一, Základy fotobiológie: Čo rastliny potrebujú a ako prispôsobiť svoje spektrá
Chlorofyl je to, čo rastliny používajú na absorbovanie určitých vlnových dĺžok svetla. Hlavné pásy sú červené svetlo (600–700 nm) a modré svetlo (400–500 nm). Červené svetlo riadi produkciu kvitnúcich hormónov pomocou fotosenzitívnych pigmentov. To pomáha ovociu ukladať viac cukru. Modré svetlo, na druhej strane, zastaví stonky dlhšie rásť a urýchľuje produkciu chlorofylu pomocou kryptochrómu. Experimenty odhalili, že keď je pomer červeného a modrého svetla 4:1, množstvo sušiny v šaláte sa zvýši o 30% v porovnaní s tým, keď je len jednofarebný, a množstvo chlorofylu sa zvýši o 22%.
Ale spôsob, akým sa vyrábajú bežné LED svetlá, je založený na tom, čo je pre ľudí pohodlné na to, aby ich videli, a zvyčajne majú veľa zeleného svetla (500 – 600 nm), ktoré rastlinám neprospieva. Napríklad biela LED vytvára celé spektrum vzrušujúcim žltým fluorescenčným práškom s čipom modrého svetla. Množstvo červeného svetla je však menšie ako 20 %, čo je oveľa menej ako 40 % až 60 % potrebných na to, aby rastliny prosperovali. Táto spektrálna nerovnováha spôsobuje, že rastliny sú menej efektívne pri fotosyntéze a jej dlhodobé používanie môže spôsobiť problémy vrátane žltnutia listov a slabého koreňového systému.
2, Rozdiely v technológii: Základné porovnanie bežných LED svetiel a svetiel na rast rastlín
1. Schopnosť meniť spektrum
Profesionálne lampy na rast rastlín získajú jemnú kontrolu spektra pomocou viacerých čipov súčasne:
Kombinácia červeného modrého svetla: Počas obdobia nutričného rastu sa používa pomer 3:1, ktorý pomáha rozširovať listy, a počas obdobia reprodukčného rastu sa výrazne červené svetlo (730 nm) zvýši na 15 %, aby začalo kvitnúť.
Dizajn pre celé spektrum: Simulujte slnečné pásmo (400–720 nm), zbavte sa ultrafialových a infračervených lúčov a znížte riziko poškodenia teplom.
Spektrum bežných LED svetiel je na druhej strane nastavené a nemožno ho meniť na základe rastového cyklu rastlín. Napríklad červený vrchol 5 000 K bielych LED svetiel, ktoré sa často používajú v domácnostiach, je len 620 nm a množstvo modrého svetla je príliš vysoké (približne 35 %). To by mohlo spôsobiť, že listová zelenina, ako je šalát, bude príliš rásť.
2. Rozumné hospodárenie s teplom a využívanie energie
LED technológia má niekoľko výhod, ako je nízky tepelný výkon a veľká svetelná účinnosť (okolo 200lm/W). Existujú však rozdiely v tom, ako sa typické LED svetlá a svetlá na rast rastlín zbavujú tepla:
Lampa na rast rastlín: používa keramický substrát na odvádzanie tepla alebo aktívny systém chladenia kvapaliny na udržanie teploty čipu pod 60 stupňov, čo predlžuje jeho životnosť na 50 000 hodín;
Bežné LED svetlá využívajú hliníkové chladiče a ak ich používate dlhodobo pri vysokej intenzite, teplota čipu môže presiahnuť 80 stupňov, čo urýchľuje rozpad svetla.
Vo vertikálnom teste na farme v Shenzhene bola doska profesionálnej lampy na rast rastlín o 15 stupňov chladnejšia ako bežné LED lampy po 12 hodinách nepretržitého používania. Rýchlosť transpirácie rastlín tiež vzrástla o 18 %.
