一, de biologiske effektene av lysmiljøet på plantevekst
Den grunnleggende mekanismen for plantefotosyntese avhenger av den kombinerte påvirkningen av lyskvalitet, lysintensitet og fotoperiode. Klorofyll absorberer blått lys best mellom 400 og 500 nm og rødt lys best mellom 600 og 700 nm. Blått lys hjelper til med å åpne stomata og lage klorofyll, mens rødt lys er viktigere for lys morfogenese og blomstring. Eksperimentelle data indikerer at bruk av LED-lys med et 3:1-forhold på 660 nm rødt lys til 450 nm blått lys kan øke biomassen til hydroponisk salat med 37 % og øke vitamin C-innholdet med 22 %.
Planter starter sine fysiologiske sykluser ved å føle endringen fra dag til natt. Slik kontrollerer de sin fotoperiode. For å få blomsterknopper til å vokse, trenger kort-dagsplanter som krysantemum 12 timer med fullstendig mørke. Lange-planter som pelargonier trenger mer enn 14 timer med lys. LED-smartsystemet bruker IoT-sensorer for å endre lyssyklusen automatisk, og holder blomstringstidens unøyaktighet for innendørs planter innen ± 2 dager.
2, Analyse av de viktigste tekniske spesifikasjonene til LED-vekstlampen
1. Bruk av Spectral Engineering
Moderne LED-vekstlamper bruker multi-kombinasjonsteknologi for å spenne over hele spekteret. Orphek PR72-serien, for eksempel, har 12 660nm røde lysbrikker, 8 450nm blå lysbrikker og 4 hvite lysbrikker (6500K fargetemperatur) som utgjør et fotosyntetisk spektrum som dekker 400-700nm. Tester har vist at denne blandingen av farger kan få planter i Mos-klassen til å vokse 2,5 ganger raskere på dypt vann og redusere sjansen for algeoppblomstring med 67 %.
2. Finn den rette balansen mellom hvor sterkt lyset er og hvor dypt det kan gå.
Ved en dybde på 50 cm er PAR-verdidempningsgraden til en standard hvit LED 82 %. En profesjonell akvarie-LED kan imidlertid øke PAR-verdien per watt til 2,1 μ mol/J ved hjelp av optisk linseteknologi. Et akvarium på 120 cm × 50 cm × 50 cm kan for eksempel bruke to 80 W fullspektrum LED-lys for å få en PAR-verdi på 160 μ mol/m ²/s på bunnen, noe som er nok til at dypvannsplanter kan fotosyntetisere.
3. Håndtering av varme- og energibruk
Måten en LED slipper ut varme på har direkte innvirkning på hvor lenge lyset varer. Orphek PR72 har et dobbelt sirkulasjonssystem som bruker en aluminiumsfinne og væskekjøling for å holde brikkekrysset under 65 grader og redusere lysnedbrytningshastigheten fra 15 % per år til 3 %. Denne tilnærmingen gjør at LED varer lenger, fra 30 000 timer til 80 000 timer, og reduserer vedlikeholdsutgiftene med 72 %.
3, Hvordan bruke en LED-vekstlampe på en vitenskapelig måte
1. Teknologi for å endre fotoperioden
Grunninnstillinger: En timer kan automatisk justere mengden lys som de fleste planter trenger, som er 12 til 16 timer om dagen. For eksempel kan bruk av en 16-timers lys/8-timers mørk syklus under tomatfrøplantestadiet spare tiden det tar for frøplantene å vokse med 25 %.
Dynamisk regulering: Når planter vokser og gjør seg klare til å reprodusere, hjelper det å øke lysintensiteten på middag til 200 μ mol/m ²/s og bytte til langt rødt lys (730 nm) ved 50 μ mol/m ²/s om kvelden til å lage antocyaniner.
I dette tilfellet må sukkulente planter kutte hviletiden ned til 8 timer med lys hver dag for å unngå å vokse for mye. Planter som ser på blader kan holde 14 timer med lys for å få bladene til å se bedre ut.
2. Justering av avstand og lysstyrke på lyset
Den generelle regelen er at LED-lyset skal være 30 til 60 cm unna plantekronen. Den nøyaktige avstanden bør endres basert på kraften. En 100W LED kan nå en PPFD-verdi på 300 μ mol/m ²/s i en høyde på 50 cm, noe som er nok for de fleste planter.
