видимых световых От 380 до 780 нм. Рост организмов в природе связан с интенсивностью спектра. Например, большинство растений в районе рядом с экватором растут очень быстро, и в то же время размер их роста относительно большой. Но высокая интенсивность облучения солнца не всегда лучше, и существует определенная степень селективности для роста животных и растений.

Рисунок 1, Характеристики солнечного спектра и его видимый световой спектр

Во -вторых, вторая диаграмма спектра нескольких ключевых элементов поглощения роста растений показана на рисунке 2.

Рисунок 2, Спектры поглощения нескольких ауксинов в росте растений

Из рисунка 2 видно, что спектры поглощения света нескольких ключевых ауксинов, которые влияют на рост растений, значительно различаются. Следовательно, применение светодиодных огней роста растений не просто, но очень целенаправленно. Здесь необходимо представить концепции двух наиболее важных элементов роста фотосинтетических растений.

• Хлорофилл

Хлорофилл является одной из самых важных пигментов, связанных с фотосинтезом. Он существует во всех организмах, которые могут создавать фотосинтез, включая зеленые растения, прокариотические голубые зеленые водоросли (цианобактерии) и эукариотические водоросли. Хлорофилл поглощает энергию от света, который затем используется для преобразования углекислого газа в углеводы.

Хлорофилл в основном поглощает красный свет, а хлорофилл В в основном поглощает голубо-фиолетовый свет, в основном для отличия растений от солнечных растений. Соотношение хлорофилла B и хлорофилла A от тениных растений мало, поэтому тенистые растения могут сильно использовать синий свет и адаптироваться к росту в тени. Хлорофилл А является сине-зеленым, а хлорофилл B-желто-зеленый. Существует два сильных поглощения хлорофилла A и хлорофилла B, один в красной области с длиной волны 630-680 нм, а другой в голубо-фиолетной области с длиной волны 400-460 нм.

• Каротиноиды

Каротиноиды являются общим термином для класса важных натуральных пигментов, которые обычно встречаются в желтом, оранжево-красном или красном пигментах у животных, более высоких растений, грибов и водорослей. До настоящего времени было обнаружено более 600 естественных каротиноидов.

Поглощение света каротиноидов покрывает ассортимент OD303 ~ 505 нм, который обеспечивает цвет пищи и влияет на потребление пищи организма. У водорослей, растений и микроорганизмов его цвет покрыт хлорофиллом и не может появиться. В растительных клетках каротиноиды продуцировали не только поглощают и переносят энергию, чтобы помочь фотосинтезу, но также имеют функцию защиты клеток от разрушения возбужденными молекулами кислорода в одноэлектронной связи.

Некоторые концептуальные недоразумения

Независимо от эффекта энергосбережения, селективности света и координации света, полупроводниковое освещение показало большие преимущества. Тем не менее, из быстрого развития последних двух лет мы также видели много недоразумений в дизайне и применении света, которые в основном отражаются в следующих аспектах.

① Должно ли, чтобы красные и синие чипсы определенной длины волны объединяются в определенном соотношении, их можно использовать в выращивании растений, например, соотношение красного и синего равен 4: 1, 6: 1, 9: 1 и так на.

Пока его белый свет, он может заменить солнечный свет, такой как трехприменная трубка с белым светом, широко используемая в Японии, и т. Д. Использование этих спектра оказывает определенное влияние на рост растений, но эффект является Не так хорош, как источник света, сделанный светодиодом.

③, если PPFD (плотность квантового потока света), важный параметр освещения, достигает определенного индекса, например, PPFD превышает 200 мкмоль · м-2 · с-1. Однако при использовании этого индикатора вы должны обратить внимание на то, является ли это тенистым растением или солнечным растением. Вам необходимо запросить или найти точку насыщения световой компенсации этих растений, которая также называется точкой компенсации света. В реальных приложениях саженцы часто сжигаются или увядают. Следовательно, конструкция этого параметра должна быть разработана в соответствии с видами растений, среды роста и условий.

