一, Efectele biologice ale mediului luminii asupra creșterii plantelor
Mecanismul fundamental al fotosintezei plantelor depinde de influența combinată a calității luminii, intensității luminii și fotoperioadei. Clorofila absoarbe cel mai bine lumina albastră între 400 și 500 nm și lumina roșie cel mai bine între 600 și 700 nm. Lumina albastră ajută la deschiderea stomatelor și la formarea clorofilei, în timp ce lumina roșie este mai importantă pentru morfogeneza și înflorirea luminii. Datele experimentale indică faptul că utilizarea luminilor LED cu un raport de 3:1 de lumină roșie de 660 nm la lumină albastră de 450 nm poate crește biomasa salatei hidroponice cu 37% și poate crește conținutul de vitamina C cu 22%.
Plantele își încep ciclurile fiziologice prin sesizarea schimbării de la zi la noapte. Acesta este modul în care își controlează fotoperioada. Pentru a face să crească mugurii florali, plantele de zile scurte-cum ar fi crizantemele au nevoie de 12 ore de întuneric complet. Plantele de zile lungi, cum ar fi muşcatele, au nevoie de mai mult de 14 ore de lumină. Sistemul inteligent LED folosește senzori IoT pentru a schimba automat ciclul luminii, păstrând inexactitatea timpului de înflorire a plantelor de interior în ± 2 zile.
2, Analizând principalele specificații tehnice ale lămpii de creștere LED
1. Utilizarea ingineriei spectrale
Lămpile moderne cu LED-uri folosesc tehnologia combinată cu mai multe-cipuri pentru a acoperi întregul spectru. Seria Orphek PR72, de exemplu, are 12 660nm cipuri de lumină roșie, 8 450nm cipuri de lumină albastră și 4 cipuri de lumină albă (temperatura de culoare 6500K) care alcătuiesc un spectru fotosintetic care acoperă 400-700 nm. Testele au arătat că acest amestec de culori poate face ca plantele din clasa Mos să crească de 2,5 ori mai repede în apă adâncă și să reducă șansa de înflorire al algelor cu 67%.
2. Găsiți echilibrul potrivit între cât de strălucitoare este lumina și cât de adâncă poate ajunge.
La o adâncime de 50 cm, rata de atenuare a valorii PAR a unui LED alb standard este de 82%. Cu toate acestea, un LED de acvariu profesional poate crește valoarea PAR per watt la 2,1 μ mol/J folosind tehnologia lentilelor optice. De exemplu, un acvariu de 120 cm × 50 cm × 50 cm poate folosi două lumini LED cu spectru complet de 80 W pentru a obține o valoare PAR inferioară de 160 μ mol/m²/s, ceea ce este suficient pentru ca plantele de apă-de adâncime să facă fotosinteza.
3. Gestionarea consumului de căldură și energie
Modul în care un LED lasă căldura să iasă are un efect direct asupra duratei luminii. Orphek PR72 are un sistem de circulație dublă care utilizează o aripioară de aluminiu și răcire lichidă pentru a menține temperatura joncțiunii așchiilor sub 65 de grade și a reduce rata de degradare a luminii de la 15% pe an la 3%. Această abordare face ca LED-ul să dureze mai mult, de la 30.000 de ore la 80.000 de ore, și reduce cheltuielile de întreținere cu 72%.
3, Cum să utilizați o lampă de creștere LED într-un mod științific
1. Tehnologie pentru schimbarea fotoperioadei
Setări de bază: un cronometru poate regla automat cantitatea de lumină de care au nevoie majoritatea plantelor, care este de 12 până la 16 ore pe zi. De exemplu, folosirea unui ciclu de 16 ore de lumină/8 ore de întuneric în timpul etapei de răsad de roșii poate economisi timpul necesar ca răsadurile să crească cu 25%.
Reglarea dinamică: Când plantele cresc și se pregătesc să se reproducă, creșterea intensității luminii de amiază la 200 μ mol/m²/s și trecerea la lumină roșie îndepărtată (730 nm) la 50 μ mol/m²/s seara ajută la producerea de antociani.
În acest caz, plantele suculente trebuie să-și reducă timpul de repaus la 8 ore de lumină în fiecare zi pentru a nu crește prea mult. Plantele care privesc frunzele pot păstra 14 ore de lumină pentru ca frunzele să arate mai bine.
2. Reglarea distanței și a luminozității luminii
Regula generală este că lumina LED ar trebui să fie la 30 până la 60 cm distanță de baldachinul plantei. Distanța exactă ar trebui modificată în funcție de putere. Un LED de 100 W poate atinge o valoare PPFD de 300 μ mol/m²/s la o înălțime de 50 cm, ceea ce este suficient pentru majoritatea plantelor.
