[Zusammenfassung] Basierend auf einer großen Anzahl experimenteller Daten werden in diesem Artikel mehrere wichtige Aspekte bei der Auswahl der Lichtqualität in Pflanzenfabriken erörtert, darunter die Auswahl der Lichtquellen, die Auswirkungen von rotem, blauem und gelbem Licht sowie die Auswahl des Spektrallichts Bereichen, um Einblicke in die Lichtqualität in Pflanzenfabriken zu geben. Die Bestimmung der Matching-Strategie bietet einige praktische Lösungen, die als Referenz verwendet werden können.
Auswahl der Lichtquelle

Pflanzenfabriken verwenden im Allgemeinen LED-Leuchten. Dies liegt daran, dass LED-Leuchten die Eigenschaften einer hohen Lichtausbeute, eines geringen Energieverbrauchs, einer geringeren Wärmeentwicklung, einer langen Lebensdauer sowie einer einstellbaren Lichtintensität und eines einstellbaren Lichtspektrums aufweisen, die nicht nur den Anforderungen des Pflanzenwachstums und der effektiven Materialansammlung gerecht werden, sondern auch Energie sparen können. reduzieren die Wärmeerzeugung und die Stromkosten. LED-Wachstumslampen können weiter unterteilt werden in Einzelchip-LED-Leuchten mit breitem Spektrum für allgemeine Zwecke, pflanzenspezifische Einzelchip-LED-Leuchten mit breitem Spektrum und kombinierte LED-Leuchten mit einstellbarem Spektrum und mehreren Chips. Der Preis der beiden letztgenannten Arten von pflanzenspezifischen LED-Leuchten ist im Allgemeinen mehr als fünfmal so hoch wie der von gewöhnlichen LED-Leuchten, daher sollten je nach Verwendungszweck unterschiedliche Lichtquellen ausgewählt werden. In großen Pflanzenfabriken ändern sich die Pflanzenarten, die sie anbauen, mit der Marktnachfrage. Um die Baukosten zu senken und die Produktionseffizienz nicht wesentlich zu beeinträchtigen, empfiehlt der Autor, als Lichtquelle Breitband-LED-Chips für die Allgemeinbeleuchtung zu verwenden. Wenn in kleinen Pflanzenfabriken die Pflanzentypen relativ festgelegt sind, können Breitband-LED-Chips für anlagenspezifische oder allgemeine Beleuchtung als Beleuchtungsquelle verwendet werden, um eine hohe Produktionseffizienz und -qualität zu erzielen, ohne die Baukosten wesentlich zu erhöhen. Wenn es darum geht, die Wirkung von Licht auf das Pflanzenwachstum und die Anreicherung wirksamer Substanzen zu untersuchen, um in Zukunft die beste Lichtformel für die Massenproduktion bereitzustellen, kann eine Multi-Chip-Kombination aus LED-Leuchten mit einstellbarem Spektrum zur Veränderung eingesetzt werden Faktoren wie Lichtintensität, Spektrum und Lichtdauer werden berücksichtigt, um für jede Pflanze die beste Lichtformel zu erhalten und so die Grundlage für die Produktion im großen Maßstab zu schaffen.

Das rote und blaue Licht

Was die konkreten experimentellen Ergebnisse betrifft, gilt: Wenn der Anteil an rotem Licht (R) höher ist als der an blauem Licht (B) (Salat R:B = 6:2 und 7:3; Spinat R:B = 4: 1; Kürbissämlinge R:B = 7:3; Gurkensämlinge R:B = 7:3), das Experiment zeigte, dass der Biomassegehalt (einschließlich der Pflanzenhöhe des Luftteils, der maximalen Blattfläche, des Frischgewichts und des Trockengewichts) usw.) waren höher, aber der Stammdurchmesser und der starke Sämlingsindex der Pflanzen waren größer, wenn der blaue Lichtanteil höher war als der rote Lichtanteil. Bei biochemischen Indikatoren wirkt sich ein höherer Gehalt an rotem Licht als an blauem Licht im Allgemeinen positiv auf die Erhöhung des Gehalts an löslichem Zucker in Pflanzen aus. Für die Anreicherung von VC, löslichem Protein, Chlorophyll und Carotinoiden in Pflanzen ist es jedoch vorteilhafter, LED-Beleuchtung mit einem höheren Blaulichtanteil als Rotlicht zu verwenden, und auch der Malondialdehydgehalt ist unter diesen Lichtverhältnissen relativ niedrig.