3. Jas a rovnomernosť svetla
Rastliny musia rásť spôsobom, ktorý spĺňa kritériá fotosyntetickej hustoty toku fotónov (PPFD):
V prípade listovej zeleniny je rozsah 200–400 μmol/m²/s. Pre kvitnúce a plodiace rastliny je rozsah 400–800 μmol/m²/s.
Pretože majú nastavený vyžarovací uhol (zvyčajne 120 stupňov), bežné LED svetlá je potrebné použiť v rôznych kombináciách, aby pokryli plochu výsadby. Napríklad, aby ste získali 200 μmol/m²/s na pestovateľskej ploche 1 meter štvorcový, budete musieť nainštalovať 4 bežné 10W LED svetlá. Na druhej strane, jediné 60W profesionálne pestovateľské svetlo dokáže pokryť rovnomerne 400 μmol/m²/s.
3, Reálne-výsledky aplikácií: údaje z experimentov a prípadových štúdií
1. Krátko experimentujte s extra svetlom
V 30-dňovom porovnávacom experimente uskutočnenom na balkóne orientovanom na sever (intenzita svetla < 5 000 luxov):
Bežná skupina LED svetiel využíva tri 10W biele LED svetlá na pridanie svetla na osem hodín denne. Počet listov šalátu sa zvyšuje o 12%, ale priemer stonky je o 0,3 mm užší ako pri prirodzenej svetlej skupine.
Skupina lámp na rast rastlín: Počet listov šalátu vzrástol o 28 %, priemer stonky sa zväčšil o 0,5 mm a obsah VC vzrástol o 15 % pri použití jednej 60W rastlinnej lampy s červeným modrým svetlom.
2. Príklady výsadby počas dlhého časového obdobia
Osoba v Šanghaji používala bežné LED svetlá na pestovanie paradajok. Po šiestich mesiacoch sa vyskytli tieto problémy:
Oneskorený čas kvitnutia: kvety vyšli o 12 dní neskôr ako skupina s prirodzeným svetlom;
Deformácia plodov: 30 % plodov vykazuje trhliny;
Náklady na spotrebu energie: Mesačný účet za elektrinu je o 40 % vyšší ako v prípade skupiny s lampou na rast rastlín.
Po prechode na profesionálne lampy na pestovanie rastlín vzrástol výnos paradajok o 25 %, množstvo rozpustného cukru v ovocí sa zvýšilo o 18 % a spotreba energie klesla o 30 %.
4, Priemyselné riešenie: Stratégia na zlepšenie bežných LED svetiel
1. Plán spektrálnych doplnkov
Ľudia, ktorí nemajú veľa peňazí, môžu využiť „obyčajné LED svetlá + doplnkové dosky s červeným a modrým svetlom“:
Základné osvetlenie: Použite 5000K biele LED svetlo na rozjasnenie vášho priestoru každý deň;
Pridanie 660nm červeného LED modulu počas fázy kvitnutia a poskytnutie ďalších 4 hodín svetla denne rastlinám môže urýchliť proces kvitnutia o 15%.
2. Kontrola meniaceho sa svetelného prostredia
Používanie inteligentných zásuviek na nastavenie{0}}zdieľaného osvetlenia:
Obdobie nutričného rastu: Od 6:00 do 18:00 zapnite bielu LED. Od 18:00 do 22:00 prepnite na modrú LED.
Počas štádia reprodukčného rastu zapnite ďaleko červenú LED od 22:00 do 2:00, aby ste pomohli rastlinám v cirkadiánnom rytme.
3. Systém, ktorý pracuje spoločne s viacerými spektrami
Dá sa použiť spolu s inými vecami v malých debničkách.
Vrchné osvetlenie: 40W celo-spektrálna LED svetelná doska (PPFD 300 μmol/m²/s); bočné osvetlenie: 10W červený LED pásik (660nm), aby bola farba ovocia živšia.
Táto metóda zvýšila výnos jahôd o 40 % v porovnaní s jednou bielou LED a zlepšila obsah ovocného cukru o 2 stupne Brix v teste na domácom balkóne.
