Als wichtiger Zweig der modernen Landwirtschaft ist das Konzept der Pflanzenfabriken sehr populär geworden. In der Pflanzumgebung in Innenräumen ist die Pflanzenbeleuchtung eine wesentliche Energiequelle für die Photosynthese. LED-Pflanzenleuchten haben überwältigende Vorteile, die herkömmliche Zusatzleuchten nicht haben, und werden mit Sicherheit die erste Wahl für Haupt- oder Zusatzleuchten in großen kommerziellen Anwendungen wie vertikalen Farmen und Gewächshäusern werden.
Pflanzen sind eine der komplexesten Lebensformen auf diesem Planeten. Das Pflanzen von Pflanzen ist äußerst einfach, aber auch schwierig und aufwendig. Neben der Pflanzenbeleuchtung beeinflussen sich viele Variablen gegenseitig, das Ausbalancieren dieser Variablen ist eine hervorragende Kunst, die Züchter verstehen und beherrschen müssen. Aber in Bezug auf die Pflanzenbeleuchtung gibt es noch viele Faktoren, die sorgfältig bedacht werden müssen.
Lassen Sie's zunächst das Spektrum der Sonne und die Absorption des Spektrums durch Pflanzen verstehen. Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich ist, ist das Sonnenspektrum ein kontinuierliches Spektrum, in dem das blaue und das grüne Spektrum stärker als das rote Spektrum sind und das sichtbare Lichtspektrum von 380 bis 780 nm reicht. Es gibt mehrere wichtige Absorptionsfaktoren für das Pflanzenwachstum, und die Lichtabsorptionsspektren mehrerer wichtiger Auxine, die das Pflanzenwachstum beeinflussen, unterscheiden sich erheblich. Daher ist die Anwendung von LED-Pflanzenwachstumsleuchten keine einfache Sache, sondern sehr gezielt. Hier ist es notwendig, die Konzepte der beiden wichtigsten photosynthetischen Pflanzenwachstumselemente vorzustellen.
Die Photosynthese von Pflanzen beruht auf Chlorophyll in Blattchloroplasten, einem der wichtigsten Pigmente im Zusammenhang mit der Photosynthese. Es kommt in allen Organismen vor, die Photosynthese betreiben können, einschließlich grüner Pflanzen und prokaryotischer Pflanzen. Blaualgen (Cyanobakterien) und eukaryontische Algen. Chlorophyll absorbiert die Energie des Lichts und synthetisiert Kohlendioxid und Wasser zu Kohlenwasserstoffen.
Chlorophyll a ist blaugrün und absorbiert hauptsächlich rotes Licht; Chlorophyll b ist gelbgrün und absorbiert hauptsächlich blauviolettes Licht. Hauptsächlich um Schattenpflanzen von Sonnenpflanzen zu unterscheiden. Das Verhältnis von Chlorophyll b zu Chlorophyll a bei Schattenpflanzen ist klein, daher können Schattenpflanzen blaues Licht stark nutzen und sich an das Wachstum im Schatten anpassen. Es gibt zwei starke Absorptionen von Chlorophyll a und Chlorophyll b: den roten Bereich mit einer Wellenlänge von 630~680 nm und den blau-violetten Bereich mit einer Wellenlänge von 400~460 nm.
Carotinoide (Carotinoide) sind ein Sammelbegriff für eine Klasse wichtiger natürlicher Pigmente, die bei Tieren, höheren Pflanzen, Pilzen und Algen häufig in gelben, orangeroten oder roten Pigmenten vorkommen. Bisher wurden mehr als 600 natürliche Carotinoide entdeckt. Die in Pflanzenzellen produzierten Carotinoide absorbieren und übertragen nicht nur Energie, um den Fortschritt der Photosynthese zu unterstützen, sondern haben auch die Funktion, Zellen vor der Zerstörung durch angeregte Sauerstoffmoleküle mit Einzelelektronenbindung zu schützen. Carotinoide absorbieren Licht im Bereich von 303~505 nm. Sie liefern die Farbe der Nahrung und beeinflussen die Nahrungsaufnahme des menschlichen Körpers; bei Algen, Pflanzen und Mikroorganismen kann deren Farbe aufgrund der Chlorophyll-Bedeckung nicht dargestellt werden.
Bei der Planung und Auswahl von LED-Pflanzenleuchten gibt es mehrere Missverständnisse, die vor allem in den folgenden Aspekten vermieden werden müssen.
1.Rotes und blaues Wellenlängenverhältnis der Lichtwellenlänge
Als die beiden Hauptabsorptionsbereiche für die Photosynthese zweier Pflanzen sollte das von LED-Pflanzenlichtern emittierte Spektrum hauptsächlich rotes Licht und blaues Licht sein. Aber es kann nicht einfach durch das Verhältnis von Rot zu Blau gemessen werden. Das Verhältnis von Rot zu Blau beträgt beispielsweise 4:1, 6:1, 9:1 usw.
Pflanzenarten sind sehr vielfältig und haben unterschiedliche Gewohnheiten, und unterschiedliche Wachstumsstadien haben auch unterschiedliche Lichtfokusbedürfnisse. Das für das Pflanzenwachstum erforderliche Spektrum sollte ein kontinuierliches Spektrum mit einer gewissen Verteilungsbreite sein. Es ist offensichtlich ungeeignet, eine Lichtquelle zu verwenden, die aus zwei spezifischen Wellenlängen-Chips von Rot und Blau mit einem sehr schmalen Spektrum besteht. In Experimenten wurde festgestellt, dass Pflanzen eher gelblich sind, die Blattstiele sehr hell und die Blattstiele sehr dünn sind. Es gibt eine Vielzahl von Studien zur Reaktion von Pflanzen auf verschiedene Spektren im Ausland, wie z lila Teil auf die Resistenz gegen Schädlinge und Krankheiten, Nährstoffe und so weiter.
