[რეზიუმე] დიდი რაოდენობით ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე, ეს სტატია განიხილავს რამდენიმე მნიშვნელოვან საკითხს მცენარეთა ქარხნებში სინათლის ხარისხის შერჩევისას, მათ შორის სინათლის წყაროების შერჩევას, წითელი, ლურჯი და ყვითელი შუქის ეფექტებს და სპექტრის შერჩევას. დიაპაზონი, რათა მივიღოთ ინფორმაცია მცენარეთა ქარხნებში სინათლის ხარისხის შესახებ.შესატყვისი სტრატეგიის განსაზღვრა იძლევა რამდენიმე პრაქტიკულ გადაწყვეტას, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მითითებისთვის.
სინათლის წყაროს შერჩევა

მცენარეთა ქარხნები ძირითადად იყენებენ LED განათებებს.ეს იმიტომ ხდება, რომ LED განათებებს აქვთ მაღალი მანათობელი ეფექტურობის, დაბალი ენერგიის მოხმარების, ნაკლები სითბოს გამომუშავების, ხანგრძლივი სიცოცხლისა და რეგულირებადი სინათლის ინტენსივობისა და სპექტრის მახასიათებლები, რაც არა მხოლოდ აკმაყოფილებს მცენარის ზრდისა და მასალის ეფექტური დაგროვების მოთხოვნებს, არამედ დაზოგავს ენერგიას. შეამციროს სითბოს გამომუშავება და ელექტროენერგიის ხარჯები.LED ზრდის განათება შემდგომში შეიძლება დაიყოს ერთი ჩიპის ფართო სპექტრის LED განათებებად ზოგადი დანიშნულებით, ერთ ჩიპიანი მცენარეებისთვის სპეციფიკური ფართო სპექტრის LED განათებით და მრავალჩიპიანი კომბინირებული რეგულირებადი სპექტრის LED განათებით.ამ უკანასკნელის ორი ტიპის მცენარეებისთვის სპეციფიკური LED განათების ფასი, როგორც წესი, 5-ჯერ აღემატება ჩვეულებრივ LED განათებებს, ამიტომ სხვადასხვა შუქის წყარო უნდა შეირჩეს სხვადასხვა მიზნის მიხედვით.მსხვილ მცენარეთა ქარხნებისთვის, მცენარეების ტიპები, რომლებსაც ისინი ზრდიან, იცვლება ბაზრის მოთხოვნის შესაბამისად.იმისათვის, რომ შემცირდეს სამშენებლო ხარჯები და მნიშვნელოვნად არ იმოქმედოს წარმოების ეფექტურობაზე, ავტორი გირჩევთ გამოიყენოთ ფართო სპექტრის LED ჩიპები ზოგადი განათებისთვის, როგორც განათების წყარო.მცირე ქარხნების ქარხნებისთვის, თუ მცენარეთა ტიპები შედარებით ფიქსირდება, წარმოების მაღალი ეფექტურობისა და ხარისხის მისაღებად, მშენებლობის ღირებულების მნიშვნელოვნად გაზრდის გარეშე, შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფართო სპექტრის LED ჩიპები მცენარეთა სპეციფიკური ან ზოგადი განათებისთვის, როგორც განათების წყარო.თუ საჭიროა სინათლის ეფექტის შესწავლა მცენარეთა ზრდაზე და ეფექტური ნივთიერებების დაგროვებაზე, რათა უზრუნველყოს საუკეთესო სინათლის ფორმულა მომავალში ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის, შეიძლება გამოყენებულ იქნას რეგულირებადი სპექტრის LED განათების მრავალჩიპური კომბინაცია. ფაქტორები, როგორიცაა სინათლის ინტენსივობა, სპექტრი და სინათლის დრო, რათა მივიღოთ საუკეთესო სინათლის ფორმულა თითოეული მცენარისთვის, რაც ქმნის საფუძველს ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის.

