Жарықдиодты шамдарды қалай таңдауға және жобалауға болады?

Заманауи ауыл шаруашылығының маңызды саласы ретінде зауыттық фабрикалар тұжырымдамасы өте танымал болды. Жабық отырғызу жағдайында өсімдіктерді жарықтандыру фотосинтез үшін маңызды энергия көзі болып табылады.Жарық диодты өсу шамы Дәстүрлі қосымша шамдар жоқ, және үлкен коммерциялық қосымшаларда, мысалы, тік фермалар мен жылыжайлар сияқты негізгі немесе қосымша шамдар үшін алғашқы таңдауға ие болады.

Өсімдіктер - бұл планетадағы ең күрделі тіршілік формаларының бірі. Өсімдіктерді отырғызу қарапайым, бірақ қиын және күрделі. Өсіп келе жатқан жарықтандырудан басқа, көптеген айнымалылар бір-біріне әсер етеді, бұл айнымалыларды теңестіру - өсірушілер түсінуі және меңгеруі керек тамаша өнер. Бірақ зауытты жарықтандыру тұрғысынан әлі де мұқият ескеру қажет көптеген факторлар бар.

Алдымен күннің спектрін және өсімдіктердің спектрді сіңіруін түсінейік. Төмендегі суреттен көрініп тұрғандай, күн спектрі үздіксіз спектр болып табылады, онда көк және жасыл спектр қызыл спектрден күштірек, ал көрінетін жарық спектрі 380-ден 780 нм-ге дейін болады. Өсімдіктердің өсуінде бірнеше негізгі сіңіру факторлары бар және өсімдіктердің өсуіне әсер ететін бірнеше негізгі ауксиндердің жарықты сіңіру спектрлері айтарлықтай ерекшеленеді. Сондықтан, қолдануЖарық диодты өсу шамыжай мәселе емес, өте мақсатты. Мұнда өсімдіктердің өсуінің фотосинтетикалық маңызды екі элементі туралы түсініктерді енгізу қажет.

Өсімдіктердің фотосинтезі жапырақ хлоропластындағы хлорофиллге сүйенеді, ол фотосинтезге қатысты ең маңызды пигменттердің бірі болып табылады. Ол фотосинтез жасай алатын барлық организмдерде, соның ішінде жасыл өсімдіктерде және прокариоттық өсімдіктерде бар. Көк-жасыл балдырлар (цианобактериялар) және эукариоттық балдырлар. Хлорофилл жарық энергиясын жұтып, көмірқышқыл газы мен суды көмірсутектерге синтездейді.

Хлорофилл а көк-жасыл және негізінен қызыл жарықты сіңіреді; хлорофилл b сары-жасыл және негізінен көк-күлгін сәулелерді сіңіреді. Негізінен көлеңке өсімдіктерін күн өсімдіктерінен ажырату. Көлеңке өсімдіктеріндегі хлорофилл b-ның хлорофилл а қатынасы аз, сондықтан көлеңке өсімдіктері көк жарықты қатты пайдаланып, көлеңкеде өсуге бейімделеді. Хлорофилл а және хлорофилл b екі күшті жұтылуы бар: толқын ұзындығы 630~680 нм қызыл аймақ және толқын ұзындығы 400~460 нм көк-күлгін аймақ.

Каротиноидтар (каротиноидтар) – жануарларда, жоғары сатыдағы өсімдіктерде, саңырауқұлақтарда және балдырларда әдетте сары, қызғылт сары-қызыл немесе қызыл пигменттерде кездесетін маңызды табиғи пигменттер класының жалпы термині. Осы уақытқа дейін 600-ден астам табиғи каротиноидтар табылды. Өсімдік жасушаларында өндірілетін каротиноидтар фотосинтезге көмектесу үшін энергияны жұтып, тасымалдап қана қоймайды, сонымен қатар жасушаларды қозған бір электронды байланыс оттегі молекулалары арқылы жойылудан қорғау функциясына ие. Каротиноидтардың жарық сіңіруі 303~505 нм диапазонын қамтиды. Ол тағамның түсін қамтамасыз етеді және адам ағзасының тағамды қабылдауына әсер етеді; балдырларда, өсімдіктерде және микроорганизмдерде оның түсін көрсету мүмкін емес, өйткені ол хлорофиллмен жабылған.

Жобалау және таңдау процесіндежарықдиодты шамдар, негізінен келесі аспектілерде аулақ болу керек бірнеше түсінбеушілік бар.

1. Жарық толқын ұзындығының қызыл мен көк толқын ұзындығының қатынасы

Екі өсімдіктің фотосинтезі үшін екі негізгі сіңіру аймағы ретінде шығарылатын спектрЖарық диодты өсу шамынегізінен қызыл жарық және көк жарық болуы керек. Бірақ оны қызыл мен көктің қатынасымен ғана өлшеу мүмкін емес. Мысалы, қызыл мен көктің қатынасы 4:1, 6:1, 9:1 және т.б.

Әртүрлі әдеттері бар көптеген әртүрлі өсімдік түрлері бар және әртүрлі өсу кезеңдерінде жарыққа назар аударудың әртүрлі қажеттіліктері бар. Өсімдіктердің өсуіне қажетті спектр белгілі бір таралу ені бар үздіксіз спектр болуы керек. Өте тар спектрлі қызыл және көк түсті екі нақты толқын ұзындығы микросхемаларынан жасалған жарық көзін пайдалану орынсыз екені анық. Тәжірибе барысында өсімдіктердің сарғыш, жапырақ сабағы өте ақшыл, жапырақ сабағы өте жұқа болатыны анықталды. Инфрақызыл бөліктің фотопериодқа әсері, сары-жасыл бөліктің көлеңкелеу әсеріне әсері, көлеңкелеу әсеріне әсері сияқты шет елдерде өсімдіктердің әртүрлі спектрлерге реакциясы туралы көптеген зерттеулер жүргізілді. зиянкестер мен ауруларға төзімділік бойынша күлгін бөлігі, қоректік заттар және т.б.

