一, Biologické účinky svetelného prostredia na rast rastlín
Základný mechanizmus fotosyntézy rastlín závisí od kombinovaného vplyvu kvality svetla, intenzity svetla a fotoperiódy. Chlorofyl najlepšie absorbuje modré svetlo medzi 400 a 500 nm a červené svetlo najlepšie medzi 600 a 700 nm. Modré svetlo pomáha otvárať prieduchy a vytvárať chlorofyl, zatiaľ čo červené svetlo je dôležitejšie pre svetelnú morfogenézu a kvitnutie. Experimentálne údaje naznačujú, že použitie LED svetiel s pomerom 3:1 červeného svetla 660 nm k modrému svetlu 450 nm môže zvýšiť biomasu hydroponického šalátu o 37 % a zvýšiť obsah vitamínu C o 22 %.
Rastliny začínajú svoje fyziologické cykly vnímaním zmeny zo dňa na noc. Takto kontrolujú svoju fotoperiódu. Na rast pukov potrebujú rastliny s krátkym-dňom, ako sú chryzantémy, 12 hodín úplnej tmy. Rastliny s dlhým{5}}dňom, ako sú muškáty, potrebujú viac ako 14 hodín svetla. Inteligentný systém LED využíva senzory IoT na automatickú zmenu svetelného cyklu, čím sa udržiava nepresnosť času kvitnutia izbových rastlín v rozmedzí ± 2 dní.
2, Analýza hlavných technických špecifikácií LED rastovej lampy
1. Použitie spektrálneho inžinierstva
Moderné rastové lampy LED využívajú viac{0}}čipovú kombinovanú technológiu, ktorá pokrýva celé spektrum. Séria Orphek PR72 má napríklad 12 660nm čipy červeného svetla, 8 450nm čipy modrého svetla a 4 čipy bieleho svetla (teplota farby 6500 K), ktoré tvoria fotosyntetické spektrum, ktoré pokrýva 400-700 nm. Testy ukázali, že táto zmes farieb môže spôsobiť, že rastliny triedy Mos rastú 2,5-krát rýchlejšie v hlbokej vode a zníži pravdepodobnosť kvitnutia rias o 67 %.
2. Nájdite správnu rovnováhu medzi tým, aké jasné je svetlo a ako hlboko môže ísť.
V hĺbke 50 cm je miera útlmu hodnoty PAR štandardnej bielej LED 82 %. Profesionálna akváriová LED však môže zvýšiť hodnotu PAR na watt na 2,1 μmol/J pomocou technológie optických šošoviek. Napríklad akvárium s rozmermi 120 cm × 50 cm × 50 cm môže použiť dve 80W celospektrálne LED svetlá na získanie spodnej hodnoty PAR 160 μmol/m²/s, čo je dostatočné množstvo na fotosyntézu hlboko{10}}vodných rastlín.
3. Riadenie spotreby tepla a energie
Spôsob, akým LED prepúšťa teplo, má priamy vplyv na to, ako dlho svetlo vydrží. Orphek PR72 má systém dvojitej cirkulácie, ktorý využíva hliníkové rebro a kvapalinové chladenie na udržanie teploty spoja čipov pod 65 stupňov a zníženie miery degradácie svetlom z 15 % za rok na 3 %. Tento prístup predlžuje životnosť LED, z 30 000 hodín na 80 000 hodín, a znižuje náklady na údržbu o 72 %.
3, Ako používať LED rastovú lampu vedeckým spôsobom
1. Technológia zmeny fotoperiódy
Základné nastavenia: Časovač dokáže automaticky upraviť množstvo svetla, ktoré väčšina rastlín potrebuje, čo je 12 až 16 hodín denne. Napríklad použitie cyklu 16 hodín svetlo/8 hodín tma počas fázy sadeníc paradajok môže ušetriť čas potrebný na rast sadeníc o 25%.
Dynamická regulácia: Keď rastliny rastú a pripravujú sa na reprodukciu, zvýšenie intenzity poludňajšieho svetla na 200 μmol/m 2/s a večerné prepnutie na ďaleko červené svetlo (730nm) pri 50 μmol/m 2/s pomáha vytvárať antokyány.
V tomto prípade musia sukulentné rastliny skrátiť dobu vegetačného pokoja na 8 hodín svetla každý deň, aby príliš nerástli. Rastliny, ktoré sledujú listy, dokážu udržať svetlo 14 hodín, aby listy vyzerali lepšie.
2. Nastavenie vzdialenosti a jasu svetla
Všeobecným pravidlom je, že LED svetlo by malo byť vzdialené 30 až 60 cm od vrchlíka rastliny. Presná vzdialenosť by sa mala zmeniť na základe výkonu. 100W LED môže dosiahnuť hodnotu PPFD 300 μmol/m²/s vo výške 50 cm, čo je dostatočné pre väčšinu rastlín.
