[რეზიუმე] ექსპერიმენტული მონაცემების დიდ რაოდენობაზე დაყრდნობით, ეს სტატია განიხილავს ქარხნებში სინათლის ხარისხის შერჩევის რამდენიმე მნიშვნელოვან საკითხს, მათ შორის სინათლის წყაროების შერჩევას, წითელი, ლურჯი და ყვითელი სინათლის ეფექტებს და სპექტრული დიაპაზონების შერჩევას, რათა უზრუნველყოს ქარხნებში სინათლის ხარისხის შესახებ ინფორმაციის მოწოდება. შესაბამისობის სტრატეგიის განსაზღვრა გვთავაზობს რამდენიმე პრაქტიკულ გადაწყვეტას, რომელთა გამოყენებაც შესაძლებელია საცნობარო მიზნებისთვის.
სინათლის წყაროს შერჩევა

ქარხნები, როგორც წესი, იყენებენ LED ნათურებს. ეს იმიტომ ხდება, რომ LED ნათურებს აქვთ მაღალი სინათლის ეფექტურობის, დაბალი ენერგიის მოხმარების, ნაკლები სითბოს გამომუშავების, ხანგრძლივი სიცოცხლის ხანგრძლივობის და რეგულირებადი სინათლის ინტენსივობისა და სპექტრის მახასიათებლები, რაც არა მხოლოდ აკმაყოფილებს მცენარის ზრდისა და ეფექტური მასალის დაგროვების მოთხოვნებს, არამედ ზოგავს ენერგიას, ამცირებს სითბოს გამომუშავებას და ელექტროენერგიის ხარჯებს. LED ზრდის ნათურები შეიძლება დაიყოს ზოგადი დანიშნულების ერთჩიპიან ფართო სპექტრის LED ნათურებად, ერთჩიპიან მცენარისთვის სპეციფიკურ ფართო სპექტრის LED ნათურებად და მრავალჩიპიან კომბინირებულ რეგულირებად სპექტრის LED ნათურებად. მცენარისთვის სპეციფიკური LED ნათურების ბოლო ორი სახეობის ფასი, როგორც წესი, 5-ჯერ აღემატება ჩვეულებრივი LED ნათურების ფასს, ამიტომ სხვადასხვა სინათლის წყარო უნდა შეირჩეს სხვადასხვა მიზნის მიხედვით. დიდი ქარხნებისთვის, მათ მიერ მოყვანილი მცენარეების ტიპები იცვლება ბაზრის მოთხოვნის შესაბამისად. მშენებლობის ხარჯების შესამცირებლად და წარმოების ეფექტურობაზე მნიშვნელოვნად არ ზემოქმედების თავიდან ასაცილებლად, ავტორი რეკომენდაციას უწევს ზოგადი განათებისთვის ფართო სპექტრის LED ჩიპების გამოყენებას განათების წყაროდ. მცირე ქარხნებისთვის, თუ მცენარეების ტიპები შედარებით ფიქსირებულია, მაღალი წარმოების ეფექტურობისა და ხარისხის მისაღწევად მშენებლობის ხარჯების მნიშვნელოვნად გაზრდის გარეშე, განათების წყაროდ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქარხნისთვის სპეციფიკური ან ზოგადი განათების ფართო სპექტრის LED ჩიპები. თუ საქმე ეხება სინათლის გავლენის შესწავლას მცენარის ზრდასა და ეფექტური ნივთიერებების დაგროვებაზე, რათა მომავალში ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის საუკეთესო სინათლის ფორმულა შეიქმნას, რეგულირებადი სპექტრის LED ნათურების მრავალჩიპიანი კომბინაცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ისეთი ფაქტორების შესაცვლელად, როგორიცაა სინათლის ინტენსივობა, სპექტრი და სინათლის დრო, რათა მივიღოთ თითოეული მცენარისთვის საუკეთესო სინათლის ფორმულა, რაც საფუძველს შექმნის ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის.

