LED bitki yetiştirme lambaları nasıl seçilir ve tasarlanır?

Modern tarımın önemli bir dalı olan bitkisel fabrika kavramı oldukça popüler hale geldi. Kapalı bitkilendirme ortamında bitki aydınlatması fotosentez için önemli bir enerji kaynağıdır.LED Büyüme ışığı 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 haline gelecektir.

Bitkiler bu gezegendeki en karmaşık yaşam formlarından biridir. Bitki ekimi basit ama zor ve karmaşıktır. Büyüyen aydınlatmaya ek olarak birçok değişken birbirini etkiler; bu değişkenleri dengelemek, yetiştiricilerin anlaması ve ustalaşması gereken muhteşem bir sanattır. Ancak bitki aydınlatması açısından hâlâ dikkatle dikkate alınması gereken birçok faktör var.

Öncelikle güneşin spektrumunu ve spektrumun bitkiler tarafından emilimini 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 büyümesinde çok sayıda önemli absorpsiyon faktörü vardır ve bitki büyümesini etkileyen bazı önemli oksinlerin ışık absorpsiyon spektrumları önemli ölçüde farklıdır. Bu nedenle, uygulamanınLED büyüyen ışıkbasit bir mesele değil, çok hedefli. Burada en önemli iki fotosentetik bitki büyüme unsurunun kavramlarını tanıtmak gerekir.

Bitkilerin fotosentezi, fotosentezle ilgili en önemli pigmentlerden biri olan yaprak kloroplastındaki klorofile dayanır. Yeşil bitkiler ve prokaryotik bitkiler de dahil olmak üzere fotosentez yapabilen tüm organizmalarda bulunur. Mavi-yeşil algler (siyanobakteriler) ve ökaryotik algler. Klorofil, ışığın enerjisini emer ve karbondioksit ile suyu hidrokarbonlara sentezler.

Klorofil a mavi-yeşildir ve çoğunlukla kırmızı ışığı emer; klorofil b sarı-yeşildir ve esas olarak mavi-mor ışığı emer. Esas olarak gölge bitkilerini güneş bitkilerinden ayırmak için. Gölge bitkilerinde 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 emilimi 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 pigmentlerin bir sınıfı için genel bir terimdir. Şu ana kadar 600'den fazla doğal karotenoid keşfedildi. Bitki hücrelerinde üretilen karotenoidler, fotosenteze yardımcı olmak için enerjiyi emip aktarmakla kalmaz, aynı zamanda hücreleri uyarılmış tek elektronlu bağ oksijen molekülleri tarafından yok edilmekten koruma işlevine de sahiptir. Karotenoidlerin ışık emilimi 303~505 nm aralığını kapsar. Besinlerin rengini verir ve insan vücudunun besin alımını etkiler; alglerde, bitkilerde ve mikroorganizmalarda klorofil ile kaplı olduğundan rengi sunulamaz.

Tasarım ve seçim sürecindeLED yetiştirme ışıklarıÖzellikle aşağıdaki hususlarda kaçınılması gereken çeşitli yanlış anlamalar vardır.

1. Işık dalga boyunun kırmızı dalga boyunun mavi dalga boyuna oranı

İki bitkinin fotosentezi için iki ana absorpsiyon bölgesi olarak, yayılan spektrumLED büyüyen ışıkesas olarak kırmızı ışık ve mavi ışık olmalıdır. Ancak bu sadece kırmızının maviye oranıyla ölçülemez. Örneğin kırmızının maviye oranı 4:1, 6:1, 9:1 vb.'dir.

Farklı alışkanlıklara sahip birçok farklı bitki türü vardır ve farklı büyüme aşamalarının da farklı ışık odağı ihtiyaçları vardır. Bitki büyümesi için gereken spektrum, belirli bir dağılım genişliğine sahip sürekli bir spektrum olmalıdır. Spektrumu çok dar olan, kırmızı ve mavi olmak üzere iki spesifik dalga boyuna sahip çiplerden oluşan bir ışık kaynağının kullanılmasının kesinlikle uygun olmadığı açıktır. Yapılan deneylerde bitkilerin sarımsı renkte olduğu, yaprak saplarının çok hafif olduğu ve yaprak saplarının çok ince olduğu tespit edilmiştir. Yabancı ülkelerde bitkilerin farklı spektrumlara tepkileri üzerine, kızılötesi kısmın fotoperiyoda etkisi, sarı-yeşil kısmın gölgeleme etkisine etkisi, gölgeleme etkisi gibi çok sayıda çalışma yapılmıştır. menekşe kısmı zararlılara ve hastalıklara karşı direnç, besin maddeleri vb.