Bei tatsächlichen Anwendungen werden Sämlinge oft verbrannt oder verwelkt. Daher muss die Auslegung dieses Parameters entsprechend der Pflanzenart, der Wachstumsumgebung und den Bedingungen erfolgen.
2. Gewöhnliches weißes Licht und Vollspektrum
Die Lichtwirkung"gesehen" durch Pflanzen unterscheidet sich vom menschlichen Auge. Unsere häufig verwendeten Weißlichtlampen können das Licht der Sonne nicht ersetzen, wie beispielsweise die in Japan weit verbreiteten Drei-Primär-Weißlichtröhren. Die Verwendung dieser Spektren hat einen gewissen Einfluss auf das Pflanzenwachstum, aber der Effekt ist nicht so gut wie bei der Lichtquelle aus LEDs. .
Bei Leuchtstoffröhren mit drei Primärfarben, die in früheren Jahren häufig verwendet wurden, wird zwar Weiß synthetisiert, aber die Rot-, Grün- und Blauspektren sind getrennt, und die Breite des Spektrums ist sehr schmal und der kontinuierliche Teil des Spektrums ist relativ schwach. Gleichzeitig ist die Leistung im Vergleich zu LEDs immer noch relativ groß, das 1,5- bis 3-fache des Energieverbrauchs. Das speziell für die Pflanzenbeleuchtung entwickelte Vollspektrum von LEDs optimiert das Spektrum. Obwohl der visuelle Effekt noch weiß ist, enthält er den wichtigen Teil des Lichts, das für die Photosynthese der Pflanzen benötigt wird.
3. Beleuchtungsintensitätsparameter PPFD
Die Photosynthese-Flussdichte (PPFD) ist ein wichtiger Parameter zur Messung der Lichtintensität von Pflanzen. Sie kann entweder durch Lichtquanten oder durch Strahlungsenergie ausgedrückt werden. Sie bezeichnet die effektive Strahlungsflussdichte des Lichts bei der Photosynthese, die die Gesamtzahl der auf Pflanzenblattstiele einfallenden Lichtquanten im Wellenlängenbereich von 400 bis 700 nm pro Zeit- und Flächeneinheit darstellt. Seine Einheit ist μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Die photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) bezeichnet die gesamte Sonnenstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 400 bis 700 nm.
Der Lichtkompensationspunkt von Pflanzen, auch Lichtkompensationspunkt genannt, bedeutet, dass PPFD höher als dieser Punkt sein muss, damit die Photosynthese höher als die Atmung ist und das Pflanzenwachstum höher ist als der Verbrauch, bevor Pflanzen wachsen können. Verschiedene Pflanzen haben unterschiedliche Lichtkompensationspunkte, und es kann nicht einfach davon ausgegangen werden, dass ein bestimmter Index erreicht wird, wie z. B. PPFD größer als 200 μmol·m-2·s-1.
Die Lichtintensität des in der Vergangenheit verwendeten Beleuchtungsstärkemessers ist die Helligkeit, aber da sich das Spektrum des Pflanzenwachstums aufgrund der Höhe der Lichtquelle von der Pflanze, der Abdeckung des Lichts und der Durchlässigkeit des Lichts durch die Blätter ändert , usw., wird es als Licht beim Studium der Photosynthese verwendet. Starke Indikatoren sind nicht genau genug, und PAR wird jetzt meistens verwendet.
Im Allgemeinen kann der Photosynthesemechanismus durch das positive Pflanzen-PPFD> initiiert werden; 50 µmol·m-2·s-1; während die Schattenpflanze PPFD nur 20 µmol·m-2·s-1 benötigt. Daher können Sie bei der Installation der LED-Pflanzenleuchte diese gemäß diesem Referenzwert installieren und einstellen, die geeignete Installationshöhe wählen und den idealen PPFD-Wert und die Gleichmäßigkeit auf der Blattoberfläche erzielen.
4. Lichtformel
Lichtformel ist ein neues Konzept, das kürzlich vorgeschlagen wurde und hauptsächlich drei Faktoren umfasst: Lichtqualität, Lichtmenge und -dauer. Verstehen Sie einfach, dass die Lichtqualität das für die Pflanzenphotosynthese am besten geeignete Spektrum ist; Lichtmenge ist der geeignete PPFD-Wert und die Gleichmäßigkeit; Dauer ist der kumulative Wert der Bestrahlung und das Verhältnis von Tag- zu Nachtzeit. Niederländische Landwirte haben herausgefunden, dass Pflanzen das Verhältnis von Infrarot- zu Rotlicht verwenden, um den Tag-Nacht-Wechsel zu beurteilen. Der Infrarotanteil steigt bei Sonnenuntergang deutlich an und Pflanzen reagieren schnell auf den Schlaf. Ohne diesen Vorgang würde es mehrere Stunden dauern, bis die Anlage diesen Vorgang abgeschlossen hat.
In der Praxis gilt es, durch Ausprobieren Erfahrungen zu sammeln und die beste Kombination auszuwählen.
