[الملخص] بناءً على عدد كبير من البيانات التجريبية ، تناقش هذه المقالة العديد من القضايا المهمة في اختيار جودة الضوء في مصانع النباتات ، بما في ذلك اختيار مصادر الضوء ، وتأثيرات الضوء الأحمر والأزرق والأصفر ، واختيار الطيف. نطاقات ، من أجل توفير رؤى حول جودة الإضاءة في مصانع المصانع.يوفر تحديد استراتيجية المطابقة بعض الحلول العملية التي يمكن استخدامها كمرجع.
اختيار مصدر الضوء

تستخدم المصانع بشكل عام مصابيح LED.وذلك لأن مصابيح LED تتميز بخصائص كفاءة الإضاءة العالية ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وتوليد حرارة أقل ، وعمر طويل ، وشدة ضوئية قابلة للتعديل وطيفها ، والتي لا يمكن أن تلبي فقط متطلبات نمو النبات وتراكم المواد الفعال ، ولكن أيضًا توفير الطاقة ، تقليل تكاليف توليد الحرارة والكهرباء.يمكن تقسيم مصابيح LED للنمو بشكل إضافي إلى مصابيح LED واسعة الطيف أحادية الشريحة للأغراض العامة ، وأضواء LED واسعة الطيف خاصة بالمصنع أحادية الشريحة ، وأضواء LED متعددة الطيف قابلة للتعديل مجتمعة.يبلغ سعر النوعين الأخيرين من مصابيح LED الخاصة بالمصنع بشكل عام أكثر من 5 أضعاف سعر مصابيح LED العادية ، لذلك يجب اختيار مصادر الإضاءة المختلفة وفقًا للأغراض المختلفة.بالنسبة لمصانع النباتات الكبيرة ، تتغير أنواع النباتات التي يزرعونها مع طلب السوق.من أجل تقليل تكاليف البناء وعدم التأثير بشكل كبير على كفاءة الإنتاج ، يوصي المؤلف باستخدام شرائح LED واسعة النطاق للإضاءة العامة كمصدر للإضاءة.بالنسبة للمصانع الصغيرة ، إذا كانت أنواع المصانع ثابتة نسبيًا ، من أجل الحصول على كفاءة إنتاج عالية وجودته دون زيادة كبيرة في تكلفة البناء ، يمكن استخدام شرائح LED واسعة النطاق للإضاءة الخاصة بالمصنع أو للإضاءة العامة كمصدر للإضاءة.إذا كان من المقرر دراسة تأثير الضوء على نمو النبات وتراكم المواد الفعالة ، وذلك لتوفير أفضل صيغة إضاءة للإنتاج على نطاق واسع في المستقبل ، فيمكن استخدام مزيج متعدد الشرائح من مصابيح LED ذات الطيف القابل للتعديل للتغيير عوامل مثل شدة الضوء والطيف ووقت الضوء للحصول على أفضل صيغة ضوء لكل مصنع لتوفير الأساس للإنتاج على نطاق واسع.

الضوء الأحمر والأزرق

فيما يتعلق بالنتائج التجريبية المحددة ، عندما يكون محتوى الضوء الأحمر (R) أعلى من الضوء الأزرق (B) (الخس R: B = 6: 2 و 7: 3 ؛ السبانخ R: B = 4: 1 ؛ شتلات القرع R: B = 7: 3 ؛ شتلات الخيار R: B = 7: 3) ، أظهرت التجربة أن محتوى الكتلة الحيوية (بما في ذلك ارتفاع النبات في الجزء الجوي ، والحد الأقصى لمساحة الورقة ، والوزن الطازج والوزن الجاف ، إلخ) أعلى ، لكن قطر الساق ومؤشر الشتلات القوي للنباتات كانا أكبر عندما كان محتوى الضوء الأزرق أعلى من الضوء الأحمر.بالنسبة للمؤشرات البيوكيميائية ، يكون محتوى الضوء الأحمر الأعلى من الضوء الأزرق مفيدًا بشكل عام لزيادة محتوى السكر القابل للذوبان في النباتات.ومع ذلك ، بالنسبة لتراكم VC والبروتين القابل للذوبان والكلوروفيل والكاروتينات في النباتات ، فمن الأفضل استخدام إضاءة LED ذات محتوى ضوء أزرق أعلى من الضوء الأحمر ، كما أن محتوى malondialdehyde منخفض نسبيًا في ظل ظروف الإضاءة هذه.

نظرًا لأن مصنع النبات يستخدم بشكل أساسي لزراعة الخضروات الورقية أو لتربية الشتلات الصناعية ، فيمكن الاستنتاج من النتائج المذكورة أعلاه أنه في ظل فرضية زيادة المحصول ومراعاة الجودة ، فإنه من المناسب استخدام رقائق LED ذات اللون الأحمر الأعلى محتوى خفيف من الضوء الأزرق كمصدر للضوء.النسبة الأفضل هي R: B = 7: 3.علاوة على ذلك ، فإن نسبة الضوء الأحمر والأزرق هذه قابلة للتطبيق بشكل أساسي على جميع أنواع الخضروات الورقية أو الشتلات ، ولا توجد متطلبات محددة للنباتات المختلفة.

