Кереш сүз

Яктылык үсемлекләр үсеше процессында төп роль уйный. Ул үсемлек хлорофиллының сеңүен һәм каротин кебек төрле үсемлек үсеш сыйфатларының сеңүен стимуллаштыру өчен иң яхшы ашлама. Ләкин үсемлекләр үсешен билгеләүче хәлиткеч фактор - яктылык белән генә түгел, ә су, туфрак һәм ашлама конфигурациясеннән, үсеш мохите шартларыннан һәм комплекслы техник контрольдән аерылгысыз комплекс фактор.

Соңгы ике-өч елда өч үлчәмле үсемлек фабрикалары яки үсемлекләр үсеше өчен ярымүткәргеч яктырту технологиясен куллану турында чиксез хәбәрләр булды. Ләкин аны игътибар белән укыганнан соң, һәрвакыт ниндидер борчылу хисе туа. Гомумән алганда, яктылыкның үсемлекләр үсешендә нинди роль уйнарга тиешлеге турында чын мәгънәсендә аңлау юк.

Башта, 1 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, кояш спектрын аңлыйк. Кояш спектрының өзлексез спектр булуын күрергә мөмкин, анда зәңгәр һәм яшел спектр кызыл спектрдан көчлерәк, ә күренә торган яктылык спектры 380 дән 780 нм га кадәр. Табигатьтә организмнарның үсеше спектрның интенсивлыгы белән бәйле. Мәсәлән, экватор янындагы күпчелек үсемлекләр бик тиз үсә, һәм шул ук вакытта аларның үсү күләме чагыштырмача зур. Ләкин кояш нурланышының югары интенсивлыгы һәрвакытта да яхшырак түгел, һәм хайваннар һәм үсемлекләр үсеше өчен билгеле бер дәрәҗәдә сайлап алучанлык бар.

1 нче рәсем, Кояш спектрының һәм аның күренмәле яктылык спектрының үзенчәлекләре

Икенчедән, үсемлек үсешенең берничә төп сеңдерү элементының икенче спектр диаграммасы 2 нче рәсемдә күрсәтелгән.

2 нче рәсем, Үсемлек үсешендә берничә ауксинның абсорбция спектрлары

2 нче рәсемнән күренгәнчә, үсемлекләр үсешенә тәэсир итүче берничә төп ауксинның яктылыкны сеңдерү спектрлары шактый аерылып тора. Шуңа күрә, LED үсемлекләр үсеш яктырткычларын куллану гади мәсьәлә түгел, ә бик максатчан. Монда фотосинтетик үсемлекләр үсешенең ике иң мөһим элементы төшенчәләрен кертү кирәк.

• Хлорофилл

Хлорофилл - фотосинтез белән бәйле иң мөһим пигментларның берсе. Ул фотосинтез ясый ала торган барлык организмнарда, шул исәптән яшел үсемлекләрдә, прокариот зәңгәр-яшел суүсемнәрдә (цианобактерияләр) һәм эукариот суүсемнәрдә дә бар. Хлорофилл яктылыктан энергияне үзләштерә, аннары ул углекислый газны углеводларга әйләндерү өчен кулланыла.

Хлорофилл а, нигездә, кызыл яктылыкны сеңдерә, ә хлорофилл b, нигездә, зәңгәр-шәмәхә яктылыкны сеңдерә, бу, нигездә, күләгә үсемлекләрен кояш үсемлекләреннән аеру өчен. Күләгә үсемлекләрендә хлорофилл b һәм хлорофилл a нисбәте кечкенә, шуңа күрә күләгә үсемлекләре зәңгәр яктылыкны көчле куллана һәм күләгәдә үсүгә җайлаша ала. Хлорофилл a зәңгәр-яшел, ә хлорофилл b сары-яшел. Хлорофилл a һәм хлорофилл b ике көчле сеңдерү процессы бар, берсе кызыл өлкәдә, дулкын озынлыгы 630-680 нм, икенчесе зәңгәр-шәмәхә өлкәдә, дулкын озынлыгы 400-460 нм.

• Каротиноидлар

Каротиноидлар - хайваннарда, югары үсемлекләрдә, гөмбәләрдә һәм суүсемнәрдә сары, кызгылт сары-кызыл яки кызыл пигментларда еш очрый торган мөһим табигый пигментлар классының гомуми атамасы. Хәзерге вакытка кадәр 600 дән артык табигый каротиноид ачылган.