Lagdelt belysning: I flerlags-plantestativ er lysene på toppen 40 cm unna plantene, lysene i midten er 60 cm unna, og lysene på bunnen er 80 cm unna. Dette sørger for at belysningen er enda mer enn 90 % av tiden.
Dynamisk justering: Flytt lampen opp eller ned med 1–2 cm hver uke etter hvert som planten vokser for å hindre at bladene brenner. Eksperimenter har vist at å holde lampen 50 cm unna salatbladene hele tiden kan få dem til å vokse med 18 %.
3. Plan for spektral tilpasning
For bladrike avlinger utgjør blått lys 40 % av spekteret i frøplantestadiet for å hjelpe røttene til å vokse. For å gjøre bladene tykkere, endre næringsvekstperioden til 30 % rødt lys, 25 % blått lys og 45 % hvitt lys.
Type blomst: I løpet av blomsterknoppdifferensieringsstadiet kan det å øke mengden rødt lys til 50 % og mengden karbondioksid til 10 μ mol/mol få krysantemum til å blomstre 7 dager tidligere.
Frukt og grønnsaker: Under fruktingsfasen brukes et 1:1-forhold på 660 nm rødt lys og 730 nm langt rødt lys for å hjelpe fruktene med å lagre mer sukker. Dette gjør at jordbær har 15 % mer løselige faste stoffer.
4, Strategi for samarbeid for å regulere miljøet
1. Holde et øye med temperatur og fuktighet
Når LED-lys er på, vil temperaturen i rommet stige med 2 til 5 grader Celsius. For å holde rommet komfortabelt, må lysene fungere med ventilasjonssystemet. For eksempel trenger tropiske planter en temperatur på 25 til 30 grader Celsius og en luftfuktighet på 60 til 80 prosent for å blomstre, mens sukkulente planter trenger en temperatur på 15 til 25 grader Celsius og en fuktighet på 40 til 60 prosent.
2. Planlegg for å tilføre næringsstoffer
System for hydroponics: Du kan fremskynde veksten av salat ved å tilsette 0,5 g/l nitrogenfosforkaliumgjødsel hver uke og bruke LED-lys.
Jorddyrking: Bruk av gjødsel med sakte-frigjøring én gang i måneden og blått lys-forbedrede LED-lys kan gjøre stilkene til grønn eføy 30 % tykkere.
3. Stoppe og kontrollere skadedyr og sykdommer
LED-lys kan stoppe infeksjoner i å vokse. Undersøkelsen viser at bruk av 450 nm blått lys i 8 timer kan redusere forekomsten av mugg med 54 %. Ved bruk av ventilasjonsanlegg kan antallet bladlus holdes under 3 % samtidig.
5, En analyse av en casestudie i bransjen
1. En bedriftsakvarieløsning
Shanghai Aquarium har et lagdelt belysningssystem. Det øverste laget bruker 200W LED-lys (PPFD 350 μ mol/m²/s) for å hjelpe flytende planter til å vokse. Mellomlaget bruker 100W LED-lys (PPFD 200 μ mol/m²/s) for å møte behovene til nedsenkede planter. Bunnlaget bruker en lyslederplate for å sende lysenergi til en dybde på 1,5 meter. Denne strategien øker anleggsdekningen til utstillingstanken fra 65 % til 92 % og reduserer årlige vedlikeholdsutgifter med 40 %.
2. Praksisen med familievertikalt jordbruk
En familie i Shenzhen bruker modulære LED-plantestativ og en mobilapp for å tilpasse spekteret og fotoperioden. På en plass på 3 kvadratmeter kan du dyrke 2 kg bladgrønnsaker hver uke, som er åtte ganger mer enn hva du ville fått med tradisjonell planting.
3. Eksempler på søknader på forskningsnivå
Det kinesiske vitenskapsakademiets institutt for botanikk har med hell dyrket alpin rhododendron inne ved hjelp av det justerbare spektrum LED-systemet. Dette førte blomstringsdatoen frem til vårfestivalen og økte plantens markedsverdi med 300 %.