წითელი და ლურჯი შუქი

რაც შეეხება კონკრეტულ ექსპერიმენტულ შედეგებს, როდესაც წითელი სინათლის (R) შემცველობა უფრო მაღალია, ვიდრე ლურჯი სინათლის (B) (სალათის ფურცლის R:B = 6:2 და 7:3; ისპანახის R:B = 4:1; გოგრის ნერგების R:B = 7:3; კიტრის ნერგების R:B = 7:3), ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ბიომასის შემცველობა (მათ შორის მცენარის მიწისზედა ნაწილის სიმაღლე, მაქსიმალური ფოთლის ფართობი, ახალი და მშრალი წონა და ა.შ.) უფრო მაღალი იყო, მაგრამ მცენარეების ღეროს დიამეტრი და ძლიერი ნერგის ინდექსი უფრო დიდი იყო, როდესაც ლურჯი სინათლის შემცველობა უფრო მაღალი იყო, ვიდრე წითელი სინათლის. ბიოქიმიური მაჩვენებლებისთვის, წითელი სინათლის შემცველობა ლურჯ სინათლეზე მაღალი ზოგადად სასარგებლოა მცენარეებში ხსნადი შაქრის შემცველობის გაზრდისთვის. თუმცა, მცენარეებში VC-ის, ხსნადი ცილის, ქლოროფილის და კაროტინოიდების დაგროვებისთვის, უფრო ხელსაყრელია LED განათების გამოყენება ლურჯი სინათლის უფრო მაღალი შემცველობით, ვიდრე წითელი სინათლის, და მალონდიალდეჰიდის შემცველობაც შედარებით დაბალია ამ განათების პირობებში.

ვინაიდან ქარხნული ქარხანა ძირითადად გამოიყენება ფოთლოვანი ბოსტნეულის მოსაყვანად ან სამრეწველო ნერგების გასაზრდელად, ზემოაღნიშნული შედეგებიდან შეიძლება დავასკვნათ, რომ მოსავლიანობის გაზრდისა და ხარისხის გათვალისწინებით, სინათლის წყაროდ შესაფერისია ისეთი LED ჩიპების გამოყენება, რომლებსაც უფრო მეტი წითელი სინათლის შემცველობა აქვთ, ვიდრე ლურჯ სინათლეს. უკეთესი თანაფარდობაა R:B = 7:3. უფრო მეტიც, წითელი და ლურჯი სინათლის ასეთი თანაფარდობა ძირითადად გამოიყენება ყველა სახის ფოთლოვანი ბოსტნეულის ან ნერგისთვის და არ არსებობს კონკრეტული მოთხოვნები სხვადასხვა მცენარეებისთვის.

წითელი და ლურჯი ტალღის სიგრძის შერჩევა - წითელი და ლურჯი ტალღის სიგრძე

ფოტოსინთეზის დროს სინათლის ენერგია ძირითადად ქლოროფილ a-სა და ქლოროფილ b-ს მეშვეობით შეიწოვება. ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზე ნაჩვენებია ქლოროფილ a-სა და ქლოროფილ b-ს შთანთქმის სპექტრები, სადაც მწვანე სპექტრული ხაზი ქლოროფილ a-ს შთანთქმის სპექტრია, ხოლო ლურჯი სპექტრული ხაზი ქლოროფილ b-ს შთანთქმის სპექტრია. ფიგურიდან ჩანს, რომ როგორც ქლოროფილ a-ს, ასევე ქლოროფილ b-ს ორი შთანთქმის პიკი აქვთ, ერთი ლურჯი სინათლის რეგიონში და მეორე წითელი სინათლის რეგიონში. თუმცა, ქლოროფილ a-სა და ქლოროფილ b-ს ორი შთანთქმის პიკი ოდნავ განსხვავებულია. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, ქლოროფილ a-ს ორი პიკური ტალღის სიგრძეა შესაბამისად 430 ნმ და 662 ნმ, ხოლო ქლოროფილ b-ს ორი პიკური ტალღის სიგრძეა შესაბამისად 453 ნმ და 642 ნმ. ეს ოთხი ტალღის სიგრძე არ შეიცვლება სხვადასხვა მცენარეში, ამიტომ სინათლის წყაროში წითელი და ლურჯი ტალღის სიგრძეების შერჩევა არ შეიცვლება სხვადასხვა მცენარის სახეობებში.