Каротиноидларның яктылыкны сеңдерүе OD303 ~ 505 нм диапазонын үз эченә ала, ул азык төсен бирә һәм организмның азык кабул итүенә тәэсир итә. Суүсемнәрдә, үсемлекләрдә һәм микроорганизмнарда аның төсе хлорофилл белән капланган һәм барлыкка килә алмый. Үсемлек күзәнәкләрендә җитештерелгән каротиноидлар фотосинтезга ярдәм итү өчен энергияне сеңдереп һәм күчереп кенә калмый, ә шулай ук ​​күзәнәкләрне бер электронлы бәйләнешле кислород молекулалары тарафыннан җимерелүдән саклау функциясен дә башкара.

Кайбер концептуаль аңлашылмаучанлыклар

Энергияне саклау эффектына, яктылыкның сайлап алучанлыгына һәм яктылыкның координациясенә карамастан, ярымүткәргеч яктырту зур өстенлекләр күрсәтте. Ләкин, соңгы ике елдагы тиз үсеш нәтиҗәсендә, яктылыкны проектлау һәм куллануда күп аңлашылмаучанлыклар да күзәтелде, алар, нигездә, түбәндәге аспектларда чагылыш таба.

①Билгеле бер дулкын озынлыгындагы кызыл һәм зәңгәр төсләр билгеле бер нисбәттә кушылган очракта, аларны үсемлек үстерүдә кулланырга мөмкин, мәсәлән, кызылның зәңгәргә нисбәте 4:1, 6:1, 9:1 һ.б.

②Ак яктылык булган очракта, ул кояш яктылыгын алыштыра ала, мәсәлән, Япониядә киң кулланыла торган өч төп ак яктылык трубкасы һ.б. Бу спектрларны куллану үсемлекләр үсешенә билгеле бер йогынты ясый, ләкин бу эффект LED тарафыннан ясалган яктылык чыганагы кебек яхшы түгел.

③Яктылыкның мөһим параметры булган PPFD (яктылык квант агымы тыгызлыгы) билгеле бер күрсәткечкә җиткән очракта, мәсәлән, PPFD 200 мкмоль·м-2·с-1 дән зуррак. Ләкин бу күрсәткечне кулланганда, аның күләгә үсемлегеме яки кояш үсемлегеме икәненә игътибар итәргә кирәк. Сезгә бу үсемлекләрнең яктылык компенсациясе ноктасын сорарга яки табарга кирәк, ул шулай ук ​​яктылык компенсациясе ноктасы дип тә атала. Чынлыкта үсентеләр еш кына яндырыла яки корый. Шуңа күрә бу параметрның дизайны үсемлек төрләренә, үсеш мохитенә һәм шартларына туры китереп эшләнергә тиеш.

Беренче аспектка килгәндә, кереш сүздә күрсәтелгәнчә, үсемлек үсеше өчен кирәкле спектр билгеле бер таралу киңлеге белән өзлексез спектр булырга тиеш. Кызыл һәм зәңгәр төстәге ике махсус дулкын озынлыгы кисәкләреннән торган яктылык чыганагын бик тар спектрлы (3(а) рәсемдә күрсәтелгәнчә) куллану дөрес түгел. Тәҗрибәләрдә үсемлекләрнең саргылт төстә булуы, яфрак сабакларының бик ачык, ә яфрак сабакларының бик нечкә булуы ачыкланды.

Элеккеге елларда еш кулланылган өч төп төсле флуоресцент лампалар өчен, ак төс синтезланса да, кызыл, яшел һәм зәңгәр спектрлар аерыла (3(b) рәсемдә күрсәтелгәнчә), һәм спектрның киңлеге бик тар. Түбәндәге өзлексез өлешнең спектр интенсивлыгы чагыштырмача зәгыйфь, һәм куәт LED белән чагыштырганда чагыштырмача зур, энергия кулланудан 1,5-3 тапкыр артыграк. Шуңа күрә куллану эффекты LED яктырткычлар кебек яхшы түгел.

3 нче рәсем, Кызыл һәм зәңгәр чиплы LED үсемлек яктырткычы һәм өч төп төсле флуоресцент яктырту спектры

PPFD - яктылык квант агымы тыгызлыгы, ул фотосинтездагы яктылыкның нәтиҗәле нурланыш яктылык агымы тыгызлыгын аңлата, ул вакыт берәмлегенә һәм мәйдан берәмлегенә 400 дән 700 нм га кадәр дулкын озынлыгы диапазонында үсемлек яфрагы сабакларына төшкән яктылык квантларының гомуми санын күрсәтә. Аның берәмлеге μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Фотосинтетик актив нурланыш (PAR) 400 дән 700 нм га кадәр дулкын озынлыгы булган гомуми кояш нурланышын аңлата. Аны яктылык квантлары яки нурланыш энергиясе белән күрсәтергә мөмкин.