Практикалық қолданбаларда көшеттер жиі күйіп кетеді немесе қурап қалады. Сондықтан бұл параметрдің дизайны өсімдік түріне, өсу ортасына және жағдайларына сәйкес жобалануы керек.

2. Қарапайым ақ жарық және толық спектр

Өсімдіктер «көретін» жарық әсері адамның көзінен ерекшеленеді. Біздің жиі қолданылатын ақ жарық шамдары күн сәулесін алмастыра алмайды, мысалы, Жапонияда кеңінен қолданылатын үш негізгі ақ жарық түтіктері және т.б. Бұл спектрлерді пайдалану өсімдіктердің өсуіне белгілі бір әсер етеді, бірақ әсері жоқ. жарық диодтары арқылы жасалған жарық көзі сияқты жақсы. .

Алдыңғы жылдары жиі қолданылатын үш негізгі түсі бар флуоресцентті түтіктер үшін, ақ синтезделгенімен, қызыл, жасыл және көк спектрлер бөлінеді, ал спектрдің ені өте тар, спектрдің үздіксіз бөлігі салыстырмалы түрде әлсіз. Сонымен қатар, қуат диодты шамдармен салыстырғанда әлі де салыстырмалы түрде үлкен, энергияны тұтынудан 1,5-тен 3 есеге дейін. Өсімдіктерді жарықтандыру үшін арнайы жасалған жарық диодтарының толық спектрі спектрді оңтайландырады. Көрнекі әсер әлі ақ болса да, ол өсімдік фотосинтезі үшін қажетті маңызды жарық бөліктерін қамтиды.

3. Жарықтандыру қарқындылығының параметрі PPFD

Фотосинтез ағынының тығыздығы (PPFD) өсімдіктердегі жарықтың қарқындылығын өлшеудің маңызды параметрі болып табылады. Оны жарық кванттарымен де, сәулелену энергиясымен де көрсетуге болады. Ол фотосинтездегі жарықтың тиімді сәулелену ағынының тығыздығына жатады, ол уақыт бірлігі мен аудан бірлігіне толқын ұзындығы 400-ден 700 нм-ге дейінгі диапазондағы өсімдік жапырақ сабақтарына түсетін жарық кванттарының жалпы санын білдіреді. Бірлік - бұлμE·м-2·s-1 (μмоль·м-2·s-1). Фотосинтетикалық белсенді сәулелену (PAR) толқын ұзындығы 400-ден 700 нм-ге дейінгі диапазондағы жалпы күн радиациясын білдіреді.

Өсімдіктердің жарық компенсациясының қанығу нүктесі, сондай-ақ жарық компенсация нүктесі деп аталады, бұл PPFD осы нүктеден жоғары болуы керек екенін білдіреді, оның фотосинтезі тыныс алудан жоғары болуы мүмкін және өсімдіктердің өсуі өсімдіктер өскенге дейін тұтынудан көп болады. Әртүрлі өсімдіктерде әртүрлі жарық компенсация нүктелері бар және оны жай ғана белгілі бір индекске жету деп санауға болмайды, мысалы, PPFD 200-ден жоғарыμмоль·м-2·s-1.

Бұрын қолданылған жарықтандыру өлшегіші көрсететін жарық интенсивтілігі жарықтық болып табылады, бірақ өсімдіктің өсу спектрі өсімдіктен келетін жарық көзінің биіктігіне, жарықтың қамтуына және жарықтың жарық сәулесі арқылы өтуіне байланысты өзгеретіндіктен. жапырақтары және т.б., фотосинтезді зерттегенде жарық ретінде пайдаланылады. Күшті көрсеткіштер жеткілікті дәл емес, ал қазір PAR жиі қолданылады.

Жалпы, оң зауыт PPFD> 50μмоль·м-2·s-1 фотосинтез механизмін іске қоса алады; ал көлеңке зауыты PPFD тек 20 қажетμмоль·м-2·s-1. Сондықтан, жарықдиодты зауыт шамын орнатқанда, оны осы анықтамалық мәнге сәйкес орнатуға және орнатуға, сәйкес орнату биіктігін таңдауға және жапырақ бетіндегі тамаша PPFD мәні мен біркелкілігіне қол жеткізуге болады.

4. Жарық формуласы

Жарық формуласы – жақында ұсынылған жаңа тұжырымдама, ол негізінен үш факторды қамтиды: жарық сапасы, жарық мөлшері және ұзақтығы. Жарық сапасы өсімдіктердің фотосинтезі үшін ең қолайлы спектр екенін түсініңіз; жарық мөлшері - сәйкес PPFD мәні және біркелкілігі; ұзақтығы – сәулеленудің жиынтық мәні және күн мен түн уақытының арақатынасы. Голландиялық ауылшаруашылық мамандары өсімдіктердің күн мен түннің өзгеруін бағалау үшін инфрақызыл мен қызыл жарықтың арақатынасын пайдаланатынын анықтады. Инфрақызыл қатынас күн батқанда айтарлықтай артады, ал өсімдіктер ұйқыға тез жауап береді. Бұл процесс болмаса, өсімдіктерге бұл процесті аяқтау үшін бірнеше сағат қажет болады.

Практикалық қолданбаларда тестілеу арқылы тәжірибе жинақтау және ең жақсы комбинацияны таңдау қажет.