一, Gaismas vides bioloģiskā ietekme uz augu augšanu
Augu fotosintēzes pamatmehānisms ir atkarīgs no gaismas kvalitātes, gaismas intensitātes un fotoperioda kopējās ietekmes. Hlorofils vislabāk absorbē zilo gaismu no 400 līdz 500 nm un sarkano gaismu no 600 līdz 700 nm. Zilā gaisma palīdz atvērt stomatus un veido hlorofilu, savukārt sarkanā gaisma ir svarīgāka gaismas morfoģenēzei un ziedēšanai. Eksperimentālie dati liecina, ka LED gaismas ar 3:1 attiecību no 660 nm sarkanās gaismas līdz 450 nm zilajai gaismai var palielināt hidroponisko salātu biomasu par 37% un palielināt C vitamīna saturu par 22%.
Augi sāk savus fizioloģiskos ciklus, sajūtot izmaiņas no dienas uz nakti. Tā viņi kontrolē savu fotoperiodu. Lai augtu ziedpumpuri, īsu{2}}dienu augiem, piemēram, krizantēmām, ir nepieciešamas 12 stundas pilnīgas tumsas. Ilgas-dienas augiem, piemēram, ģerānijām, ir nepieciešams vairāk nekā 14 stundu gaismas. LED viedā sistēma izmanto IoT sensorus, lai automātiski mainītu gaismas ciklu, saglabājot istabas augu ziedēšanas laika neprecizitāti ± 2 dienu laikā.
2, analizējot LED augšanas lampas galvenās tehniskās specifikācijas
1. Spektrālās inženierijas izmantošana
Mūsdienu LED augšanas lampās tiek izmantota vairāku{0}}shēmu kombinācija, lai aptvertu visu spektru. Piemēram, Orphek PR72 sērijai ir 12 660nm sarkanās gaismas mikroshēmas, 8 450nm zilās gaismas mikroshēmas un 4 baltas gaismas mikroshēmas (krāsu temperatūra 6500 K), kas veido fotosintēzes spektru, kas aptver 400–700 nm. Testi ir parādījuši, ka šis krāsu sajaukums var likt Mos klases augiem augt 2,5 reizes ātrāk dziļā ūdenī un samazināt aļģu ziedēšanas iespēju par 67%.
2. Atrodiet pareizo līdzsvaru starp gaismas spilgtumu un tā dziļumu.
50 cm dziļumā standarta baltas gaismas diodes PAR vērtības vājināšanās līmenis ir 82%. Tomēr profesionāla akvārija gaismas diode var palielināt PAR vērtību uz vatu līdz 2,1 μ mol/J, izmantojot optisko lēcu tehnoloģiju. Piemēram, 120 cm × 50 cm × 50 cm akvārijā var izmantot divas 80 W pilna spektra LED gaismas, lai iegūtu apakšējo PAR vērtību 160 μmol/m²/s, kas ir pietiekami, lai dziļūdens augi varētu fotosintēzēt.
3. Siltuma un enerģijas patēriņa pārvaldība
Tas, kā gaismas diode izlaiž siltumu, tieši ietekmē gaismas kalpošanas laiku. Orphek PR72 ir divkāršās cirkulācijas sistēma, kas izmanto alumīnija spuru un šķidruma dzesēšanu, lai saglabātu mikroshēmas savienojuma temperatūru zem 65 grādiem un samazinātu gaismas noārdīšanās ātrumu no 15% gadā līdz 3%. Šī pieeja ļauj LED kalpot ilgāk, no 30 000 stundām līdz 80 000 stundām, un samazina uzturēšanas izdevumus par 72%.
3, kā zinātniskā veidā izmantot LED augšanas lampu
1. Fotoperioda maiņas tehnoloģija
Pamatiestatījumi: taimeris var automātiski pielāgot gaismas daudzumu, kas nepieciešams lielākajai daļai augu, kas ir no 12 līdz 16 stundām dienā. Piemēram, izmantojot 16 stundu gaismas/8 stundu tumšo ciklu tomātu stādīšanas stadijā, par 25% var ietaupīt laiku, kas nepieciešams, lai stādi izaugtu.
Dinamiskā regulēšana: kad augi aug un gatavojas vairoties, pusdienas gaismas intensitātes paaugstināšana līdz 200 μ mol/m ²/s un pāreja uz tālu sarkano gaismu (730 nm) pie 50 μ mol/m ²/s vakarā palīdz veidot antocianīnus.
Šajā gadījumā sulīgiem augiem ir jāsamazina miera laiks līdz 8 stundām gaismas katru dienu, lai tie neizaugtu pārāk daudz. Augi, kas vēro lapas, var saglabāt gaismu 14 stundas, lai lapas izskatītos labāk.
2. Gaismas attāluma un spilgtuma regulēšana
Vispārējais noteikums ir tāds, ka LED gaismai jāatrodas 30 līdz 60 cm attālumā no auga lapotnes. Precīzs attālums jāmaina atkarībā no jaudas. 100 W LED var sasniegt PPFD vērtību 300 μmol/m²/s 50 cm augstumā, kas ir pietiekami lielākajai daļai augu.