Элек иллюминометр чагылдырган яктылык интенсивлыгы яктылык иде, ләкин үсемлек үсеш спектры яктылык җайланмасының үсемлектән биеклегенә, яктылык каплавына һәм яктылыкның яфраклар аша үтә алу-алмавына бәйле рәвештә үзгәрә. Шуңа күрә фотосинтезны өйрәнүдә яктылык интенсивлыгы күрсәткече буларак пар куллану дөрес түгел.

Гадәттә, фотосинтез механизмы кояш яратучы үсемлекнең PPFD 50 мкмоль·м-2·с-1 дән зуррак булганда башланырга мөмкин, ә күләгәле үсемлекнең PPFD га нибары 20 мкмоль·м-2·с-1 кирәк. Шуңа күрә, LED үсү лампаларын сатып алганда, сез бу белешмә кыйммәтенә һәм утырта торган үсемлекләр төренә нигезләнеп, LED үсү лампалары санын сайлый аласыз. Мәсәлән, бер LED лампаның PPFD 20 мкмоль·м-2·с-1 булса, кояш яратучы үсемлекләр үстерү өчен 3тән артык LED үсемлек лампасы кирәк.

Ярымүткәргеч яктыртуның берничә дизайн чишелеше

Үсемлекләр үсеше яки утырту өчен ярымүткәргечле яктырту кулланыла, һәм ике төп ысул бар.

• Хәзерге вакытта Кытайда ябык һавада үсемлекләр утырту моделе бик популяр. Бу модельнең берничә үзенчәлеге бар:

①Светодиод яктырткычларының роле - үсемлекләрне яктыртуның тулы спектрын тәэмин итү, һәм яктырту системасы барлык яктырту энергиясен тәэмин итү өчен кирәк, һәм җитештерү бәясе чагыштырмача югары;
② LED үсү лампаларын проектлауда спектрның өзлексезлеген һәм бөтенлеген исәпкә алырга кирәк;
③Яктырту вакытын һәм яктырту интенсивлыгын нәтиҗәле контрольдә тоту кирәк, мәсәлән, үсемлекләрне берничә сәгать ял иттерергә, нурландыру интенсивлыгы җитәрлек түгел яки артык көчле булса һ.б.;
④Бөтен процесс үсемлекләрнең ачык һавадагы оптималь үсеш мохите таләп иткән шартларны, мәсәлән, дымлылык, температура һәм CO2 концентрациясен кабатларга тиеш.

• Ачык һавада утырту режимы, яхшы ачык һавада теплицада утырту нигезе. Бу модельнең үзенчәлекләре:

①Светодиодлы яктырткычларның роле - яктылыкны тулыландыру. Беренчесе - көндез кояш нурлары астында зәңгәр һәм кызыл зоналарда яктылык интенсивлыгын арттыру, үсемлекләрнең фотосинтезын стимуллаштыру, икенчесе - төнлә кояш нуры булмаганда компенсацияләү, үсемлекләрнең үсеш тизлеген стимуллаштыру.
②Өстәмә яктылык үсемлекнең нинди үсеш стадиясендә булуын, мәсәлән, үсенте чорын яки чәчәк ату һәм җимеш бирү чорын исәпкә алырга тиеш.

Шуңа күрә, LED үсемлек үстерү лампаларын проектлауда башта ике төп дизайн режимы булырга тиеш, атап әйткәндә, 24 сәгать яктырту (өй эчендә) һәм үсемлек үсеше өчен өстәмә яктырту (тышкы һавада). Өй эчендә үсемлек үстерү өчен, LED үсемлек лампаларын проектлауда өч аспектны исәпкә алырга кирәк, 4 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә. Чипларны билгеле бер пропорциядә өч төп төс белән төреп булмый.

4 нче рәсем, 24 сәгать яктырту өчен эчке LED үсемлекләр өчен көчәйткеч лампалар куллану идеясе

Мәсәлән, питомник стадиясендәге спектр өчен, аның тамырлар һәм сабаклар үсешен, яфракларның тармаклануын көчәйтергә кирәклеген һәм яктылык чыганагы бина эчендә кулланылуын исәпкә алып, спектрны 5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә проектларга мөмкин.

