መግቢያ

ብርሃን በእጽዋት እድገት ሂደት ውስጥ ቁልፍ ሚና ይጫወታል.የእጽዋት ክሎሮፊልን ለመምጠጥ እና እንደ ካሮቲን ያሉ የተለያዩ የእጽዋት እድገቶችን ለመምጠጥ በጣም ጥሩው ማዳበሪያ ነው.ይሁን እንጂ የዕፅዋትን እድገት የሚወስነው ወሳኙ ነገር ከብርሃን ጋር ብቻ ሳይሆን ከውሃ፣ ከአፈርና ማዳበሪያ፣ ከእድገት አካባቢ ሁኔታዎች እና አጠቃላይ የቴክኒክ ቁጥጥር ጋር የማይነጣጠል አጠቃላይ ሁኔታ ነው።

ባለፉት ሁለት ወይም ሶስት አመታት ውስጥ, ባለ ሶስት አቅጣጫዊ የእጽዋት ፋብሪካዎችን ወይም የእፅዋትን እድገትን በተመለከተ ሴሚኮንዳክተር ብርሃን ቴክኖሎጂን በተመለከተ ማለቂያ የሌላቸው ሪፖርቶች አሉ.ነገር ግን በጥሞና ካነበቡ በኋላ ሁል ጊዜ አንዳንድ ደስ የማይል ስሜቶች ይኖራሉ።በአጠቃላይ ሲታይ ብርሃን በእጽዋት እድገት ውስጥ ምን ሚና መጫወት እንዳለበት በትክክል መረዳት አይቻልም.

በመጀመሪያ በስእል 1 እንደሚታየው የፀሀይ ስፔክትረምን እንረዳ።የፀሀይ ስፔክትረም ቀጣይነት ያለው ስፔክትረም ሲሆን በውስጡም ሰማያዊ እና አረንጓዴ ስፔክትረም ከቀይ ስፔክትረም የበለጠ ጠንካራ ሲሆኑ የሚታየው የብርሃን ስፔክትረም ከ. ከ 380 እስከ 780 nm.በተፈጥሮ ውስጥ ያሉ ተህዋሲያን እድገታቸው ከቁጥሩ ጥንካሬ ጋር የተያያዘ ነው.ለምሳሌ, ከምድር ወገብ አጠገብ ያሉ አብዛኛዎቹ ተክሎች በጣም በፍጥነት ያድጋሉ, እና በተመሳሳይ ጊዜ የእድገታቸው መጠን በአንጻራዊነት ትልቅ ነው.ነገር ግን የፀሃይ ጨረር ከፍተኛ ጥንካሬ ሁልጊዜ የተሻለ አይደለም, እና ለእንስሳት እና ለተክሎች እድገት በተወሰነ ደረጃ የመመረጥ ደረጃ አለ.

ምስል 1, የፀሐይ ብርሃን እና የሚታየው የብርሃን ስፔክትረም ባህሪያት

በሁለተኛ ደረጃ፣ የበርካታ የእጽዋት እድገት ቁልፍ ንጥረ ነገሮች ሁለተኛው ስፔክትረም ዲያግራም በስእል 2 ይታያል።

ምስል 2, በእጽዋት እድገት ውስጥ የበርካታ ኦክሲን መሳብ

የዕፅዋትን እድገት የሚነኩ የበርካታ ቁልፍ ኦክሲን የብርሃን መምጠጫ ስፔክትራቶች በእጅጉ እንደሚለያዩ ከስእል 2 ማየት ይቻላል።ስለዚህ, የ LED ተክሎች እድገት መብራቶችን መተግበር ቀላል ጉዳይ አይደለም, ነገር ግን በጣም የታለመ ነው.እዚህ ላይ የሁለቱን በጣም አስፈላጊ የፎቶሲንተቲክ እፅዋት እድገትን ጽንሰ-ሐሳቦች ማስተዋወቅ አስፈላጊ ነው.

