כענף חשוב של החקלאות המודרנית, הרעיון של מפעלי צמחים הפך פופולרי מאוד. בסביבת השתילה המקורה, תאורת הצמח היא מקור אנרגיה חיוני לפוטוסינתזה. נורות צמח LED יש יתרונות מכריע כי אורות משלימים מסורתיים אין, ובוודאי יהפוך הבחירה הראשונה עבור אורות ראשיים או משלימים ביישומים מסחריים גדולים כגון חוות אנכיות וחממות.
צמחים הם אחת מצורות החיים המורכבות ביותר על פני כדור הארץ. שתילת צמחים היא פשוטה ביותר, אך גם קשה ומורכבת. בנוסף לתאורה צמחית, משתנים רבים משפיעים זה על זה, איזון משתנים אלה היא אמנות מעולה כי המגדלים צריכים להבין ולשלוט. אבל במונחים של תאורה צמחית, יש עדיין גורמים רבים שיש לשקול בזהירות.
ראשית, בואו נבין את ספקטרום השמש ואת ספיגת הספקטרום על ידי צמחים. כפי שניתן לראות מהדמות למטה, הספקטרום הסולארי הוא ספקטרום רציף, שבו הספקטרום הכחול והירוק חזקים יותר מהספקטרום האדום, וספקטרום האור הנראה נע בין 380 ל -780 ננומטר. ישנם מספר גורמי ספיגה מרכזיים לצמיחת הצמח, ואת ספקטרום ספיגת האור של מספר עזרים מרכזיים המשפיעים על צמיחת הצמח שונים באופן משמעותי. לכן, היישום של נורות צמיחה צמח LED הוא לא עניין פשוט, אבל ממוקד מאוד. כאן יש צורך להציג את המושגים של שני אלמנטים הצמיחה הצמח הפוטוסינתטי החשוב ביותר.
הפוטוסינתזה של צמחים מסתמכת על כלורופיל בכלורופלסט עלים, שהוא אחד הפיגמנטים החשובים ביותר הקשורים לפוטוסינתזה. הוא קיים בכל האורגניזמים שיכולים ליצור פוטוסינתזה, כולל צמחים ירוקים וצמחים פרוקריוטים. אצות כחולות-ירוקות (ציאנובקטריה) ואצות אאוקריוטיות. כלורופיל סופג את אנרגיית האור וסינתזה של פחמן דו חמצני ומים לפחמימנים.
כלורופיל a הוא כחול-ירוק וסופג בעיקר אור אדום; כלורופיל b הוא צהוב-ירוק וסופג בעיקר אור כחול-סגול. בעיקר כדי להבחין בין צמחי צל לבין צמחי שמש. היחס בין כלורופיל b לכלורופיל של צמחי צל הוא קטן, כך שצמחי צל יכולים להשתמש באור כחול בחוזקה ולהסתגל לגידול בצל. ישנן שתי ספיגות חזקות של כלורופיל a וכלורופיל b: האזור האדום עם אורך גל של 630 ~ 680 ננומטר, והאזור הכחול-סגול עם אורך גל של 400 ~ 460 ננומטר.
קרוטנואידים (קרוטנואידים) הם מונח כללי עבור סוג של פיגמנטים טבעיים חשובים, אשר נמצאים בדרך כלל פיגמנטים צהובים, כתום אדום או אדום בבעלי חיים, צמחים גבוהים יותר, פטריות, אצות. עד כה התגלו יותר מ-600 קרוטנואידים טבעיים. הקרוטנואידים המיוצרים בתאי הצמח לא רק סופגים ומעבירים אנרגיה כדי לעזור להתקדמות הפוטוסינתזה, אלא גם יש להם את הפונקציה של הגנה על תאים מפני השמדה על ידי מולקולות חמצן קשר אלקטרון יחיד נרגש. קרוטנואידים סופגים אור בטווח של 303 ~ 505 ננומטר. הם מספקים את צבע המזון ומשפיעים על צריכת המזון של גוף האדם; באצות, צמחים ומיקרואורגניזמים, צבעם לא יכול להיות מוצג בגלל היותו מכוסה על ידי כלורופיל.
בתהליך העיצוב והבחירה של נורות צמח LED, יש כמה אי הבנות שיש להימנע מהן, בעיקר בהיבטים הבאים.
1.יחס אורך גל אדום וכחול של אורך גל אור
כמו שני אזורי הקליטה העיקריים עבור פוטוסינתזה של שני צמחים, הספקטרום הנפלט על ידי אורות צמח LED צריך להיות בעיקר אור אדום ואור כחול. אבל זה לא יכול להימדד פשוט על ידי היחס בין אדום לכחול. לדוגמה, היחס בין אדום לכחול הוא 4:1, 6:1, 9:1 וכן הלאה.
מיני צמחים הם מגוונים מאוד ויש להם הרגלים שונים, ושלבי גדילה שונים יש גם צרכים שונים מיקוד אור. הספקטרום הנדרש לצמיחת צמחים צריך להיות ספקטרום רציף עם רוחב הפצה מסוים. ברור שזה לא הולם להשתמש במקור אור עשוי משני שבבי אורך גל ספציפיים של אדום וכחול עם ספקטרום צר מאוד. בניסויים, נמצא כי צמחים נוטים להיות צהבהבים, גבעולי העלים קלים מאוד, וגבעולי העלים דקים מאוד. היו מספר רב של מחקרים על התגובה של צמחים לספקטרום שונה במדינות זרות, כגון ההשפעה של חלק אינפרא אדום על photoperiod, ההשפעה של החלק הצהוב-ירוק על אפקט הצללה, ואת ההשפעה של החלק הסגול על ההתנגדות מזיקים ומחלות, חומרים מזינים וכן הלאה.