Pratik uygulamalarda fideler sıklıkla yakılır veya kurutulur. Bu nedenle bu parametrenin tasarımının bitki türüne, büyüme ortamına ve koşullarına göre tasarlanması gerekmektedir.

2. Sıradan beyaz ışık ve tam spektrum

Bitkilerin "gördüğü" ışık etkisi, insan gözünden farklıdır. Yaygın olarak kullanılan beyaz ışık lambalarımız, Japonya'da yaygın olarak kullanılan üç birincil beyaz ışık tüpleri vb. gibi güneş ışığının yerini alamaz. Bu spektrumların kullanımının bitkilerin büyümesi üzerinde belirli bir etkisi vardır, ancak etki aynı değildir. LED'lerin ürettiği ışık kaynağı kadar iyidir. .

Önceki yıllarda yaygın olarak kullanılan üç ana renkli floresan tüpler için, beyaz sentezlenmesine rağmen kırmızı, yeşil ve mavi spektrumlar ayrılır ve spektrumun genişliği çok dardır ve spektrumun sürekli kısmı nispeten zayıftır. Aynı zamanda, güç LED'lerle karşılaştırıldığında hala nispeten büyüktür; enerji tüketiminin 1,5 ila 3 katı kadardır. Bitki yetiştirme aydınlatması için özel olarak tasarlanan LED'lerin tam spektrumu, spektrumu optimize eder. Görsel efekti hala beyaz olsa da bitki fotosentezi için gerekli olan önemli ışık kısımlarını içerir.

3. Aydınlatma yoğunluğu parametresi PPFD

Fotosentez akı yoğunluğu (PPFD), bitkilerdeki ışığın yoğunluğunu ölçmek için önemli bir parametredir. Işık kuantumu veya radyant enerji ile ifade edilebilir. Fotosentezde ışığın etkili ışınım akısı yoğunluğunu ifade eder; bu, birim zaman ve birim alan başına 400 ila 700 nm dalga boyu aralığında bitki yaprak saplarına gelen toplam ışık kuantum sayısını temsil eder. BirimμE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Fotosentetik olarak aktif radyasyon (PAR), dalga boyu 400 ila 700 nm aralığında olan toplam güneş radyasyonunu ifade eder.

Işık kompanzasyon noktası olarak da adlandırılan bitkilerin ışık kompanzasyon doygunluk noktası, PPFD'nin bu noktadan daha yüksek olması gerektiği, fotosentezinin solunumdan daha fazla olabileceği ve bitkilerin büyüyebilmesi için bitkilerin büyümesinin tüketimden daha fazla olduğu anlamına gelir. Farklı bitkilerin farklı ışık dengeleme noktaları vardır ve bunun, örneğin 200'den büyük PPFD gibi belirli bir endekse ulaştığı kabul edilemez.μmol·m-2·s-1.

Geçmişte kullanılan aydınlatma ölçerin yansıttığı ışık şiddeti parlaklıktı ancak ışık kaynağının bitkiden yüksekliği, ışığın kapsama alanı ve ışığın bitkiden geçip geçemeyeceğine bağlı olarak bitki büyüme spektrumu değiştiği için yapraklar vb. fotosentez çalışırken ışık olarak kullanılır. Güçlü göstergeler yeterince kesin değildir ve artık çoğunlukla PAR kullanılmaktadır.

Genel olarak pozitif bitki PPFD> 50μmol·m-2·s-1 fotosentez mekanizmasını başlatabilir; gölge bitkisi PPFD'nin yalnızca 20'ye ihtiyacı varμmol·m-2·s-1. Bu nedenle LED bitki ışığını monte ederken bu referans değerine göre kurup ayarlayabilir, uygun montaj yüksekliğini seçebilir ve yaprak yüzeyinde ideal PPFD değerini ve homojenliği elde edebilirsiniz.

4. Hafif formül

Işık formülü, yakın zamanda önerilen ve temel olarak üç faktörü içeren yeni bir konsepttir: ışık kalitesi, ışık miktarı ve süresi. Işık kalitesinin bitki fotosentezi için en uygun spektrum olduğunu anlayın; ışık miktarı uygun PPFD değeri ve tekdüzeliktir; süre, ışınlamanın kümülatif değeri ve gündüzün geceye oranıdır. Hollandalı tarımcılar, bitkilerin gündüz ve gece değişikliklerini yargılamak için kızılötesi/kırmızı ışık oranını kullandığını keşfettiler. Kızılötesi oranı gün batımında önemli ölçüde artar ve bitkiler uykuya hızla yanıt verir. Bu işlem olmasaydı bitkilerin bu işlemi tamamlaması birkaç saat alırdı.

Pratik uygulamalarda test yoluyla deneyim biriktirmek ve en iyi kombinasyonu seçmek gerekir.