Modern tarımın önemli bir dalı olarak bitki fabrikaları kavramı oldukça popüler hale gelmiştir. İç mekan dikim ortamında, bitki aydınlatması fotosentez için önemli bir enerji kaynağıdır. LED bitki ışıkları, geleneksel ek ışıkların sahip olmadığı çok büyük avantajlara sahiptir ve dikey çiftlikler ve seralar gibi büyük ticari uygulamalarda ana veya ek ışıklar için kesinlikle ilk tercih olacaktır.
Bitkiler bu gezegendeki en karmaşık yaşam formlarından biridir. Bitkilerin ekimi son derece basit ama aynı zamanda zor ve karmaşıktır. Bitki aydınlatmasına ek olarak, birçok değişken birbirini etkiler, bu değişkenleri dengelemek, yetiştiricilerin anlaması ve ustalaşması gereken mükemmel bir sanattır. Ancak bitki aydınlatması açısından, hala dikkatle göz önünde bulundurulması gereken birçok faktör var.
İlk önce,'s güneşin spektrumunu ve spektrumun bitkiler tarafından emilmesini anlayalım. Aşağıdaki şekilde görülebileceği gibi, güneş spektrumu, mavi ve yeşil spektrumun kırmızı spektrumdan daha güçlü olduğu ve görünür ışık spektrumunun 380 ila 780 nm arasında değiştiği sürekli bir spektrumdur. Bitki büyümesi için birkaç anahtar absorpsiyon faktörü vardır ve bitki büyümesini etkileyen birkaç anahtar oksinin ışık absorpsiyon spektrumları önemli ölçüde farklıdır. Bu nedenle, LED bitki büyüme ışıklarının uygulanması basit bir konu değil, çok hedeflidir. Burada en önemli iki fotosentetik bitki büyüme elementinin kavramlarını tanıtmak gerekir.
Bitkilerin fotosentezi, fotosentez ile ilgili en önemli pigmentlerden biri olan yaprak kloroplastındaki klorofile dayanır. Yeşil bitkiler ve prokaryotik bitkiler de dahil olmak üzere fotosentez oluşturabilen tüm organizmalarda bulunur. Mavi-yeşil algler (siyanobakteriler) ve ökaryotik algler. Klorofil, ışığın enerjisini emer ve karbon dioksit ve suyu hidrokarbonlara sentezler.
Klorofil a mavi-yeşildir ve esas olarak kırmızı ışığı emer; klorofil b sarı-yeşildir ve esas olarak mavi-mor ışığı emer. Esas olarak gölge bitkilerini güneş bitkilerinden ayırt etmek için. Gölgeli bitkilerin klorofil b'nin klorofil a'ya oranı küçüktür, bu nedenle gölge bitkileri mavi ışığı güçlü bir şekilde kullanabilir ve gölgede büyümeye uyum sağlayabilir. Klorofil a ve klorofil b'nin iki güçlü absorpsiyonu vardır: 630~680 nm dalga boyuna sahip kırmızı bölge ve 400~460 nm dalga boyuna sahip mavi-mor bölge.
Karotenoidler (karotenoidler), hayvanlarda, yüksek bitkilerde, mantarlarda ve alglerde yaygın olarak sarı, turuncu-kırmızı veya kırmızı pigmentlerde bulunan önemli doğal pigmentler sınıfı için genel bir terimdir. Şimdiye kadar 600'den fazla doğal karotenoid keşfedildi. Bitki hücrelerinde üretilen karotenoidler sadece fotosentezin ilerlemesine yardımcı olmak için enerjiyi emip iletmekle kalmaz, aynı zamanda hücreleri uyarılmış tek elektron bağlı oksijen molekülleri tarafından yok edilmekten koruma işlevine de sahiptir. Karotenoidler 303~505 nm aralığındaki ışığı emer. Besinlerin rengini sağlarlar ve insan vücudunun'nin besin alımını etkilerler; alglerde, bitkilerde ve mikroorganizmalarda klorofil tarafından kaplandıkları için renkleri gösterilemez.
LED bitki ışıklarını tasarlama ve seçme sürecinde, özellikle aşağıdaki yönlerden kaçınılması gereken birkaç yanlış anlama vardır.
1. Işık dalga boyunun kırmızı ve mavi dalga boyu oranı
İki bitkinin fotosentezi için iki ana absorpsiyon bölgesi olarak, LED bitki ışıklarının yaydığı spektrum esas olarak kırmızı ışık ve mavi ışık olmalıdır. Ancak kırmızının maviye oranıyla basitçe ölçülemez. Örneğin, kırmızının maviye oranı 4:1, 6:1, 9:1 vb.'dir.
Bitki türleri çok çeşitlidir ve farklı alışkanlıklara sahiptir ve farklı büyüme aşamaları da farklı ışık odak gereksinimlerine sahiptir. Bitki büyümesi için gerekli olan spektrum, belirli bir dağılım genişliğine sahip sürekli bir spektrum olmalıdır. Çok dar bir spektruma sahip, kırmızı ve mavi olmak üzere iki spesifik dalga boyu çipinden oluşan bir ışık kaynağının kullanılması açıkça uygun değildir. Deneylerde bitkilerin sarımsı olma eğiliminde olduğu, yaprak saplarının çok hafif ve yaprak saplarının çok ince olduğu bulunmuştur. Kızılötesi kısmın fotoperiyoda etkisi, sarı-yeşil kısmın gölgeleme etkisine etkisi, yabancı ülkelerde bitkilerin farklı spektrumlara tepkisi üzerine çok sayıda çalışma yapılmıştır. mor kısım zararlılara ve hastalıklara karşı direnç, besin maddeleri vb.