• ክሎሮፊል

ክሎሮፊል ከፎቶሲንተሲስ ጋር የተያያዙ በጣም አስፈላጊ ቀለሞች አንዱ ነው.አረንጓዴ ተክሎች፣ ፕሮካርዮቲክ ሰማያዊ-አረንጓዴ አልጌ (ሳይያኖባክቲሪያ) እና eukaryotic algaeን ጨምሮ ፎቶሲንተሲስ ሊፈጥሩ በሚችሉ ሁሉም ፍጥረታት ውስጥ አለ።ክሎሮፊል ከብርሃን ኃይልን ይቀበላል, ከዚያም ካርቦን ዳይኦክሳይድን ወደ ካርቦሃይድሬትስ ለመቀየር ያገለግላል.

ክሎሮፊል ኤ በዋነኝነት ቀይ ብርሃንን ይቀበላል ፣ እና ክሎሮፊል ለ በዋናነት ሰማያዊ-ቫዮሌት ብርሃንን ይቀበላል ፣ በተለይም የጥላ እፅዋትን ከፀሐይ እፅዋት ለመለየት።የክሎሮፊል ቢ እና የክሎሮፊል a ጥላ እፅዋት ጥምርታ ትንሽ ነው፣ ስለዚህ የጥላ ተክሎች ሰማያዊ ብርሃንን በብርቱ መጠቀም እና በጥላ ውስጥ ማደግ ይችላሉ።ክሎሮፊል a ሰማያዊ-አረንጓዴ ነው, እና ክሎሮፊል ለ ቢጫ-አረንጓዴ ነው.በቀይ ክልል ውስጥ ከ630-680 nm የሞገድ ርዝመት ያለው ክሎሮፊል ሀ እና ክሎሮፊል ቢ ሁለት ጠንካራ መምጠጥ እና በሰማያዊ-ቫዮሌት ክልል ውስጥ ከ400-460 nm የሞገድ ርዝመት አላቸው።

• ካሮቲኖይዶች

ካሮቲኖይዶች በእንስሳት፣ ከፍ ባለ ተክሎች፣ ፈንገሶች እና አልጌዎች ውስጥ በብዛት የሚገኙት በቢጫ፣ ብርቱካንማ-ቀይ ወይም ቀይ ቀለም ውስጥ የሚገኙ ጠቃሚ የተፈጥሮ ቀለሞች ምድብ አጠቃላይ ቃል ነው።እስካሁን ከ600 በላይ የተፈጥሮ ካሮቲኖይዶች ተገኝተዋል።

የካሮቲኖይድ ብርሃን መምጠጥ የ OD303 ~ 505 nm ክልልን የሚሸፍን ሲሆን ይህም የምግብ ቀለም ያቀርባል እና የሰውነት ምግብን ይጎዳል.በአልጌዎች, ተክሎች እና ረቂቅ ተሕዋስያን ውስጥ, ቀለሙ በክሎሮፊል ተሸፍኗል እና ሊታዩ አይችሉም.በእጽዋት ሴሎች ውስጥ ካሮቲኖይዶች የሚያመነጩት ፎቶሲንተሲስን ለመርዳት ኃይልን በመምጠጥ እና በማስተላለፍ ብቻ ሳይሆን በአስደሳች ነጠላ ኤሌክትሮን ቦንድ የኦክስጂን ሞለኪውሎች ሴሎች እንዳይወድሙ የመከላከል ተግባር አላቸው።

አንዳንድ የፅንሰ-ሀሳቦች አለመግባባቶች

የኃይል ቆጣቢው ውጤት ምንም ይሁን ምን, የብርሃን ምርጫ እና የብርሃን ቅንጅት, ሴሚኮንዳክተር መብራቶች ትልቅ ጥቅሞችን አሳይተዋል.ይሁን እንጂ ካለፉት ሁለት ዓመታት ፈጣን እድገት አንፃር በብርሃን ዲዛይንና አተገባበር ላይ ብዙ አለመግባባቶችን ተመልክተናል፤ እነዚህም በዋናነት በሚከተሉት ገጽታዎች ተንጸባርቀዋል።

① የአንድ የተወሰነ የሞገድ ርዝመት ቀይ እና ሰማያዊ ቺፕስ በተወሰነ ሬሾ ውስጥ እስከተጣመሩ ድረስ በእጽዋት እርባታ ላይ ሊውሉ ይችላሉ ለምሳሌ የቀይ እና ሰማያዊ ጥምርታ 4: 1, 6: 1, 9: 1 እና የመሳሰሉት ናቸው. ላይ