5 нче рәсем, Балалар бүлмәсендәге LED бүлмәсе өчен яраклы спектраль структуралар

Икенче төрдәге LED үсү лампаларын эшләү өчен, ул, нигездә, ачык һавадагы теплица төбендә үсемлекләр үсүен стимуллаштыру өчен өстәмә яктылык куллануның дизайн чишелешенә юнәлтелгән. Дизайн идеясе 6 нчы рәсемдә күрсәтелгән.

6 нчы рәсем, Тышкы үстерү өчен яктырткычлар өчен дизайн идеялары 

Автор күбрәк утырту компанияләренең үсемлекләр үсешен стимуллаштыру өчен LED яктырткычлар куллануның икенче вариантын куллануын тәкъдим итә.

Беренчедән, Кытайның ачык һавадагы теплица үстерүе дистә еллар дәвамында зур күләмдә һәм киң тәҗрибәгә ия, көньякта да, төньякта да. Ул теплица үстерү технологиясенең яхшы нигезенә ия һәм тирә-юнь шәһәрләр өчен базарда күп санлы яңа җиләк-җимеш һәм яшелчәләр белән тәэмин итә. Аеруча туфрак, су һәм ашламалар үстерү өлкәсендә бай тикшеренү нәтиҗәләре ясалды.

Икенчедән, бу төр өстәмә яктылык чишелеше кирәксез энергия куллануны шактый киметә ала, һәм шул ук вакытта җиләк-җимеш һәм яшелчә уңышын нәтиҗәле рәвештә арттыра ала. Моннан тыш, Кытайның киң географик мәйданы реклама өчен бик уңайлы.

LED үсемлек яктыртуының фәнни тикшеренүе буларак, ул шулай ук ​​аның өчен киңрәк эксперименталь база бирә. 7 нче рәсем - бу тикшеренү төркеме тарафыннан эшләнгән, теплицаларда үстерү өчен яраклы LED үсү лампасының бер төре, һәм аның спектры 8 нче рәсемдә күрсәтелгән.

7 нче рәсем, LED үсү лампасы төре

8 нче рәсем, LED үсү лампасының спектры

Югарыда күрсәтелгән проект идеяларына ярашлы, тикшеренү төркеме берничә эксперимент үткәрде, һәм эксперименталь нәтиҗәләр бик әһәмиятле. Мәсәлән, питомник вакытында үсү өчен яктылык куллану өчен, кулланылган башлангыч лампа - 32 Вт куәтле һәм питомник циклы 40 көн булган люминесцент лампа. Без 12 Вт LED яктырткыч тәкъдим итәбез, ул үсенте циклын 30 көнгә кадәр кыскарта, үсенте цехындагы лампаларның температурасы йогынтысын нәтиҗәле киметә һәм кондиционерның энергия куллануын экономияли. Үсентеләрнең калынлыгы, озынлыгы һәм төсе башлангыч үсенте үстерү чишелешенә караганда яхшырак. Гадәти яшелчә үсентеләре өчен дә яхшы тикшерү нәтиҗәләре алынган, алар түбәндәге таблицада кыскача күрсәтелгән.

Алар арасында өстәмә яктылык төркеме PPFD: 70-80 мкмоль·м-2·с-1, һәм кызыл-зәңгәр нисбәте: 0,6-0,7. Табигый төркемнең көндезге PPFD кыйммәте диапазоны 40~800 мкмоль·м-2·с-1, ә кызылның зәңгәргә нисбәте 0,6~1,2 тәшкил иткән. Күрсәткечләр табигый рәвештә үскән үсентеләрнекеннән яхшырак икәнен күрергә мөмкин.

Йомгак

Бу мәкаләдә үсемлек үстерүдә LED үстерү лампаларын кулланудагы соңгы казанышлар белән таныштырыла һәм үсемлек үстерүдә LED үстерү лампаларын кулланудагы кайбер аңлашылмаучанлыклар күрсәтелә. Ахырда, үсемлек үстерү өчен кулланыла торган LED үстерү лампаларын эшләү өчен техник идеялар һәм схемалар тәкъдим ителә. Шунысын да билгеләп үтәргә кирәк, яктылыкны урнаштыру һәм куллануда кайбер факторларны да исәпкә алырга кирәк, мәсәлән, яктылык һәм үсемлек арасындагы ераклык, лампаның нурланыш диапазоны һәм яктылыкны гадәти су, ашлама һәм туфрак белән ничек кулланырга.

Автор: И Ван һ.б. Чыганак: CNKI