一, Els efectes biològics de l'entorn de llum sobre el creixement de les plantes
El mecanisme fonamental de la fotosíntesi de les plantes depèn de la influència combinada de la qualitat de la llum, la intensitat de la llum i el fotoperíode. La clorofil·la absorbeix millor la llum blava entre 400 i 500 nm i la llum vermella millor entre 600 i 700 nm. La llum blava ajuda a obrir els estomes i a fer clorofil·la, mentre que la llum vermella és més important per a la morfogènesi i la floració de la llum. Les dades experimentals indiquen que l'ús de llums LED amb una proporció de 3:1 de llum vermella de 660 nm a llum blava de 450 nm pot millorar la biomassa de l'enciam hidropònic en un 37% i augmentar el contingut de vitamina C en un 22%.
Les plantes comencen els seus cicles fisiològics detectant el canvi del dia a la nit. Així és com controlen el seu fotoperíode. Per fer créixer els capolls, les plantes de dia curt-com els crisantems necessiten 12 hores de foscor total. Les plantes de dia llarg-com els geranis necessiten més de 14 hores de llum. El sistema intel·ligent LED utilitza sensors IoT per canviar el cicle de llum automàticament, mantenint la imprecisió del temps de floració de les plantes d'interior en ± 2 dies.
2, analitzant les principals especificacions tècniques de la làmpada de creixement LED
1. Ús de l'Enginyeria Espectral
Les llums de creixement LED modernes utilitzen la tecnologia combinada de múltiples-xips per abastar tot l'espectre. La sèrie Orphek PR72, per exemple, té xips de llum vermella de 12 660nm, xips de llum blava 8 450nm i 4 xips de llum blanca (temperatura de color 6500K) que conformen un espectre fotosintètic que cobreix 400-700 nm. Les proves han demostrat que aquesta barreja de colors pot fer que les plantes de la classe Mos creixin 2,5 vegades més ràpid en aigües profundes i reduir la possibilitat de floració d'algues en un 67%.
2. Trobeu l'equilibri adequat entre la intensitat de la llum i la profunditat que pot arribar.
A una profunditat de 50 cm, la taxa d'atenuació del valor PAR d'un LED blanc estàndard és del 82%. Tanmateix, un LED d'aquari professional pot millorar el valor PAR per watt a 2,1 μ mol/J mitjançant la tecnologia de lents òptiques. Per exemple, un aquari de 120 cm × 50 cm × 50 cm pot utilitzar dues llums LED d'espectre complet de 80 W per obtenir un valor PAR inferior de 160 μ mol/m²/s, que és suficient perquè les plantes d'aigua-profundes facin la fotosíntesi.
3. Gestió de l'ús de calor i energia
La manera com un LED deixa sortir la calor té un efecte directe sobre la durada de la llum. L'Orphek PR72 té un sistema de doble circulació que utilitza una aleta d'alumini i una refrigeració líquida per mantenir la temperatura de la unió dels xips per sota dels 65 graus i reduir la taxa de degradació de la llum del 15% anual al 3%. Aquest enfocament fa que el LED duri més, de 30.000 hores a 80.000 hores, i redueix les despeses de manteniment en un 72%.
3, Com utilitzar una làmpada de creixement LED d'una manera científica
1. Tecnologia per canviar el fotoperíode
Configuració bàsica: un temporitzador pot ajustar automàticament la quantitat de llum que necessiten la majoria de les plantes, que és de 12 a 16 hores al dia. Per exemple, emprar un cicle de 16 hores de llum/8 hores de fosc durant l'etapa de plàntula de tomàquet pot estalviar un 25% el temps que triguen a créixer les plàntules.
Regulació dinàmica: quan les plantes creixen i es preparen per reproduir-se, augmentar la intensitat de la llum del migdia a 200 μ mol/m²/s i canviar a la llum vermella llunyana (730 nm) a 50 μ mol/m²/s al vespre ajuda a fer antocianines.
En aquest cas, les plantes suculentes han de reduir el seu temps de latència a 8 hores de llum cada dia per evitar que creixin massa. Les plantes que miren les fulles poden mantenir 14 hores de llum perquè les fulles es vegin millor.
2. Ajust de la distància i la brillantor de la llum
La regla general és que la llum LED ha d'estar a una distància de 30 a 60 cm del dosser de la planta. La distància exacta s'ha de canviar en funció de la potència. Un LED de 100 W pot assolir un valor PPFD de 300 μ mol/m²/s a una alçada de 50 cm, que és suficient per a la majoria de les plantes.