წითელი და ლურჯი შუქი

რაც შეეხება კონკრეტულ ექსპერიმენტულ შედეგებს, როდესაც წითელი შუქის შემცველობა (R) უფრო მაღალია, ვიდრე ლურჯი სინათლის (B) (სალათის ფოთოლი R:B = 6:2 და 7:3; ისპანახი R:B = 4: 1; გოგრის ნერგები R:B = 7:3; კიტრის ნერგები R:B = 7:3), ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ბიომასის შემცველობა (მცენარის საჰაერო ნაწილის სიმაღლის, მაქსიმალური ფოთლის ფართობის, ახალი წონის და მშრალი წონის ჩათვლით და ა.შ.) უფრო მაღალი იყო, მაგრამ მცენარეების ღეროს დიამეტრი და ძლიერი ნერგების ინდექსი უფრო დიდი იყო, როდესაც ლურჯი სინათლის შემცველობა უფრო მაღალი იყო, ვიდრე წითელი სინათლის შემცველობა.ბიოქიმიური ინდიკატორებისთვის, წითელი შუქის შემცველობა უფრო მაღალია, ვიდრე ლურჯი, ზოგადად სასარგებლოა მცენარეებში ხსნადი შაქრის შემცველობის გაზრდისთვის.თუმცა, მცენარეებში VC, ხსნადი ცილის, ქლოროფილისა და კაროტინოიდების დაგროვებისთვის, უფრო მომგებიანია LED განათების გამოყენება უფრო მაღალი ცისფერი შუქის შემცველობით, ვიდრე წითელი, და მალონდიალდეჰიდის შემცველობა ასევე შედარებით დაბალია ამ განათების პირობებში.

ვინაიდან მცენარეთა ქარხანა ძირითადად გამოიყენება ფოთლოვანი ბოსტნეულის გასაშენებლად ან სამრეწველო ნერგების მოსაშენებლად, ზემოაღნიშნული შედეგებიდან შეიძლება დავასკვნათ, რომ მოსავლიანობის გაზრდის და ხარისხის გათვალისწინებით, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ უფრო მაღალი წითელი ფერის LED ჩიპები. სინათლის შემცველობა, ვიდრე ლურჯი შუქი, როგორც სინათლის წყარო.უკეთესი თანაფარდობაა R:B = 7:3.უფრო მეტიც, წითელი და ლურჯი შუქის ასეთი თანაფარდობა ძირითადად გამოიყენება ყველა სახის ფოთლოვან ბოსტნეულსა თუ ნერგზე და არ არსებობს კონკრეტული მოთხოვნები სხვადასხვა მცენარისთვის.

წითელი და ლურჯი ტალღის სიგრძის შერჩევა

ფოტოსინთეზის დროს სინათლის ენერგია ძირითადად შეიწოვება ქლოროფილის a და ქლოროფილის b მეშვეობით.ქვემოთ მოყვანილი სურათი გვიჩვენებს ქლოროფილის a და ქლოროფილის b შთანთქმის სპექტრებს, სადაც მწვანე სპექტრული ხაზი არის ქლოროფილის a შთანთქმის სპექტრი, ხოლო ლურჯი სპექტრული ხაზი არის ქლოროფილის b შთანთქმის სპექტრი.ნახატიდან ჩანს, რომ როგორც ქლოროფილს a-ს, ასევე ქლოროფილს b-ს აქვთ შთანთქმის ორი პიკი, ერთი ლურჯი სინათლის რეგიონში და მეორე წითელი სინათლის რეგიონში.მაგრამ ქლოროფილის a და ქლოროფილის b შთანთქმის 2 პიკი ოდნავ განსხვავებულია.უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, ქლოროფილის ორი პიკური ტალღის სიგრძეა 430 ნმ და 662 ნმ, შესაბამისად, ხოლო ქლოროფილის ორი პიკური ტალღის სიგრძე 453 ნმ და 642 ნმ, შესაბამისად.ეს ოთხი ტალღის სიგრძის მნიშვნელობა არ შეიცვლება სხვადასხვა მცენარეებთან, ამიტომ სინათლის წყაროში წითელი და ლურჯი ტალღის სიგრძის შერჩევა არ შეიცვლება მცენარის სხვადასხვა სახეობებში.