ביישומים בפועל, שתילים נשרפים לעתים קרובות או קמו. לכן, העיצוב של פרמטר זה חייב להיות מתוכנן על פי מיני הצמח, סביבת הצמיחה והתנאים.
2. אור לבן רגיל וספקטאורטרום מלא
אפקט האור "נראה" על ידי צמחים שונה מהעין האנושית. מנורות האור הלבן הנפוצות שלנו אינן יכולות להחליף את אור השמש, כגון צינורות האור הלבן השלושה העיקריים הנמצאים בשימוש נרחב ביפן. השימוש בספקטרום זה יש השפעה מסוימת על הצמיחה של צמחים, אבל ההשפעה אינה טובה כמו מקור האור שנעשו על ידי נוריות. .
עבור צינורות פלואורסצנטיים עם שלושה צבעים עיקריים נפוץ בשנים קודמות, אם כי לבן מסונתז, ספקטרום אדום, ירוק וכחול מופרדים, ורוחב הספקטרום הוא צר מאוד, ואת החלק הרציף של הספקטרום הוא חלש יחסית. יחד עם זאת, הכוח עדיין גדול יחסית נורות LED, 1.5 עד 3 פעמים את צריכת האנרגיה. הספקטרום המלא של נוריות LED שתוכננו במיוחד לתאורה צמחית מייעל את הספקטרום. למרות שהאפקט החזותי עדיין לבן, הוא מכיל את החלק החשוב של האור הנדרש לפוטוסינתזה של הצמח.
3. פרמטר עוצמת תאורה PPFD
צפיפות שטף הפוטוסינתזה (PPFD) היא פרמטר חשוב למדידת עוצמת האור של הצמחים. זה יכול לבוא לידי ביטוי או על ידי quanta אור או על ידי אנרגיה קורנת. הוא מתייחס לצפיפות שטף הקרינה היעילה של האור בפוטוסינתזה, המייצגת את המספר הכולל של תקרית קוואנטה קלה על גבעולי עלה צמחי בטווח אורך הגל של 400 עד 700 ננומטר ליחידת זמן ואזור יחידה. היחידה שלו היא μE m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). הקרינה הפעילה הפוטוסינתזה (PAR) מתייחסת לקרינה הסולארית הכוללת עם אורך גל בטווח של 400 עד 700 ננומטר.
נקודת פיצוי האור של צמחים, המכונה גם נקודת פיצוי אור, פירושה כי PPFD צריך להיות גבוה יותר מאשר נקודה זו עבור פוטוסינתזה להיות גדול יותר מאשר נשימה, וצמיחת הצמח גדול יותר מאשר הצריכה לפני צמחים יכולים לגדול. לצמחים שונים יש נקודות פיצוי אור שונות, ולא ניתן להתייחס אליהן פשוט כהגעה למדד מסוים, כגון PPFD הגדול מ-200μmol·m-2·s-1.
עוצמת האור של מד ההוארה המשמש בעבר היא הבהירות, אך מכיוון שספקטרום צמיחת הצמח משתנה בשל גובה מקור האור מהצמח, כיסוי האור והאם האור יכול לעבור דרך העלים וכו ', הוא משמש כאור בעת לימוד הפוטוסינתזה. אינדיקטורים חזקים אינם מדויקים מספיק, ו- PAR משמש כעת בעיקר.
בדרך כלל, מנגנון הפוטוסינתזה יכול להיות יזם על ידי PPFD המפעל החיובי> 50 μmol·m-2·s-1; בעוד שצמח הצללים PPFD זקוק רק ל-20 מיקרומול-2·s-1. לכן, בעת התקנת נורית צמח LED, אתה יכול להתקין ולהגדיר אותו לפי ערך הפניה זה, לבחור את גובה ההתקנה המתאים, ולהשיג את הערך ואחידות PPFD האידיאלי על משטח העלה.
4. נוסחת אור
נוסחת אור היא מושג חדש שהוצע לאחרונה, הכולל בעיקר שלושה גורמים: איכות האור, כמות האור ומשך הזמן. כל שעליך לעשות הוא להבין כי איכות האור היא הספקטרום המתאים ביותר פוטוסינתזה הצמח; כמות אור היא הערך ואחידות PPFD המתאימים; משך הזמן הוא הערך המצטבר של הקרנה והיחס בין היום ללילה. חקלאים הולנדים גילו כי צמחים משתמשים ביחס בין אינפרא אדום לאור אדום כדי לשפוט את השינוי הלילי. יחס האינפרא אדום עולה באופן משמעותי בשקיעה, וצמחים מגיבים במהירות לשינה. ללא תהליך זה, זה ייקח כמה שעות עבור המפעל כדי להשלים את התהליך הזה.
ביישומים מעשיים, יש צורך לצבור ניסיון באמצעות בדיקה ולבחור את השילוב הטוב ביותר.