②ነጭ ብርሃን እስከሆነ ድረስ በጃፓን በስፋት ጥቅም ላይ የሚውለው ባለ ሶስት ዋና ነጭ የብርሃን ቱቦ እና የመሳሰሉትን የፀሐይ ብርሃንን ሊተካ ይችላል.የእነዚህን ስፔክትረም አጠቃቀም በእጽዋት እድገት ላይ የተወሰነ ተጽእኖ ይኖረዋል, ነገር ግን ውጤቱ በ LED የተሰራውን የብርሃን ምንጭ ያህል ጥሩ አይደለም.

③የ PPFD (የብርሃን ኳንተም ፍሰት ጥግግት)፣ አስፈላጊው የመብራት መለኪያ፣ የተወሰነ መረጃ ጠቋሚ እስከደረሰ ድረስ፣ ለምሳሌ፣ PPFD ከ200 μmol·m-2·s-1 ይበልጣል።ነገር ግን, ይህንን አመላካች ሲጠቀሙ, የጥላ ተክል ወይም የፀሐይ ተክል መሆን አለመሆኑን ትኩረት መስጠት አለብዎት.የእነዚህን ተክሎች የብርሃን ማካካሻ ሙሌት ነጥብ መፈለግ ወይም ማግኘት አለብዎት, እሱም የብርሃን ማካካሻ ነጥብ ተብሎም ይጠራል.በተጨባጭ ትግበራዎች, ችግኞች ብዙ ጊዜ ይቃጠላሉ ወይም ይደርቃሉ.ስለዚህ የዚህ ግቤት ንድፍ እንደ ተክሎች ዝርያ, የእድገት አካባቢ እና ሁኔታዎች መሰረት መዘጋጀት አለበት.

የመጀመሪያውን ገጽታ በተመለከተ በመግቢያው ላይ እንደተገለጸው ለተክሎች እድገት የሚፈለገው ስፔክትረም የተወሰነ የስርጭት ስፋት ያለው ቀጣይነት ያለው ስፔክትረም መሆን አለበት.በጣም ጠባብ ስፔክትረም ያለው (በስእል 3(ሀ) እንደሚታየው) ከሁለት ልዩ የሞገድ ርዝመት ያላቸው ቀይ እና ሰማያዊ ቺፖች የተሰራ የብርሃን ምንጭ መጠቀም ተገቢ እንዳልሆነ ግልጽ ነው።በሙከራዎች ውስጥ, ተክሎች ወደ ቢጫነት, የቅጠሉ ግንድ በጣም ቀላል እና ቅጠሉ በጣም ቀጭን ነው.

ቀደም ባሉት ዓመታት በተለምዶ ሶስት ቀዳሚ ቀለሞች ላሏቸው የፍሎረሰንት ቱቦዎች ምንም እንኳን ነጭ ቢዋሃዱም ቀይ፣ አረንጓዴ እና ሰማያዊ ስፔክትሮች ተለያይተዋል (በስእል 3(ለ) እንደሚታየው) የስፔሩ ስፋት በጣም ጠባብ ነው።የሚከተለው ቀጣይነት ያለው ክፍል የእይታ ጥንካሬ በአንጻራዊነት ደካማ ነው, እና ኃይሉ አሁንም ከ LEDs ጋር ሲነጻጸር በአንጻራዊነት ትልቅ ነው, ከ 1.5 እስከ 3 ጊዜ የኃይል ፍጆታ.ስለዚህ, የአጠቃቀም ተፅእኖ እንደ LED መብራቶች ጥሩ አይደለም.