Slāņains apgaismojums: daudzslāņu augu plauktos augšpusē esošās gaismas atrodas 40 cm attālumā no augiem, centrā esošās gaismas atrodas 60 cm attālumā, bet apakšā esošās gaismas ir 80 cm attālumā. Tas nodrošina, ka apgaismojums ir pat vairāk nekā 90% laika.
Dinamiskā regulēšana: Augam augot katru nedēļu pārvietojiet lampu uz augšu vai uz leju par 1–2 cm, lai lapas nepiedegtu. Eksperimenti ir parādījuši, ka, visu laiku turot lampu 50 cm attālumā no salātu lapām, tās var pieaugt par 18%.
3. Spektrālās adaptācijas plāns
Lapu kultūrām zilā gaisma veido 40% no spektra stādīšanas stadijā, lai palīdzētu saknēm augt. Lai lapas būtu biezākas, mainiet barošanas augšanas periodu uz 30% sarkanās gaismas, 25% zilās gaismas un 45% baltās gaismas.
Ziedu veids: Ziedpumpuru diferenciācijas stadijā, paaugstinot sarkanās gaismas daudzumu līdz 50% un oglekļa dioksīda daudzumu līdz 10 μmol/mol, krizantēmas var uzziedēt 7 dienas agrāk.
Augļi un dārzeņi: augļu veidošanās posmā tiek izmantota 660 nm sarkanās gaismas un 730 nm tālās sarkanās gaismas attiecība 1:1, lai palīdzētu augļiem uzglabāt vairāk cukura. Tādējādi zemenēs ir par 15% vairāk šķīstošo cietvielu.
4, Stratēģija kopīgam darbam vides regulēšanā
1. Sekojiet līdzi temperatūrai un mitrumam
Kad ir ieslēgtas LED gaismas, temperatūra telpā paaugstināsies par 2 līdz 5 grādiem pēc Celsija. Lai telpa būtu ērta, gaismām jādarbojas ar ventilācijas sistēmu. Piemēram, tropu augiem ir nepieciešama temperatūra no 25 līdz 30 grādiem pēc Celsija un mitrums no 60 līdz 80 procentiem, lai tie uzplauktu, turpretim sulīgiem augiem ir nepieciešama temperatūra no 15 līdz 25 grādiem pēc Celsija un mitrums no 40 līdz 60 procentiem.
2. Plāns barības vielu pievienošanai
Sistēma hidroponikai: varat paātrināt salātu augšanu, katru nedēļu pievienojot 0,5 g/l slāpekļa-fosfora kālija kombinētā mēslojuma un izmantojot LED gaismu.
Augsnes kultivēšana: izmantojot lēni{0}}izdalošu mēslojumu reizi mēnesī un zilās gaismas-uzlabotās LED gaismas, zaļās efejas stublāji var kļūt par 30% biezāki.
3. Kaitēkļu un slimību apturēšana un apkarošana
LED gaismas var apturēt infekciju augšanu. Pētījums parāda, ka 450 nm zilās gaismas izmantošana 8 stundas var samazināt miltrasas sastopamības biežumu par 54%. Izmantojot ventilācijas sistēmas, laputu skaitu vienlaikus var noturēt zem 3%.
5. Nozares gadījuma izpētes analīze
1. Biznesa akvārija risinājums
Šanhajas akvārijā ir daudzslāņu apgaismojuma sistēma. Augšējais slānis izmanto 200 W LED gaismas (PPFD 350 μmol/m²/s), lai palīdzētu augt peldošajiem augiem. Vidējā slānī tiek izmantotas 100 W LED gaismas (PPFD 200 μmol/m²/s), lai apmierinātu iegremdēto augu vajadzības. Apakšējais slānis izmanto gaismas virzošo plāksni, lai nosūtītu gaismas enerģiju 1,5 metru dziļumā. Šī stratēģija palielina izstādes tvertnes rūpnīcas pārklājuma līmeni no 65% līdz 92% un samazina ikgadējos uzturēšanas izdevumus par 40%.
2. Ģimenes vertikālās lauksaimniecības prakse
Kāda ģimene Šenžeņā izmanto modulārus LED stādīšanas statīvus un mobilo lietotni, lai pielāgotu spektru un fotoperiodu. 3 kvadrātmetru platībā katru nedēļu var izaudzēt 2 kg lapu dārzeņu, kas ir astoņas reizes vairāk, nekā to iegūtu ar tradicionālo stādīšanu.
3. Pielietojumu piemēri pētniecības līmenī
Ķīnas Zinātņu akadēmijas Botānikas institūts ir veiksmīgi audzējis Alpu rododendru iekšā, izmantojot regulējama spektra LED sistēmu. Tas noveda pie ziedēšanas datuma pirms pavasara svētkiem un palielināja auga tirgus vērtību par 300%.