Iluminare stratificată: în rafturile cu mai multe-straturi pentru plante, luminile de sus sunt la 40 cm distanță de plante, luminile din centru sunt la 60 cm distanță, iar luminile din partea de jos sunt la 80 cm distanță. Acest lucru vă asigură că iluminarea este chiar mai mult de 90% din timp.
Ajustare dinamică: Mișcați lampa în sus sau în jos cu 1-2 cm în fiecare săptămână, pe măsură ce planta crește, pentru a împiedica arderea frunzelor. Experimentele au arătat că păstrarea lămpii la 50 cm distanță de frunzele de salată poate face ca acestea să crească cu 18%.
3. Planul de adaptare spectrală
Pentru culturile cu frunze, lumina albastră reprezintă 40% din spectru în timpul etapei de răsad pentru a ajuta rădăcinile să crească. Pentru a face frunzele mai groase, modificați perioada de creștere nutrițională la 30% lumină roșie, 25% lumină albastră și 45% lumină albă.
Tip de floare: În timpul etapei de diferențiere a mugurilor florali, creșterea cantității de lumină roșie la 50% și a cantității de dioxid de carbon la 10 μ mol/mol poate face crizantemele să înflorească cu 7 zile mai devreme.
Fructe și legume: în timpul etapei de fructificare, un raport de 1:1 de lumină roșie de 660 nm și lumină roșie de 730 nm este folosit pentru a ajuta fructele să stocheze mai mult zahăr. Acest lucru face că căpșunile au cu 15% mai multe solide solubile.
4, Strategia de colaborare pentru reglementarea mediului
1. Urmăriți temperatura și umiditatea
Când luminile LED sunt aprinse, temperatura din cameră va crește cu 2 până la 5 grade Celsius. Pentru a menține camera confortabilă, luminile trebuie să funcționeze cu sistemul de ventilație. De exemplu, plantele tropicale au nevoie de o temperatură de 25 până la 30 de grade Celsius și de o umiditate de 60 până la 80% pentru a înflori, în timp ce plantele suculente au nevoie de o temperatură de 15 până la 25 de grade Celsius și de o umiditate de 40 până la 60%.
2. Planificați adăugarea de nutrienți
Sistem pentru hidroponie: Puteți accelera creșterea salatei prin adăugarea a 0,5 g/L de îngrășământ compus azot fosfor potasiu în fiecare săptămână și folosind lumină LED.
Cultivarea solului: utilizarea îngrășământului cu eliberare lentă-o dată pe lună și a luminilor cu LED-uri îmbunătățite cu lumină albastră-poate face tulpinile de iedera verde cu 30% mai groase.
3. Oprirea și combaterea dăunătorilor și bolilor
Luminile LED pot opri creșterea infecțiilor. Investigația demonstrează că folosirea luminii albastre de 450 nm timp de 8 ore poate reduce rata de apariție a mucegaiului praf cu 54%. Prin utilizarea sistemelor de ventilație, numărul de afide poate fi menținut sub 3% în același timp.
5, O analiză a unui studiu de caz în industrie
1. O soluție pentru acvariu de afaceri
Acvariul din Shanghai are un sistem de iluminare stratificat. Stratul superior folosește lumini LED de 200 W (PPFD 350 μ mol/m²/s) pentru a ajuta plantele plutitoare să crească. Stratul mijlociu folosește lumini LED de 100 W (PPFD 200 μ mol/m²/s) pentru a satisface nevoile plantelor scufundate. Stratul inferior folosește o placă de ghidare a luminii pentru a trimite energie luminoasă la o adâncime de 1,5 metri. Această strategie crește rata de acoperire a instalației a rezervorului de expoziție de la 65% la 92% și reduce cheltuielile anuale de întreținere cu 40%.
2. Practica agriculturii familiale verticale
O familie din Shenzhen folosește rafturi de plantare LED modulare și o aplicație mobilă pentru a personaliza spectrul și fotoperioada. Într-un spațiu de 3 metri pătrați, poți să crești 2 kg de legume cu frunze în fiecare săptămână, adică de opt ori mai mult decât ai obține cu plantarea tradițională.
3. Exemple de aplicații la nivel de cercetare
Institutul de Botanică al Academiei Chineze de Științe a cultivat cu succes rododendron alpin în interior folosind sistemul LED cu spectru reglabil. Acest lucru a adus data de înflorire înainte la Festivalul de primăvară și a crescut valoarea de piață a plantei cu 300%.