ምስል 3፣ ቀይ እና ሰማያዊ ቺፕ LED ተክል ብርሃን እና ባለ ሶስት ቀዳሚ ቀለም የፍሎረሰንት ብርሃን ስፔክትረም

PPFD የብርሃን ኳንተም ፍሰት ጥግግት ነው፣ እሱም በፎቶሲንተሲስ ውስጥ ያለውን ውጤታማ የጨረር ብርሃን ፍሰትን የሚያመለክት ሲሆን ይህም በክፍል ውስጥ ከ 400 እስከ 700 nm የሞገድ ርዝመት ባለው የእጽዋት ቅጠል ግንድ ላይ አጠቃላይ የብርሃን ኩንታ ክስተትን ይወክላል። .ክፍሉ μEm-2·s-1 (μmolm-2·s-1) ነው።የፎቶሲንተቲክ አክቲቭ ጨረር (PAR) ከ 400 እስከ 700 nm ውስጥ የሞገድ ርዝመት ያለው አጠቃላይ የፀሐይ ጨረር ያመለክታል.በብርሃን ኩንታ ወይም በጨረር ሃይል ሊገለጽ ይችላል።

ቀደም ባሉት ጊዜያት በኢሉሚኖሜትር የሚንፀባረቀው የብርሃን ጥንካሬ ብሩህነት ነበር, ነገር ግን የእጽዋት እድገት ስፔክትረም የሚለወጠው ከፋብሪካው የብርሃን መሳሪያው ቁመት, የብርሃን ሽፋን እና ብርሃኑ በቅጠሎቹ ውስጥ ማለፍ ስለመቻሉ ነው.ስለዚህ, በፎቶሲንተሲስ ጥናት ውስጥ የብርሃን ጥንካሬን እንደ አመልካች መለኪያ መጠቀም ትክክል አይደለም.

በአጠቃላይ የፎቶሲንተሲስ ዘዴን መጀመር የሚቻለው የፀሐይን አፍቃሪ ተክል PPFD ከ 50 μmolm-2·s-1 ሲበልጥ፣ የሻዳይ ተክል PPFD ግን 20 μmol·m-2·s-1 ብቻ ይፈልጋል። .ስለዚህ, የ LED የእድገት መብራቶችን ሲገዙ, በዚህ የማመሳከሪያ ዋጋ እና በተክሉ ተክሎች አይነት ላይ በመመስረት የ LED መብራቶችን ቁጥር መምረጥ ይችላሉ.ለምሳሌ, የአንድ ነጠላ LED lght PPFD 20 μmolm-2·s-1 ከሆነ ከ 3 በላይ የ LED ተክል አምፖሎች ለፀሃይ አፍቃሪ ተክሎች ያስፈልጋሉ.

የሴሚኮንዳክተር መብራቶች በርካታ የንድፍ መፍትሄዎች

ሴሚኮንዳክተር መብራት ለእጽዋት እድገት ወይም ለመትከል ያገለግላል, እና ሁለት መሰረታዊ የማጣቀሻ ዘዴዎች አሉ.

• በአሁኑ ጊዜ በቻይና ውስጥ የቤት ውስጥ መትከል ሞዴል በጣም ሞቃት ነው.ይህ ሞዴል በርካታ ባህሪያት አሉት:

① የ LED መብራቶች ሚና የእጽዋት መብራቶችን ሙሉ ስፔክትረም ለማቅረብ ነው, እና የብርሃን ስርዓቱ ሁሉንም የብርሃን ኃይል ለማቅረብ አስፈላጊ ነው, እና የምርት ዋጋ በአንጻራዊነት ከፍተኛ ነው;
②የኤልኢዲ የሚበቅሉ መብራቶች ንድፍ የአስፈፃሚውን ቀጣይነት እና ታማኝነት ግምት ውስጥ ማስገባት ይኖርበታል።
③የብርሃን ጊዜን እና የመብራት ጥንካሬን በብቃት መቆጣጠር አስፈላጊ ነው, ለምሳሌ እፅዋቱ ለጥቂት ሰዓታት እንዲቆይ ማድረግ, የጨረር ጥንካሬው በቂ አይደለም ወይም በጣም ጠንካራ አይደለም, ወዘተ.
④ አጠቃላይ ሂደቱ እንደ እርጥበት፣ የሙቀት መጠን እና የ CO2 ትኩረትን የመሳሰሉ ከቤት ውጭ ባለው የእፅዋት ትክክለኛ ምቹ የእድገት አካባቢ የሚፈለጉትን ሁኔታዎች መኮረጅ አለበት።

• ከቤት ውጭ የመትከያ ሁነታ ጥሩ የውጪ የግሪን ሃውስ ተከላ መሰረት ያለው።የዚህ ሞዴል ባህሪያት የሚከተሉት ናቸው:

① የ LED መብራቶች ሚና ብርሃንን መሙላት ነው።አንደኛው በቀን የፀሐይ ብርሃን በሚፈነዳበት በሰማያዊና በቀይ አካባቢዎች ያለውን የብርሃን መጠን በመጨመር የእጽዋትን ፎቶሲንተሲስ ለማስፋፋት ሲሆን ሁለተኛው ደግሞ የዕፅዋትን እድገት ፍጥነት ለማሳደግ በምሽት የፀሐይ ብርሃን በማይኖርበት ጊዜ ማካካሻ ነው.
② ተጨማሪው ብርሃን ተክሉ በየትኛው የእድገት ደረጃ ላይ እንደሚገኝ ለምሳሌ እንደ ችግኝ ወቅት ወይም የአበባ እና የፍራፍሬ ጊዜን ግምት ውስጥ ማስገባት አለበት.

ስለዚህ, የ LED ተክል ማብቀል መብራቶች ንድፍ በመጀመሪያ ሁለት መሠረታዊ የንድፍ ሁነታዎች ሊኖራቸው ይገባል, እነሱም 24h መብራት (ቤት ውስጥ) እና የእፅዋት እድገት ማሟያ ብርሃን (ውጪ).ለቤት ውስጥ እፅዋት ማልማት የ LED ማደግ መብራቶች ንድፍ በስእል 4 ላይ እንደሚታየው ሶስት ገጽታዎችን ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል.በተወሰነ መጠን ቺፖችን በሶስት ዋና ቀለሞች ማሸግ አይቻልም.

ምስል 4, የቤት ውስጥ የ LED ተክል መጨመሪያ መብራቶችን ለ 24h ብርሃን የመጠቀም ንድፍ ሀሳብ

ለምሳሌ በመዋዕለ-ህፃናት ደረጃ ላይ ላለው ስፔክትረም የስር እና ግንድ እድገትን ማጠናከር ፣የቅርንጫፎችን ቅጠሎች ማጠናከር እና የብርሃን ምንጭ በቤት ውስጥ ጥቅም ላይ እንደሚውል ከግምት ውስጥ በማስገባት በስእል 5 ላይ እንደሚታየው ስፔክትረም ሊዘጋጅ ይችላል ።

ምስል 5, ለ LED የቤት ውስጥ የችግኝ ጊዜ ተስማሚ የሆኑ ስፔክትራል መዋቅሮች

ለሁለተኛው ዓይነት LED የሚያድጉት ብርሃን ንድፍ በዋነኝነት የታለመው ከቤት ውጭ ባለው የግሪን ሃውስ ውስጥ መትከልን ለማስተዋወቅ የተጨማሪ ብርሃን ዲዛይን መፍትሄ ላይ ነው።የንድፍ ሃሳቡ በስእል 6 ይታያል.

ምስል 6, የውጪ የሚያድጉ መብራቶች ንድፍ ሀሳቦች 

ፀሐፊው ብዙ ተከላ ኩባንያዎች የእጽዋትን እድገት ለማሳደግ የ LED መብራቶችን ለመጠቀም ሁለተኛውን አማራጭ እንዲወስዱ ይጠቁማል.

በመጀመሪያ የቻይና የውጭ ግሪንሃውስ እርሻ ለብዙ አሥርተ ዓመታት ከፍተኛ መጠን ያለው እና ሰፊ ልምድ አለው, በደቡብም ሆነ በሰሜን.የግሪንሀውስ አመራረት ቴክኖሎጂ ጥሩ መሰረት ያለው እና ለአካባቢው ከተሞች ብዙ ቁጥር ያላቸው ትኩስ አትክልትና ፍራፍሬ በገበያ ላይ ያቀርባል።በተለይም በአፈርና ውሃ እንዲሁም በማዳበሪያ ተከላ የዳበረ የምርምር ውጤቶች ተገኝተዋል።

በሁለተኛ ደረጃ, የዚህ ዓይነቱ ተጨማሪ የብርሃን መፍትሄ አላስፈላጊ የኃይል ፍጆታን በእጅጉ ይቀንሳል, በተመሳሳይ ጊዜ የፍራፍሬ እና የአትክልት ምርትን በተሳካ ሁኔታ ይጨምራል.በተጨማሪም የቻይና ሰፊ መልክዓ ምድራዊ አቀማመጥ ለማስተዋወቅ በጣም ምቹ ነው.