Что касается первого аспекта, как указано во введении, спектр, необходимый для роста растений, должен быть непрерывным спектром с определенной шириной распределения. Очевидно, неуместно использовать источник света, изготовленный из двух конкретных чипов длины волны красного и синего с очень узким спектром (как показано на рисунке 3 (а)). В экспериментах было обнаружено, что растения имеют тенденцию быть желтоватыми, стебли листьев очень легкие, а стебли листьев очень тонкие.

Для флуоресцентных труб с тремя основными цветами, обычно используемыми в предыдущие годы, хотя белые синтезируются, красные, зеленые и синие спектры разделяются (как показано на рисунке 3 (b)), а ширина спектра очень узкая. Спектральная интенсивность следующей непрерывной части является относительно слабой, и мощность все еще относительно большая по сравнению со светодиодами, в 1,5-3 раза больше потребления энергии. Следовательно, эффект использования не так хорош, как светодиодные фонари.

Рисунок 3, Светодиодный светодиодный светодиодный светодиод и синий фиш

PPFD - это плотность квантового потока света, которая относится к эффективной плотности потока света излучения в фотосинтезе, который представляет общее количество световых квантов, связанных с стеблями растений в диапазоне длины волн от 400 до 700 нм на единицу времени и площади единицы. Полем Его единица составляет μe · м-2 · с-1 (мкмоль · м-2 · с-1). Фотосинтетически активное излучение (PAR) относится к общему солнечному радиации с длиной волны в диапазоне от 400 до 700 нм. Он может быть выражен либо Light Quanta, либо сияющей энергией.

В прошлом интенсивность света, отраженная иллюминометром, была яркостью, но спектр роста растений изменяется из -за высоты светильника от растения, светового покрытия и может ли свет проходить через листья. Следовательно, не точно использовать PAR в качестве индикатора интенсивности света при изучении фотосинтеза.

Как правило, механизм фотосинтеза может быть инициирован, когда PPFD любимого солнца больше 50 мкмоль · м-2 · с-1, в то время как PPFD тенистого растения требует только 20 мкмоль · м-2 · с-1 Полем Поэтому при покупке светодиодных освещений вы можете выбрать количество светодиодных источников, основанных на этой эталонной стоимости и типа растений, которые вы сажаете. Например, если PPFD одного светодиодного LGHT составляет 20 мкмоль · м-2 · с-1, для выращивания любящих солнечных растений требуется более 3 светодиодных лампочек.

Несколько дизайнерских решений полупроводникового освещения

Полупроводниковое освещение используется для роста или посадки растений, и есть два основных эталонных метода.

• В настоящее время модель посадки в помещении очень горячая в Китае. Эта модель имеет несколько характеристик:

«Роль светодиодных огней заключается в обеспечении полного спектра освещения растений, а система освещения необходима для обеспечения всей энергии освещения, а стоимость производства относительно высока;
② Конструкция светодиодного выращивания света должна учитывать непрерывность и целостность спектра;
③ Это необходимо для эффективного контроля времени освещения и интенсивности освещения, например, позволить растениям отдыхать в течение нескольких часов, интенсивность облучения недостаточно или слишком сильна и т. Д.;
«Весь процесс должен имитировать условия, необходимые для фактической оптимальной среды роста растений на открытом воздухе, таких как влажность, температура и концентрация CO2.

• Режим посадки на открытом воздухе с хорошим открытым фондом посадки теплицы. Характеристики этой модели:

① Роль светодиодных огней заключается в дополнении света. Одним из них является усиление интенсивности света в синих и красных областях под облучением солнечного света в течение дня, чтобы способствовать фотосинтезу растений, а другой - компенсировать, когда нет солнечного света ночью, чтобы способствовать росту растений
② Дополнительный свет должен учитывать, в какой стадии роста находится растение, например, период рассады или период цветения и плодоношения.