ქლოროფილის a და ქლოროფილის b შთანთქმის სპექტრები

ჩვეულებრივი LED განათება ფართო სპექტრით შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ქარხნის სინათლის წყარო, სანამ წითელ და ლურჯ შუქს შეუძლია დაფაროს ქლოროფილის a და ქლოროფილის b ტალღის ორი პიკური სიგრძე, ანუ წითელი შუქის ტალღის სიგრძის დიაპაზონი. ზოგადად არის 620-680 ნმ, ხოლო ლურჯი შუქი ტალღის სიგრძის დიაპაზონი 400-დან 480 ნმ-მდეა.თუმცა, წითელი და ლურჯი შუქის ტალღის სიგრძის დიაპაზონი არ უნდა იყოს ძალიან ფართო, რადგან ის არა მხოლოდ ხარჯავს სინათლის ენერგიას, არამედ შეიძლება ჰქონდეს სხვა ზემოქმედებაც.

თუ ქარხნის სინათლის წყაროდ გამოყენებულია წითელი, ყვითელი და ლურჯი ჩიპებისგან შემდგარი LED ნათურა, წითელი სინათლის პიკური ტალღის სიგრძე უნდა დაყენდეს ქლოროფილის a პიკურ სიგრძეზე, ანუ 660 ნმ-ზე, პიკური ტალღის სიგრძე. ლურჯი შუქი უნდა დაყენდეს ქლოროფილის b ტალღის პიკზე, ანუ 450 ნმ.

ყვითელი და მწვანე შუქის როლი

უფრო მიზანშეწონილია, როდესაც წითელი, მწვანე და ლურჯი სინათლის თანაფარდობაა R:G:B=6:1:3.რაც შეეხება მწვანე სინათლის პიკური ტალღის სიგრძის განსაზღვრას, რადგან ის ძირითადად მარეგულირებელ როლს ასრულებს მცენარის ზრდის პროცესში, ის მხოლოდ 530-დან 550 ნმ-მდე უნდა იყოს.

Შემაჯამებელი

ეს სტატია განიხილავს მცენარეთა ქარხნებში სინათლის ხარისხის შერჩევის სტრატეგიას, როგორც თეორიული, ასევე პრაქტიკული ასპექტიდან, მათ შორის წითელი და ლურჯი სინათლის ტალღის სიგრძის დიაპაზონის შერჩევა LED სინათლის წყაროში და ყვითელი და მწვანე შუქის როლი და თანაფარდობა.მცენარის ზრდის პროცესში, ასევე სრულყოფილად უნდა იყოს გათვალისწინებული სამი ფაქტორის - სინათლის ინტენსივობის, სინათლის ხარისხისა და სინათლის დროის გონივრული შესაბამისობა და მათი კავშირი საკვებ ნივთიერებებთან, ტემპერატურასა და ტენიანობასთან და CO2 კონცენტრაციასთან.რეალური წარმოებისთვის, მიუხედავად იმისა, გეგმავთ ფართო სპექტრის გამოყენებას თუ მრავალჩიპური კომბინაციის რეგულირებადი სპექტრის LED განათებას, ტალღის სიგრძის თანაფარდობა არის უპირველესი განხილვა, რადგან სინათლის ხარისხის გარდა, სხვა ფაქტორების რეგულირება შესაძლებელია რეალურ დროში მუშაობის დროს.ამიტომ, მცენარეთა ქარხნების დიზაინის ეტაპზე ყველაზე მნიშვნელოვანი განხილვა უნდა იყოს სინათლის ხარისხის შერჩევა.

ავტორი: Yong Xu

სტატიის წყარო: Wechat ანგარიში სოფლის მეურნეობის საინჟინრო ტექნოლოგიების (სათბურის მებაღეობა)

მითითება: Yong Xu,სინათლის ხარისხის შერჩევის სტრატეგია მცენარეთა ქარხნებში [J].სოფლის მეურნეობის საინჟინრო ტექნოლოგია, 2022, 42 (4): 22-25.