[Abstraktaĵo] Bazite sur granda nombro da eksperimentaj datumoj, ĉi tiu artikolo diskutas plurajn gravajn aferojn en la elekto de lumkvalito en fabrikoj, inkluzive de la elekto de lumfontoj, la efikoj de ruĝa, blua kaj flava lumo, kaj la elekto de spektraj intervaloj, por provizi komprenojn pri lumkvalito en fabrikoj. La determinado de kongruiga strategio provizas kelkajn praktikajn solvojn, kiuj povas esti uzataj kiel referenco.
Selektado de lumfonto

Plantfabrikoj ĝenerale uzas LED-lumojn. Tio estas ĉar LED-lumoj havas la karakterizaĵojn de alta lumefikeco, malalta energikonsumo, malpli da varmogenerado, longa vivdaŭro kaj alĝustigebla lumintenseco kaj spektro, kiuj povas ne nur plenumi la postulojn de plantkreskado kaj efika materiala akumulado, sed ankaŭ ŝpari energion, redukti varmogeneradon kaj elektrokostojn. LED-kresklumoj povas esti plue dividitaj en unu-blatajn larĝspektrajn LED-lumojn por ĝenerala uzo, unu-blatajn plantspecifajn larĝspektrajn LED-lumojn, kaj plurblatajn kombinitajn alĝustigeblajn spektrajn LED-lumojn. La prezo de ĉi-lastaj du specoj de plantspecifaj LED-lumoj estas ĝenerale pli ol 5-obla ol tiu de ordinaraj LED-lumoj, do malsamaj lumfontoj devas esti elektitaj laŭ malsamaj celoj. Por grandaj plantfabrikoj, la specoj de plantoj, kiujn ili kultivas, ŝanĝiĝas laŭ la merkata postulo. Por redukti konstrukostojn kaj ne signife influi produktadan efikecon, la aŭtoro rekomendas uzi larĝspektrajn LED-icojn por ĝenerala lumigado kiel la lumfonton. Por malgrandaj fabrikoj, se la specoj de plantoj estas relative fiksitaj, por atingi altan produktadan efikecon kaj kvaliton sen signife pliigi la konstrukostojn, larĝspektraj LED-ĉipoj por plant-specifa aŭ ĝenerala lumigado povas esti uzataj kiel lumfonto. Se temas pri studi la efikon de lumo sur plantkreskon kaj amasiĝon de efikaj substancoj, por provizi la plej bonan lumformulon por grandskala produktado en la estonteco, plurĉipa kombinaĵo de alĝustigeblaj spektraj LED-lumoj povas esti uzata por ŝanĝi faktorojn kiel lumintenseco, spektro kaj lumtempo por akiri la plej bonan lumformulon por ĉiu planto, tiel provizante la bazon por grandskala produktado.

La ruĝa kaj blua lumo

Koncerne la specifajn eksperimentajn rezultojn, kiam la enhavo de ruĝa lumo (R) estas pli alta ol tiu de blua lumo (B) (laktuko R:B = 6:2 kaj 7:3; spinaco R:B = 4:1; kukurbplantidoj R:B = 7:3; kukumpplantidoj R:B = 7:3), la eksperimento montris, ke la biomasenhavo (inkluzive de la plantalteco de la aera parto, la maksimuma foliareo, freŝa pezo kaj seka pezo, ktp.) estis pli alta, sed la diametro de la tigo kaj la forta plantidindekso de la plantoj estis pli grandaj kiam la enhavo de blua lumo estis pli alta ol tiu de ruĝa lumo. Por biokemiaj indikiloj, la enhavo de ruĝa lumo pli alta ol tiu de blua lumo ĝenerale utilas por pliigi la enhavon de solvebla sukero en plantoj. Tamen, por la akumuliĝo de VC, solvebla proteino, klorofilo kaj karotenoidoj en plantoj, estas pli avantaĝe uzi LED-lumigon kun pli alta enhavo de blua lumo ol ruĝa lumo, kaj la enhavo de malondialdehido ankaŭ estas relative malalta sub ĉi tiu lumkondiĉo.