እንደ የ LED ተክል ብርሃን ሳይንሳዊ ምርምር ፣ ለእሱ ሰፋ ያለ የሙከራ መሠረትም ይሰጣል።ምስል 7 በዚህ የምርምር ቡድን የተገነባው በአረንጓዴ ቤቶች ውስጥ ለማደግ ተስማሚ የሆነ የ LED እድገት ብርሃን አይነት ሲሆን ስፔክትረም በስእል 8 ላይ ይታያል.

ምስል 7, አንድ ዓይነት LED የሚያበቅል ብርሃን

ምስል 8፣ የ LED የሚበቅል ብርሃን ዓይነት ስፔክትረም

ከላይ በተጠቀሱት የንድፍ ሃሳቦች መሰረት, የምርምር ቡድኑ ተከታታይ ሙከራዎችን አድርጓል, እና የሙከራ ውጤቶቹ በጣም ጠቃሚ ናቸው.ለምሳሌ፣ በመዋዕለ ሕፃናት ውስጥ ለማደግ ብርሃን፣ ጥቅም ላይ የዋለው የመጀመሪያው መብራት 32 ዋ ኃይል ያለው የፍሎረሰንት መብራት እና የሕፃናት ዑደት 40 ቀናት ነው።የ 12 ዋ LED መብራት እንሰጣለን, ይህም የችግኝቱን ዑደት ወደ 30 ቀናት ያሳጥራል, በችግኝ አውደ ጥናት ውስጥ ያሉትን መብራቶች የሙቀት መጠን ተፅእኖን በተሳካ ሁኔታ ይቀንሳል እና የአየር ማቀዝቀዣውን የኃይል ፍጆታ ይቆጥባል.የዛፉ ውፍረት, ርዝመት እና ቀለም ከመጀመሪያው የችግኝ ማራቢያ መፍትሄ የተሻለ ነው.ለጋራ አትክልቶች ችግኞች ጥሩ የማረጋገጫ መደምደሚያዎችም ተገኝተዋል, ይህም በሚከተለው ሠንጠረዥ ውስጥ ተጠቃሏል.

ከነሱ መካከል, ተጨማሪ የብርሃን ቡድን PPFD: 70-80 μሞል-2 · s-1, እና ቀይ-ሰማያዊ ጥምርታ: 0.6-0.7.በቀን ውስጥ ያለው የ PPFD የተፈጥሮ ቡድን ዋጋ 40 ~ 800 μሞል -2 · s-1 ነበር, እና የቀይ እና ሰማያዊ ጥምርታ 0.6 ~ 1.2 ነበር.ከላይ ያሉት ጠቋሚዎች በተፈጥሮ ከሚበቅሉ ችግኞች የተሻሉ መሆናቸውን ማየት ይቻላል.

ማጠቃለያ

ይህ ጽሑፍ በእጽዋት እርባታ ውስጥ የ LED ማደግ መብራቶችን በመተግበር ረገድ የቅርብ ጊዜ ለውጦችን ያስተዋውቃል, እና በእፅዋት እርባታ ላይ በ LED ትግበራ ውስጥ አንዳንድ አለመግባባቶችን ይጠቁማል.በመጨረሻም ለዕፅዋት ልማት የሚያገለግሉ የ LED መብራቶችን ለማልማት ቴክኒካዊ ሀሳቦች እና መርሃግብሮች ቀርበዋል ።በብርሃን ተከላ እና አጠቃቀም ላይ ሊታዩ የሚገባቸው አንዳንድ ምክንያቶችም እንዳሉ ሊታወቅ ይገባል ለምሳሌ በብርሃን እና በእጽዋት መካከል ያለው ርቀት, የመብራት የጨረር ክልል እና መብራቱን እንዴት መጠቀም እንደሚቻል. መደበኛ ውሃ, ማዳበሪያ እና አፈር.

ደራሲ: Yi Wang et al.ምንጭ፡ CNKI