ქლოროფილ a-სა და ქლოროფილ b-ს შთანთქმის სპექტრები

ქარხნის სინათლის წყაროდ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჩვეულებრივი ფართო სპექტრის LED განათება, თუ წითელი და ლურჯი სინათლე ფარავს ქლოროფილ a-სა და ქლოროფილ b-ს ორ პიკურ ტალღის სიგრძეს, ანუ წითელი სინათლის ტალღის სიგრძის დიაპაზონი, როგორც წესი, 620~680 ნმ-ია, ხოლო ლურჯი სინათლის ტალღის სიგრძის დიაპაზონი 400-დან 480 ნმ-მდეა. თუმცა, წითელი და ლურჯი სინათლის ტალღის სიგრძის დიაპაზონი არ უნდა იყოს ძალიან ფართო, რადგან ის არა მხოლოდ სინათლის ენერგიას ხარჯავს, არამედ შეიძლება სხვა ზემოქმედებაც მოახდინოს.

თუ ქარხნის სინათლის წყაროდ გამოიყენება წითელი, ყვითელი და ლურჯი ჩიპებისგან შემდგარი LED ნათურა, წითელი სინათლის პიკური ტალღის სიგრძე უნდა იყოს დაყენებული ქლოროფილ a-ს პიკურ ტალღის სიგრძეზე, ანუ 660 ნმ-ზე, ლურჯი სინათლის პიკური ტალღის სიგრძე უნდა იყოს დაყენებული ქლოროფილ b-ს პიკურ ტალღის სიგრძეზე, ანუ 450 ნმ-ზე.

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, მისი დიაპაზონი მხოლოდ 530-დან 550 ნმ-მდე უნდა იყოს.

რეზიუმე

ეს სტატია განიხილავს სინათლის ხარისხის შერჩევის სტრატეგიას ქარხნებში, როგორც თეორიული, ასევე პრაქტიკული ასპექტებიდან, მათ შორის LED სინათლის წყაროში წითელი და ლურჯი სინათლის ტალღის სიგრძის დიაპაზონის შერჩევას და ყვითელი და მწვანე სინათლის როლსა და თანაფარდობას. მცენარის ზრდის პროცესში, ასევე ყოვლისმომცველად უნდა იქნას გათვალისწინებული სამი ფაქტორის - სინათლის ინტენსივობის, სინათლის ხარისხისა და სინათლის დროის გონივრული შესაბამისობა და მათი კავშირი საკვებ ნივთიერებებთან, ტემპერატურასა და ტენიანობასთან, ასევე CO2 კონცენტრაციასთან. ფაქტობრივი წარმოებისთვის, მიუხედავად იმისა, გეგმავთ თუ არა ფართო სპექტრის თუ მრავალჩიპიანი კომბინირებული რეგულირებადი სპექტრის LED სინათლის გამოყენებას, ტალღის სიგრძეების თანაფარდობა მთავარი გასათვალისწინებელი ფაქტორია, რადგან სინათლის ხარისხის გარდა, სხვა ფაქტორების რეგულირება შესაძლებელია რეალურ დროში მუშაობის დროს. ამიტომ, ქარხნების დიზაინის ეტაპზე ყველაზე მნიშვნელოვანი გასათვალისწინებელი ფაქტორი უნდა იყოს სინათლის ხარისხის შერჩევა.

ავტორი: Yong Xu

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

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