În sere, fermele verticale și cultivarea culturilor cu valoare ridicată-, lămpile de creștere cu LED-uri au devenit un instrument esențial pentru determinarea randamentului și a calității. În comparație cu lămpile HPS și fluorescente tradiționale, cel mai mare avantaj al LED-urilor constă nu numai în eficiența energetică și durata lungă de viață, ci și în controlabilitatea lor spectrală. Prin ajustarea precisă a raportului dintre albastru, roșu, verde, roșu departe-și lumină UV/IR, rata de creștere a culturii, conținutul nutrițional și randamentul final pot fi direct influențate.
Astăzi, atât pentru luminile comerciale cu LED-uri în sere, cât și pentru luminile cu LED-uri cu spectru complet-pentru agricultura verticală, designul spectral a devenit un avantaj competitiv de bază.
Reglarea spectrală a conținutului de nutrienți
Lumina de diferite lungimi de undă nu numai că determină fotosinteza plantelor, dar modifică și acumularea de nutrienți. Aceasta este o preocupare esențială pentru mulți cultivatori comerciali care urmăresc legume și culturi medicinale de-înaltă calitate.
Lumină albastră (în special în jur de 450 nm)
Lumina albastră promovează sinteza clorofilei și deschiderea stomatică, crescând rata fotosintetică. În ceea ce privește calitatea nutrițională, cercetările au arătat că expunerea la-proporție mare la lumină albastră poate crește semnificativ conținutul de antioxidanți, cum ar fi vitamina C, proteinele solubile și flavonoidele. Alegerea luminilor de creștere LED cu spectru reglabil permite un control mai bun asupra calității nutriționale și a randamentului plantelor.
Lumină roșie (aproximativ 660 nm)
Lumina roșie este un motor extrem de eficient care conduce fotosinteza. Accelerează sinteza carbohidraților, crescând astfel acumularea de biomasă și promovând creșterea rapidă a plantelor. Cu toate acestea, această creștere rapidă diluează adesea concentrațiile de nutrienți.
O fermă verticală din SUA a folosit o proporție mare de lumină roșie în producția de căpșuni, ceea ce a rezultat într-o creștere a randamentului cu 15%. Mai târziu, prin adăugarea de lumină albastră și verde, au îmbunătățit și mai mult gustul fructelor și conținutul de zahăr. Prin urmare, este demonstrată importanța luminilor de creștere cu LED cu spectru complet-.
Eficiența maximă a fotosintezei: rolul principal al luminii albastre și roșii
Fotosinteza plantelor se bazează pe clorofila a și clorofila b, care au intensități diferite de absorbție la diferite lungimi de undă.
Clorofila a are o absorbție maximă la 430 nm (lumină albastră) și 662 nm (lumină roșie).
Clorofila b are vârfuri de absorbție la 453 nm (lumină albastră) și 642 nm (lumină roșie).
Aceasta indică faptul că lumina albastră și roșie sunt „lungimile de undă principale” pentru fotosinteză și trebuie să fie configurația de bază a oricărei lumini de creștere LED cu spectru complet-.
În designul real al spectrului:
1) Lumina albastră reprezintă de obicei 10-20%, promovând sinteza clorofilei și reglând forma plantelor.
2) Lumina roșie reprezintă 35–50%, randamentul de conducere.
3) Lumina rămasă este completată de lumină verde, lumină roșie -depărtată și lumină UV/IR.
O instalație comercială de cultivare a canabisului din Canada a folosit lumini de cultivare LED profesionale comerciale, obținând o creștere a randamentului cu 12% și o concentrație crescută de terpene, făcând produsele sale mai competitive pe piața medicală. Acest lucru demonstrează valoarea lămpilor cu LED de înaltă-eficiență în sectorul agricol.
Penetrarea spectrală și mediul luminii din canopy
Pentru culturile cu structuri multi-frunze, asigurarea unei fotosinteze eficiente în frunzele inferioare este o provocare majoră în cultivarea comercială. Diferitele lungimi de undă de lumină au abilități de penetrare semnificativ diferite:
1. Lumină roșieare energie mare, dar este absorbit în mare parte de frunzele superioare, rezultând lumină insuficientă în straturile inferioare.
2. Lumină verdeare o eficiență de absorbție mai mică, dar are o pătrundere mai mare, ajungând mai adânc în frunzele mijlocii și inferioare, compensând lipsa luminii roșii și îmbunătățind astfel eficiența fotosintetică a întregului baldachin.
3. Lumină roșie-departată (730nm)este abia absorbit de clorofilă, dar poate pătrunde în straturile de frunze și poate regla morfologia plantelor prin fitocromi. „Efectul de evadare” declanșat de lumina roșie mult-determină desfacerea frunzelor, îmbunătățind mediul luminos al copertinei.
O fermă verticală japoneză care folosește lumini cu LED cu spectru complet-pentru cultivarea verticală a înregistrat o creștere cu 17% a producției de salată verde și a redus pierderea frunzelor în straturile inferioare.
Aplicații comerciale și principii de proiectare a spectrului
Designul spectrului nu este o simplă combinație „roșu + albastru”; presupune un echilibru dinamic.
Scopul este randamentul ridicat: creșterea proporției de lumină roșie și combinarea acesteia cu o cantitate adecvată de lumină roșie îndepărtată pentru a promova expansiunea plantelor.
Scopul este o nutriție ridicată: creșterea proporției de lumină albastră pentru a controla compactitatea plantelor și a crește conținutul de substanțe funcționale.
Scopul este o uniformitate ridicată și utilizarea copertinei: adăugarea unei cantități adecvate de lumină verde și roșie îndepărtată-la spectru îmbunătățește penetrarea și distribuția.
Acesta este motivul pentru care luminile de creștere cu LED-uri cu spectru complet-au devenit o alegere generală. Acestea nu numai că acoperă vârfurile de absorbție roșii și albastre necesare pentru fotosinteză, dar și se completează cu lumină verde și roșie îndepărtată pentru a obține o utilizare mai mare a energiei luminii.
Concluzie
În peste zece ani de experiență în cercetarea, dezvoltarea și aplicarea luminilor de creștere cu LED-uri, am descoperit că optimizarea spectrului determină în mod direct calitatea și randamentul recoltei. Lumina albastră îmbunătățește valoarea nutrițională, lumina roșie stimulează biomasa, iar lumina verde și roșie{1}}departată îmbunătățesc transmisia luminii și eficiența generală. Pentru cultivatorii de sere, fermele verticale și producătorii de canabis, luminile cu LED-uri sunt mai mult decât simple instrumente de iluminat; sunt dispozitive de bază care controlează în mod dinamic nutriția, randamentul și calitatea.
În viitor, odată cu dezvoltarea tehnologiei cu spectru reglabil, luminile de creștere LED cu spectru reglabil vor conduce tendința industriei, permițând cultivatorilor să răspundă la cererea pieței în mod mai flexibil.