Gerçek uygulamalarda, fideler genellikle yakılır veya kurur. Bu nedenle bu parametrenin tasarımı bitki türüne, büyüme ortamına ve koşullarına göre tasarlanmalıdır.
2. Sıradan beyaz ışık ve tam spektrum
Işık efekti"görülen" bitkiler tarafından insan gözünden farklıdır. Yaygın olarak kullanılan beyaz ışıklı lambalarımız, Japonya'da yaygın olarak kullanılan üç-birincil beyaz ışık tüpleri gibi güneşin' ışığının yerini alamaz. Bu spektrumların kullanılması bitkilerin büyümesi üzerinde belirli bir etkiye sahiptir, ancak etkisi LED'lerin yaptığı ışık kaynağı kadar iyi değildir. .
Önceki yıllarda yaygın olarak kullanılan üç ana renge sahip floresan tüpler için, beyaz sentezlenmesine rağmen, kırmızı, yeşil ve mavi spektrumları ayrılmıştır ve spektrumun genişliği çok dardır ve spektrumun sürekli kısmı nispeten zayıftır. Aynı zamanda, güç, LED'lere kıyasla hala nispeten büyüktür, enerji tüketiminin 1,5 ila 3 katıdır. Özellikle tesis aydınlatması için tasarlanmış tam LED spektrumu, spektrumu optimize eder. Görsel efekt hala beyaz olsa da bitki fotosentezi için gerekli olan ışığın önemli bir kısmını içerir.
3. Aydınlatma yoğunluğu parametresi PPFD
Fotosentez akı yoğunluğu (PPFD), bitkilerin ışık yoğunluğunu ölçmek için önemli bir parametredir. Işık kuantumu veya ışıma enerjisi ile ifade edilebilir. Birim zaman ve birim alan başına 400 ila 700 nm dalga boyu aralığında bitki yaprağı gövdelerine gelen ışık kuantumlarının toplam sayısını temsil eden fotosentezde ışığın etkin radyasyon akı yoğunluğunu ifade eder. Birimi μE·m-2·s-1'dir (μmol·m-2·s-1). Fotosentetik olarak aktif radyasyon (PAR), dalga boyu 400 ila 700 nm aralığında olan toplam güneş radyasyonunu ifade eder.
Işık telafi noktası olarak da adlandırılan bitkilerin ışık telafi noktası, fotosentezin solunumdan daha büyük olması için PPFD'nin bu noktadan daha yüksek olması gerektiği ve bitkilerin büyümeden önce bitki büyümesinin tüketimden daha fazla olması gerektiği anlamına gelir. Farklı bitkilerin farklı ışık kompanzasyon noktaları vardır ve 200μmol·m-2·s-1'den büyük PPFD gibi belirli bir indekse ulaştığı kabul edilemez.
Geçmişte kullanılan aydınlık ölçerin ışık yoğunluğu parlaklıktır, ancak bitki büyümesinin spektrumu, bitkiden gelen ışık kaynağının yüksekliğine, ışığın kapsamına ve ışığın yapraklardan geçip geçemeyeceğine bağlı olarak değiştiği için. , vb, fotosentez çalışırken ışık olarak kullanılır. Güçlü göstergeler yeterince doğru değildir ve PAR artık çoğunlukla kullanılmaktadır.
Genel olarak, fotosentez mekanizması pozitif bitki PPFD> tarafından başlatılabilir; 50 μmol·m-2·s-1; gölge tesisi PPFD ise sadece 20 μmol·m-2·s-1'e ihtiyaç duyar. Bu nedenle LED bitki ışığını kurarken bu referans değerine göre kurulum yapıp ayarlayabilir, uygun montaj yüksekliğini seçebilir ve ideal PPFD değeri ve yaprak yüzeyinde homojenlik elde edebilirsiniz.
4. Hafif formül
Işık formülü, temel olarak üç faktörü içeren, yakın zamanda önerilen yeni bir kavramdır: ışık kalitesi, ışık miktarı ve süresi. Işık kalitesinin bitki fotosentezi için en uygun spektrum olduğunu anlayın; ışık miktarı, uygun PPFD değeri ve homojenliğidir; süre, ışınlamanın kümülatif değeri ve gündüzün gece saatine oranıdır. Hollandalı tarımcılar, bitkilerin gündüz-gece değişimini değerlendirmek için kızılötesi ile kırmızı ışık oranını kullandıklarını keşfettiler. Kızılötesi oranı günbatımında önemli ölçüde artar ve bitkiler uykuya hızlı tepki verir. Bu süreç olmadan, tesisin bu süreci tamamlaması birkaç saat sürecektir.
Pratik uygulamalarda test yoluyla deneyim kazanmak ve en iyi kombinasyonu seçmek gerekir.
