[Abstrakt] Na základě velkého množství experimentálních dat se tento článek zabývá několika důležitými otázkami výběru kvality světla v závodech na výrobu rostlinných materiálů, včetně výběru světelných zdrojů, vlivu červeného, ​​modrého a žlutého světla a výběru spektrálních rozsahů, s cílem poskytnout vhled do kvality světla v závodech na výrobu rostlinných materiálů. Stanovení strategie přizpůsobení poskytuje některá praktická řešení, která lze použít jako referenci.
Výběr světelného zdroje

V pěstebních závodech se obvykle používají LED světla. Je to proto, že LED světla se vyznačují vysokou světelnou účinností, nízkou spotřebou energie, menším zahříváním, dlouhou životností a nastavitelnou intenzitou a spektrem světla, což nejen splňuje požadavky na růst rostlin a efektivní akumulaci materiálu, ale také šetří energii, snižují tvorbu tepla a náklady na elektřinu. LED pěstební světla lze dále rozdělit na jednočipová širokospektrální LED světla pro všeobecné použití, jednočipová širokospektrální LED světla specifická pro rostliny a vícečipová kombinovaná LED světla s nastavitelným spektrem. Cena posledních dvou druhů LED světel specifických pro rostliny je obecně více než 5krát vyšší než cena běžných LED světel, proto by se měly volit různé světelné zdroje podle různých účelů. U velkých pěstebních závodů se typy rostlin, které pěstují, mění s poptávkou na trhu. Aby se snížily stavební náklady a významně se neovlivnila efektivita výroby, autor doporučuje používat pro všeobecné osvětlení jako zdroj světla širokospektrální LED čipy. Pro malé továrny na rostliny, pokud jsou typy rostlin relativně stálé, lze jako zdroj světla použít širokospektrální LED čipy pro osvětlení specifické pro danou rostlinu nebo pro celkové osvětlení, aby se dosáhlo vysoké efektivity a kvality výroby bez výrazného zvýšení stavebních nákladů. Pokud se má studovat vliv světla na růst rostlin a akumulaci účinných látek, aby se v budoucnu zajistil nejlepší světelný vzorec pro velkovýrobu, lze použít vícečipovou kombinaci LED světel s nastavitelným spektrem, která mění faktory, jako je intenzita světla, spektrum a doba svícení, a tak se dosáhne nejlepšího světelného vzorce pro každou rostlinu, a tím se vytvoří základ pro velkovýrobu.

Červené a modré světlo

Pokud jde o specifické experimentální výsledky, experiment ukázal, že pokud je obsah červeného světla (R) vyšší než obsah modrého světla (B) (hlávkový salát R:B = 6:2 a 7:3; špenát R:B = 4:1; sazenice tykví R:B = 7:3; sazenice okurek R:B = 7:3), experiment ukázal, že obsah biomasy (včetně výšky rostliny nadzemní části, maximální plochy listů, čerstvé a suché hmotnosti atd.) byl vyšší, ale průměr stonku a silný index sazenic rostlin byly větší, když byl obsah modrého světla vyšší než obsah červeného světla. Z biochemických ukazatelů je obsah červeného světla vyšší než modrého světla obecně prospěšný pro zvýšení obsahu rozpustných cukrů v rostlinách. Pro akumulaci VC, rozpustných bílkovin, chlorofylu a karotenoidů v rostlinách je však výhodnější použít LED osvětlení s vyšším obsahem modrého světla než červeného světla a obsah malondialdehydu je za těchto světelných podmínek také relativně nízký.

Vzhledem k tomu, že se závod na pěstování rostlin používá hlavně k pěstování listové zeleniny nebo k průmyslovému pěstování sazenic, lze z výše uvedených výsledků vyvodit, že za předpokladu zvýšení výnosu a s ohledem na kvalitu je vhodné použít jako zdroj světla LED čipy s vyšším obsahem červeného světla než modrého. Lepší poměr je R:B = 7:3. Navíc je tento poměr červeného a modrého světla v podstatě použitelný pro všechny druhy listové zeleniny nebo sazenic a neexistují žádné specifické požadavky pro různé rostliny.

Výběr červené a modré vlnové délky

Během fotosyntézy je světelná energie absorbována převážně chlorofylem a a chlorofylem b. Obrázek níže ukazuje absorpční spektra chlorofylu a a chlorofylu b, kde zelená spektrální čára představuje absorpční spektrum chlorofylu a a modrá spektrální čára představuje absorpční spektrum chlorofylu b. Z obrázku je patrné, že chlorofyl a i chlorofyl b mají dva absorpční píky, jeden v modré oblasti a druhý v červené oblasti. Tyto dva absorpční píky chlorofylu a a chlorofylu b se však mírně liší. Přesněji řečeno, dvě vrcholové vlnové délky chlorofylu a jsou 430 nm a 662 nm a dvě vrcholové vlnové délky chlorofylu b jsou 453 nm a 642 nm. Tyto čtyři hodnoty vlnových délek se u různých rostlin nemění, takže se výběr červené a modré vlnové délky ve světelném zdroji u různých druhů rostlin nemění.

Absorpční spektra chlorofylu a a chlorofylu b

Jako zdroj světla v továrně lze použít běžné LED osvětlení se širokým spektrem, pokud červené a modré světlo pokryje dva vrcholy vlnových délek chlorofylu a a chlorofylu b, tj. rozsah vlnových délek červeného světla je obecně 620~680 nm, zatímco rozsah vlnových délek modrého světla je od 400 do 480 nm. Rozsah vlnových délek červeného a modrého světla by však neměl být příliš široký, protože to nejen plýtvá světelnou energií, ale může mít i další negativní dopady.

Pokud se jako zdroj světla v továrně na rostliny použije LED světlo složené z červených, žlutých a modrých čipů, měla by být maximální vlnová délka červeného světla nastavena na maximální vlnovou délku chlorofylu a, tj. na 660 nm, a maximální vlnová délka modrého světla na maximální vlnovou délku chlorofylu b, tj. na 450 nm.

Úloha žlutého a zeleného světla

Je vhodnější, když poměr červeného, ​​zeleného a modrého světla je R:G:B=6:1:3. Pokud jde o stanovení vrcholové vlnové délky zeleného světla, protože hraje v procesu růstu rostlin hlavně regulační roli, stačí, aby byla mezi 530 a 550 nm.

Shrnutí

Tento článek pojednává o strategii výběru kvality světla v závodech na výrobu rostlin z teoretických i praktických hledisek, včetně výběru rozsahu vlnových délek červeného a modrého světla v LED světelném zdroji a role a poměru žlutého a zeleného světla. V procesu růstu rostlin je třeba komplexně zvážit také rozumné sladění mezi třemi faktory: intenzitou světla, kvalitou světla a délkou svícení a jejich vztahem k živinám, teplotě a vlhkosti a koncentraci CO2. Pro skutečnou výrobu, ať už plánujete použít širokospektrální nebo vícečipové kombinované LED světlo s laditelným spektrem, je poměr vlnových délek primárním hlediskem, protože kromě kvality světla lze během provozu v reálném čase upravovat i další faktory. Proto by nejdůležitějším hlediskem ve fázi návrhu závodů na výrobu rostlin měl být výběr kvality světla.

Autor: Yong Xu

Zdroj článku: WeChat účet Zemědělské inženýrské technologie (skleníkové zahradnictví)

Reference: Yong Xu,Strategie výběru kvality světla v závodech na výrobu rostlinných materiálů [J]. Zemědělská technika, 2022, 42(4): 22-25.