Vrstvené osvetlenie: Vo viacvrstvových stojanoch na rastliny sú svetlá v hornej časti vzdialené 40 cm od rastlín, svetlá v strede sú vzdialené 60 cm a svetlá v spodnej časti sú vzdialené 80 cm. To zaisťuje, že osvetlenie je dokonca viac ako 90% času.
Dynamické nastavenie: Každý týždeň posuňte lampu nahor alebo nadol o 1–2 cm, ako rastlina rastie, aby sa listy nespálili. Experimenty ukázali, že ak budete po celý čas držať lampu vo vzdialenosti 50 cm od listov šalátu, môžete ich zvýšiť o 18 %.
3. Plán spektrálnej adaptácie
V prípade listnatých plodín tvorí modré svetlo 40 % spektra počas fázy sadeníc, aby napomáhalo rastu koreňov. Aby boli listy hrubšie, zmeňte obdobie rastu výživy na 30 % červeného svetla, 25 % modrého svetla a 45 % bieleho svetla.
Typ kvetu: Počas štádia diferenciácie kvetných pukov môže zvýšenie množstva červeného svetla na 50 % a množstva oxidu uhličitého na 10 μmol/mol spôsobiť, že chryzantémy rozkvitnú o 7 dní skôr.
Ovocie a zelenina: Počas fázy plodenia sa používa pomer 1:1 červeného svetla 660 nm a vzdialeného červeného svetla 730 nm, aby ovocie uložilo viac cukru. Vďaka tomu majú jahody o 15 % viac rozpustných pevných látok.
4, Stratégia spolupráce pri regulácii životného prostredia
1. Sledujte teplotu a vlhkosť
Keď svietia LED svetlá, teplota v miestnosti stúpne o 2 až 5 stupňov Celzia. Aby bola miestnosť pohodlná, svetlá musia spolupracovať s ventilačným systémom. Napríklad tropické rastliny potrebujú na svoj rast teplotu 25 až 30 stupňov Celzia a vlhkosť 60 až 80 percent, zatiaľ čo sukulentné rastliny potrebujú teplotu 15 až 25 stupňov Celzia a vlhkosť 40 až 60 percent.
2. Naplánujte si pridávanie živín
Systém pre hydropóniu: Rast hlávkového šalátu môžete urýchliť pridaním 0,5 g/l hnojiva na báze dusíka a draslíka každý týždeň a použitím LED svetla.
Kultivácia pôdy: Použitie pomaly{0}}uvoľňujúceho hnojiva raz za mesiac a modré svetlo{1}}LED svetlá môžu spôsobiť, že stonky zeleného brečtanu budú hrubšie o 30 %.
3. Zastavenie a kontrola škodcov a chorôb
LED svetlá môžu zastaviť rast infekcií. Skúmanie ukazuje, že použitie 450 nm modrého svetla počas 8 hodín môže znížiť mieru výskytu múčnatky o 54 %. S použitím ventilačných systémov je možné súčasne udržať počet vošiek pod 3 %.
5, Analýza prípadovej štúdie v odvetví
1. Riešenie pre obchodné akvárium
Šanghajské akvárium má systém vrstveného osvetlenia. Vrchná vrstva využíva 200W LED svetlá (PPFD 350 μmol/m²/s), ktoré pomáhajú plávajúcim rastlinám rásť. Stredná vrstva využíva 100W LED svetlá (PPFD 200 μ mol/m²/s), aby vyhovovala potrebám ponorených rastlín. Spodná vrstva pomocou svetlovodnej dosky posiela svetelnú energiu do hĺbky 1,5 metra. Táto stratégia zvyšuje mieru pokrytia výstavnej nádrže rastlinami zo 65 % na 92 % a znižuje ročné výdavky na údržbu o 40 %.
2. Prax rodinného vertikálneho hospodárenia
Rodina v Shenzhene používa modulárne LED stojany na pestovanie a mobilnú aplikáciu na prispôsobenie spektra a fotoperiódy. Na ploche 3 metrov štvorcových dopestujete každý týždeň 2 kg listovej zeleniny, čo je osemkrát viac, ako by ste získali tradičnou výsadbou.
3. Príklady aplikácií na úrovni výskumu
Botanický ústav Čínskej akadémie vied úspešne pestoval vo vnútri alpský rododendron pomocou systému LED s nastaviteľným spektrom. To posunulo dátum kvitnutia pred jarný festival a zvýšilo trhovú hodnotu rastliny o 300%.