Следовательно, конструкция светодиодных выращивающих огней должна сначала иметь два основных режима дизайна, а именно 24 -часовое освещение (внутреннее) и освещение добавки растений (на открытом воздухе). Для выращивания в помещении растения дизайн светодиодного выращивания должен рассмотреть три аспекта, как показано на рисунке 4. Невозможно упаковать чипы с тремя основными цветами в определенной пропорции.

Рисунок 4, дизайнерская идея использования верхних светодиодных усилителей растений для 24 -часового освещения

Например, для спектра на стадии детского сада, учитывая, что ему необходимо укрепить рост корней и стеблей, усилить разветвление листьев, а источник света используется в помещении, спектр может быть спроектирован, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5, Спектральные структуры, подходящие для светодиодного периода в детском саду

Для дизайна второго типа светодиодного света он в основном нацелен на дизайнерское решение дополнения света, чтобы способствовать посадке в основе внешней теплицы. Идея дизайна показана на рисунке 6.

Рисунок 6, дизайнерские идеи открытых огней 

Автор предполагает, что больше компаний по посадке применяют второй вариант использования светодиодных фонарей для стимулирования роста растений.

Прежде всего, культивирование на открытом воздухе в Китае имеет десятилетия большого количества и широкого спектра опыта, как на юге, так и на севере. Он имеет хорошую основу технологии выращивания теплицы и предоставляет большое количество свежих фруктов и овощей на рынке для окружающих городов. Особенно в области посадки почвы и воды и удобрений были сделаны богатые результаты исследований.

Во -вторых, этот вид дополнительного светового раствора может значительно снизить ненужное потребление энергии и в то же время может эффективно повысить урожай фруктов и овощей. Кроме того, обширная географическая область Китая очень удобна для продвижения по службе.

Как научные исследования светодиодного освещения растений, он также обеспечивает более широкую экспериментальную базу для него. Рис. 7 - это своего рода светодиодный свет, разработанный этой исследовательской группой, который подходит для выращивания в теплицах, и его спектр показан на рис. 8.

Рисунок 7, своего рода светодиодный выращивание света

Рисунок 8, Спектр своего рода светодиодного света

Согласно вышеуказанным дизайнерским идеям, исследовательская группа провела серию экспериментов, и экспериментальные результаты очень важны. Например, для выращивания света во время питомника оригинальная лампа используется люминесцентная лампа с мощностью 32 Вт и детским циклом 40 дней. Мы предоставляем светодиодный свет 12 Вт, который сокращает цикл проростков до 30 дней, эффективно снижает влияние температуры ламп в мастерской саженцев и экономит энергопотребление кондиционера. Толщина, длина и цвет саженцев лучше, чем оригинальный раствор для поднятия саженцев. Для саженцев общих овощей также были сделаны хорошие выводы проверки, которые приведены в следующей таблице.

Среди них дополнительная группа света PPFD: 70-80 мкмоль · м-2 · с-1, а также красно-синий соотношение: 0,6-0,7. Диапазон дневного значения PPFD естественной группы составлял 40 ~ 800 мкмоль · м-2 · с-1, а отношение красного и синего составило 0,6 ~ 1,2. Можно видеть, что приведенные выше показатели лучше, чем у естественных саженцев.

Заключение

В этой статье представлены последние разработки в области применения светодиодных огней выращивания растений и указывают на некоторые недопонимание в применении светодиодного выращивания света в выращивании растений. Наконец, вводятся технические идеи и схемы развития светодиодных огней, используемых для выращивания растений. Следует отметить, что есть также некоторые факторы, которые необходимо учитывать при установке и использовании света, таких как расстояние между светом и растением, диапазон облучения лампы и как применить свет с помощью света Нормальная вода, удобрения и почва.

Автор: Yi Wang et al. Источник: CNKI