Da die Pflanzenfabrik hauptsächlich für den Anbau von Blattgemüse oder für die industrielle Setzlingszucht genutzt wird, lässt sich aus den obigen Ergebnissen schließen, dass es unter der Prämisse der Ertragssteigerung und unter Berücksichtigung der Qualität sinnvoll ist, LED-Chips mit höherem Rot einzusetzen Lichtanteil als blaues Licht als Lichtquelle. Ein besseres Verhältnis ist R:B = 7:3. Darüber hinaus ist ein solches Verhältnis von rotem und blauem Licht grundsätzlich auf alle Arten von Blattgemüse oder Setzlingen anwendbar und es gibt keine spezifischen Anforderungen für verschiedene Pflanzen.

Auswahl der roten und blauen Wellenlänge

Bei der Photosynthese wird Lichtenergie hauptsächlich durch Chlorophyll a und Chlorophyll b absorbiert. Die folgende Abbildung zeigt die Absorptionsspektren von Chlorophyll a und Chlorophyll b, wobei die grüne Spektrallinie das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a und die blaue Spektrallinie das Absorptionsspektrum von Chlorophyll b ist. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass sowohl Chlorophyll a als auch Chlorophyll b zwei Absorptionspeaks aufweisen, einen im blauen Lichtbereich und einen im roten Lichtbereich. Die beiden Absorptionspeaks von Chlorophyll a und Chlorophyll b unterscheiden sich jedoch geringfügig. Genauer gesagt betragen die beiden Spitzenwellenlängen von Chlorophyll a 430 nm bzw. 662 nm und die beiden Spitzenwellenlängen von Chlorophyll b betragen 453 nm bzw. 642 nm. Diese vier Wellenlängenwerte ändern sich bei verschiedenen Pflanzen nicht, sodass sich die Auswahl der roten und blauen Wellenlängen in der Lichtquelle bei verschiedenen Pflanzenarten nicht ändert.

Absorptionsspektren von Chlorophyll a und Chlorophyll b

Als Lichtquelle der Pflanzenfabrik kann eine gewöhnliche LED-Beleuchtung mit breitem Spektrum verwendet werden, sofern das rote und blaue Licht die beiden Spitzenwellenlängen von Chlorophyll a und Chlorophyll b, also den Wellenlängenbereich von rotem Licht, abdecken kann beträgt im Allgemeinen 620 bis 680 nm, während der Wellenlängenbereich des blauen Lichts zwischen 400 und 480 nm liegt. Allerdings sollte der Wellenlängenbereich von rotem und blauem Licht nicht zu groß sein, da dadurch nicht nur Lichtenergie verschwendet wird, sondern auch andere Auswirkungen haben können.

Wenn als Lichtquelle der Pflanzenfabrik ein LED-Licht aus roten, gelben und blauen Chips verwendet wird, sollte die Spitzenwellenlänge des roten Lichts auf die Spitzenwellenlänge von Chlorophyll a eingestellt werden, also auf 660 nm, die Spitzenwellenlänge Die Intensität des blauen Lichts sollte auf die Spitzenwellenlänge von Chlorophyll B eingestellt werden, also auf 450 nm.

Die Rolle von gelbem und grünem Licht

Es ist angemessener, wenn das Verhältnis von rotem, grünem und blauem Licht R:G:B=6:1:3 beträgt. Was die Bestimmung der Spitzenwellenlänge des grünen Lichts betrifft, muss diese nur zwischen 530 und 550 nm liegen, da sie hauptsächlich eine regulatorische Rolle im Prozess des Pflanzenwachstums spielt.

Zusammenfassung

In diesem Artikel wird die Auswahlstrategie für die Lichtqualität in Pflanzenfabriken sowohl unter theoretischen als auch praktischen Aspekten erörtert, einschließlich der Auswahl des Wellenlängenbereichs von rotem und blauem Licht in der LED-Lichtquelle sowie der Rolle und des Verhältnisses von gelbem und grünem Licht. Im Prozess des Pflanzenwachstums sollte auch die sinnvolle Abstimmung zwischen den drei Faktoren Lichtintensität, Lichtqualität und Lichtdauer sowie deren Beziehung zu Nährstoffen, Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie der CO2-Konzentration umfassend berücksichtigt werden. Für die tatsächliche Produktion ist das Verhältnis der Wellenlängen die wichtigste Überlegung, unabhängig davon, ob Sie ein Breitspektrum-LED-Licht oder ein Multi-Chip-Kombinations-LED-Licht mit abstimmbarem Spektrum verwenden möchten, da neben der Lichtqualität auch andere Faktoren während des Betriebs in Echtzeit angepasst werden können. Daher sollte die Auswahl der Lichtqualität die wichtigste Überlegung in der Entwurfsphase von Pflanzenfabriken sein.

Autor: Yong Xu

Quelle des Artikels: Wechat-Konto über Agrartechnik (Gewächshausgartenbau)

Referenz: Yong Xu,Strategie zur Auswahl leichter Qualität in Pflanzenfabriken [J]. Agrartechnik, 2022, 42(4): 22-25.