اختيار الطول الموجي الأحمر والأزرق

أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم امتصاص الطاقة الضوئية بشكل أساسي من خلال الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب.يوضح الشكل أدناه أطياف امتصاص الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب ، حيث يمثل الخط الطيفي الأخضر طيف امتصاص الكلوروفيل أ ، والخط الطيفي الأزرق هو طيف امتصاص الكلوروفيل ب.يمكن أن نرى من الشكل أن كل من الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب لهما ذروتا امتصاص ، واحدة في منطقة الضوء الأزرق والأخرى في منطقة الضوء الأحمر.لكن قمتي امتصاص الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب تختلفان قليلاً.لكي نكون دقيقين ، فإن طولين الذروة من الكلوروفيل أ هما 430 نانومتر و 662 نانومتر ، على التوالي ، والطول الموجي الذروة للكلوروفيل ب 453 نانومتر و 642 نانومتر ، على التوالي.لن تتغير قيم الأطوال الموجية الأربعة مع النباتات المختلفة ، لذا فإن اختيار الأطوال الموجية باللونين الأحمر والأزرق في مصدر الضوء لن يتغير مع الأنواع النباتية المختلفة.

أطياف امتصاص الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب

يمكن استخدام إضاءة LED العادية ذات الطيف الواسع كمصدر للضوء لمصنع المصنع ، طالما أن الضوء الأحمر والأزرق يمكن أن يغطيا الذروتين الموجيتين للكلوروفيل أ والكلوروفيل ب ، أي مدى الطول الموجي للضوء الأحمر بشكل عام 620 ~ 680 نانومتر ، بينما الضوء الأزرق يتراوح نطاق الطول الموجي من 400 إلى 480 نانومتر.ومع ذلك ، لا ينبغي أن يكون نطاق الطول الموجي للضوء الأحمر والأزرق عريضًا جدًا لأنه لا يهدر طاقة الضوء فحسب ، بل قد يكون له أيضًا تأثيرات أخرى.

إذا تم استخدام ضوء LED يتكون من رقائق حمراء وصفراء وزرقاء كمصدر للضوء لمصنع المصنع ، فيجب ضبط الطول الموجي الذروة للضوء الأحمر على ذروة الطول الموجي للكلوروفيل أ ، أي عند 660 نانومتر ، ذروة الطول الموجي يجب ضبط الضوء الأزرق على الطول الموجي الذروة للكلوروفيل ب ، أي عند 450 نانومتر.

دور الضوء الأصفر والأخضر

يكون أكثر ملاءمة عندما تكون نسبة الضوء الأحمر والأخضر والأزرق R: G: B = 6: 1: 3.بالنسبة لتحديد الطول الموجي لذروة الضوء الأخضر ، نظرًا لأنه يلعب دورًا تنظيميًا في عملية نمو النبات ، فإنه يحتاج فقط إلى أن يكون بين 530 و 550 نانومتر.

ملخص

تناقش هذه المقالة استراتيجية اختيار جودة الضوء في المصانع من الجوانب النظرية والعملية ، بما في ذلك اختيار نطاق الطول الموجي للضوء الأحمر والأزرق في مصدر ضوء LED ودور ونسبة الضوء الأصفر والأخضر.في عملية نمو النبات ، يجب أيضًا مراعاة المطابقة المعقولة بين العوامل الثلاثة لشدة الضوء وجودة الضوء ووقت الضوء وعلاقتها بالمغذيات ودرجة الحرارة والرطوبة وتركيز ثاني أكسيد الكربون.بالنسبة للإنتاج الفعلي ، سواء كنت تخطط لاستخدام مجموعة واسعة من الطيف أو مجموعة متعددة الشرائح من ضوء LED الطيفي القابل للضبط ، فإن نسبة الأطوال الموجية هي الاعتبار الأساسي ، لأنه بالإضافة إلى جودة الضوء ، يمكن تعديل العوامل الأخرى في الوقت الفعلي أثناء التشغيل.لذلك ، فإن أهم اعتبار في مرحلة تصميم المصانع يجب أن يكون اختيار جودة الضوء.

المؤلف: يونغ شو

مصدر المقال: حساب Wechat لتكنولوجيا الهندسة الزراعية (البستنة الدفيئة)

المرجع: Yong Xu ،إستراتيجية اختيار الجودة الخفيفة في المصانع [J].تكنولوجيا الهندسة الزراعية ، 2022 ، 42 (4): 22-25.