Ĉar la plantfabriko estas ĉefe uzata por kultivi foliajn legomojn aŭ por industria plantidkultivado, oni povas konkludi el la supre menciitaj rezultoj, ke sub la premiso de pliigo de la rikolto kaj konsiderante la kvaliton, taŭgas uzi LED-blatojn kun pli alta ruĝa lumenhavo ol blua lumo kiel lumfonton. Pli bona proporcio estas R:B = 7:3. Krome, tia proporcio de ruĝa kaj blua lumo estas baze aplikebla al ĉiaj foliaj legomoj aŭ plantidoj, kaj ne ekzistas specifaj postuloj por malsamaj plantoj.

Ruĝa kaj blua ondolongoselektado

Dum fotosintezo, lumenergio estas ĉefe sorbita tra klorofilo a kaj klorofilo b. La suba figuro montras la sorbajn spektrojn de klorofilo a kaj klorofilo b, kie la verda spektra linio estas la sorba spektro de klorofilo a, kaj la blua spektra linio estas la sorba spektro de klorofilo b. Oni povas vidi el la figuro, ke kaj klorofilo a kaj klorofilo b havas du sorbajn pintojn, unu en la blua lumregiono kaj la alia en la ruĝa lumregiono. Sed la 2 sorbaj pintoj de klorofilo a kaj klorofilo b estas iomete malsamaj. Pli precize, la du pintaj ondolongoj de klorofilo a estas 430 nm kaj 662 nm, respektive, kaj la du pintaj ondolongoj de klorofilo b estas 453 nm kaj 642 nm, respektive. Ĉi tiuj kvar ondolongvaloroj ne ŝanĝiĝos kun malsamaj plantoj, do la elekto de ruĝaj kaj bluaj ondolongoj en la lumfonto ne ŝanĝiĝos kun malsamaj plantspecioj.

Sorbaj spektroj de klorofilo a kaj klorofilo b

Ordinara LED-lumigilo kun larĝa spektro povas esti uzata kiel lumfonto de la fabriko, kondiĉe ke la ruĝa kaj blua lumo povas kovri la du pintajn ondolongojn de klorofilo a kaj klorofilo b, tio estas, la ondolonga gamo de ruĝa lumo estas ĝenerale 620~680 nm, dum la blua lumo havas ondolongajn gamojn de 400 ĝis 480 nm. Tamen, la ondolonga gamo de ruĝa kaj blua lumo ne devus esti tro larĝa, ĉar ĝi ne nur malŝparas lumenergion, sed ankaŭ povas havi aliajn efikojn.

Se LED-lumo konsistanta el ruĝaj, flavaj kaj bluaj ĉipoj estas uzata kiel la lumfonto de la fabriko, la pinta ondolongo de ruĝa lumo devus esti agordita al la pinta ondolongo de klorofilo a, tio estas, je 660 nm, la pinta ondolongo de blua lumo devus esti agordita al la pinta ondolongo de klorofilo b, tio estas, je 450 nm.

La rolo de flava kaj verda lumo

Estas pli konvene kiam la proporcio de ruĝa, verda kaj blua lumo estas R:G:B=6:1:3. Koncerne la determinadon de la ondolongo de la pinto de verda lumo, ĉar ĝi ĉefe ludas reguligan rolon en la procezo de plantkresko, ĝi nur bezonas esti inter 530 kaj 550 nm.

Resumo

Ĉi tiu artikolo diskutas la elektostrategion de lumkvalito en fabrikoj el kaj teoriaj kaj praktikaj aspektoj, inkluzive de la elekto de la ondolonga gamo de ruĝa kaj blua lumo en la LED-lumfonto kaj la rolo kaj proporcio de flava kaj verda lumo. En la procezo de plantkreskado, la racia kongruigo inter la tri faktoroj de lumintenseco, lumkvalito kaj lumtempo, kaj ilia rilato kun nutraĵoj, temperaturo kaj humideco, kaj CO2-koncentriĝo ankaŭ devus esti amplekse konsiderata. Por fakta produktado, ĉu vi planas uzi larĝspektran aŭ plurĉipan kombinitan agordeblan spektran LED-lumon, la proporcio de ondolongoj estas la ĉefa konsidero, ĉar krom la lumkvalito, aliaj faktoroj povas esti agorditaj en reala tempo dum funkciado. Tial, la plej grava konsidero en la projekta stadio de fabrikoj devus esti la elekto de lumkvalito.

Aŭtoro: Yong Xu

Fonto de la artikolo: WeChat-konto pri Agrikultura Inĝenieristika Teknologio (forceja hortikulturo)

Referenco: Yong Xu,Strategio por elekti lumkvaliton en fabrikejoj [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022, 42(4): 22-25.