Il·luminació en capes: als bastidors de plantes de diverses-capes, els llums de la part superior estan a 40 cm de distància de les plantes, els llums del centre a 60 cm i els de la part inferior a 80 cm. Això garanteix que la il·luminació sigui fins i tot més del 90% del temps.
Ajust dinàmic: moveu el llum cap amunt o cap avall 1-2 cm cada setmana a mesura que la planta creix per evitar que les fulles es cremin. Els experiments han demostrat que mantenir el llum a 50 cm de distància de les fulles d'enciam tot el temps pot fer que creixin un 18%.
3. Pla d'adaptació espectral
Per als cultius de fulla, la llum blava representa el 40% de l'espectre durant l'etapa de plàntules per ajudar a créixer les arrels. Per fer que les fulles siguin més gruixudes, canvieu el període de creixement nutricional a un 30% de llum vermella, un 25% de llum blava i un 45% de llum blanca.
Tipus de flor: durant l'etapa de diferenciació dels brots florals, augmentar la quantitat de llum vermella al 50% i la quantitat de diòxid de carboni a 10 μ mol/mol pot fer que els crisantems floreixin 7 dies abans.
Fruites i verdures: durant l'etapa de fructificació, s'utilitza una proporció 1:1 de llum vermella de 660 nm i llum vermella llunyana de 730 nm per ajudar les fruites a emmagatzemar més sucre. Això fa que les maduixes tinguin un 15% més de sòlids solubles.
4, Estratègia de treball conjunt per regular el medi ambient
1. Vigila la temperatura i la humitat
Quan els llums LED estan encesos, la temperatura de l'habitació augmentarà de 2 a 5 graus centígrads. Per mantenir l'habitació còmoda, els llums han de funcionar amb el sistema de ventilació. Per exemple, les plantes tropicals necessiten una temperatura de 25 a 30 graus centígrads i una humitat del 60 al 80 per cent per florir, mentre que les plantes suculentes necessiten una temperatura de 15 a 25 graus centígrads i una humitat del 40 al 60 per cent.
2. Planifica per afegir nutrients
Sistema per a la hidroponia: podeu accelerar el creixement de l'enciam afegint 0,5 g/L de fertilitzant compost de nitrogen fòsfor potassi cada setmana i utilitzant llum LED.
Cultiu del sòl: l'ús de fertilitzants d'alliberació lenta-un cop al mes i de llum blava-llums LED millorades poden fer que les tiges de l'heura verda siguin un 30% més gruixudes.
3. Aturar i controlar plagues i malalties
Els llums LED poden evitar que les infeccions creixin. La investigació demostra que l'ús de llum blava de 450 nm durant 8 hores pot disminuir la taxa d'aparició d'oïdi en un 54%. Amb l'ús de sistemes de ventilació, el nombre de pugons es pot mantenir per sota del 3% alhora.
5, Anàlisi d'un cas pràctic a la indústria
1. Una solució d'aquari empresarial
L'aquari de Xangai té un sistema d'il·luminació en capes. La capa superior utilitza llums LED de 200 W (PPFD 350 μ mol/m²/s) per ajudar a créixer les plantes flotants. La capa mitjana utilitza llums LED de 100 W (PPFD 200 μ mol/m²/s) per satisfer les necessitats de les plantes submergides. La capa inferior utilitza una placa de guia de llum per enviar energia lluminosa a una profunditat d'1,5 metres. Aquesta estratègia augmenta la taxa de cobertura de la planta del dipòsit d'exposició del 65% al 92% i redueix les despeses de manteniment anual en un 40%.
2. La pràctica de l'agricultura vertical familiar
Una família de Shenzhen utilitza bastidors de plantació LED modulars i una aplicació mòbil per personalitzar l'espectre i el fotoperíode. En un espai de 3 metres quadrats es poden conrear 2 kg de verdures de fulla cada setmana, vuit vegades més del que obtindries amb la plantació tradicional.
3. Exemples d'aplicacions a nivell de recerca
L'Institut de Botànica de l'Acadèmia Xinesa de Ciències ha cultivat amb èxit el rododendro alpí a l'interior mitjançant el sistema LED d'espectre ajustable. Això va avançar la data de floració a la Festa de la Primavera i va augmentar el valor de mercat de la planta en un 300%.
