Автор: Цзинг Жао, Зенчан Жуу, Юнлонг Бу және т.б. Басты БАҚ: Ауылшаруашылық техникасы технологиясы (жылыжай бау-бақша)

Зауыт фабрикасы заманауи өнеркәсіп, биотехнология, қоректік гидропоника және ақпараттық технологияларды біріктіреді. Ол толығымен қоршалған, қоршаған ортаға қойылатын талаптар төмен, су мен тыңайтқыштарды қысқартады, су мен тыңайтқыштарды үнемдейді, ал пестицидтер өндірісінің артықшылықтары бар және қалдықтардың артықшылығы жоқ, қондырғы жерді пайдалану тиімділігі 40-тан 108 есеге дейін ашық далалық өндіріс. Олардың ішінде интеллектуалды жасанды жарық көзі және оның жеңіл ортасын реттеу оның өндірістік тиімділігі үшін шешуші рөл атқарады.

Маңызды физикалық экологиялық фактор ретінде жарық өсімдіктердің өсуін және материалдық метаболизмнің маңызды рөл атқарады. «Зауыттың негізгі белгілерінің бірі - толық жасанды жарық көзі және жеңіл ортадағы зияткерлік реттеуді жүзеге асыру» индустриядағы жалпы келісімге айналды.

Өсімдіктердің жарыққа деген қажеттілігі

Жарық - бұл өсімдіктердің фотосинтезінің жалғыз энергия көзі. Жеңіл қарқындылығы, жеңіл сапасы (спектр) және жарықтың мерзімді өзгеруі егіннің өсуіне және дамуына терең әсер етеді, олардың ішінде жарық қарқындылығы өсімдіктердің фотосинтезіне әсері бар.

■ Жеңіл қарқындылығы

Жарықтың қарқындылығы дақылдардың морфологиясын, мысалы гүлдену, интернод ұзындығы, қалыңдығы және қалыңдығы және қалыңдығы. Жеңіл қарқындылыққа арналған өсімдіктердің талаптары жеңіл сүйетін, орташа жеңіл және аз жеңіл төзімді өсімдіктерге бөлінуі мүмкін. Көкөністер көбінесе жеңіл сүйетін өсімдіктер, ал олардың жеңіл өтемақы нүктелері мен жеңіл қанықтылық нүктелері салыстырмалы түрде жоғары. Жасанды жеңіл өсімдік зауыттарында дақылдардың тиісті қарқындылығы үшін тиісті талаптары жасанды жарық көздерін таңдаудың маңызды негізі болып табылады. Жасанды жарық көздерін жобалау үшін әр түрлі өсімдіктердің талаптарын түсіну маңызды, жүйенің өндірістік көрсеткіштерін жақсарту үшін өте қажет.

■ Жеңіл сапа

Жеңіл сапа (спектрлік) тарату, сонымен қатар өсімдіктердің фотосинтезі мен морфогенезіне маңызды әсер етеді (1-сурет). Жарық радиацияның бөлігі, ал сәуле электромагниттік толқын болып табылады. Электромагниттік толқындардың толқындық сипаттамалары мен кванттық (бөлшектері) сипаттамалары бар. Жарық квантусы бау-бақша өрісіндегі фотон деп аталады. Толқын ұзындығы бар сәуле 300 ~ 800NM диапазоны өсімдіктердің физиологиялық белсенді сәулеленуі деп аталады; және толқын ұзындығы бар радиация 400 ~ 700нм-дің диапазоны өсімдіктердің фотосинтетикалық белсенді сәулеленуі (пар) деп аталады.

Хлорофилл мен Кароттерес - бұл өсімдіктердің фотосинтезіндегі ең маңызды екі пигмент. 2-суретте әр фотосинтетикалық пигменттің спектрлік сіңіру спектрі көрсетілген, онда хлорофилді сіңіру спектрі қызыл және көк жолақтарда шоғырланған. Жарықтандыру жүйесі өсімдіктердің фотосинтезін насихаттау үшін дақылдардың спектрлік қажеттіліктеріне негізделген.

■ фотоперид
Өсімдіктердің фотосинтезі мен фотоморфофофофогенезі арасындағы байланыс және күн ұзындығы (немесе фотоперид уақыты) - өсімдіктердің фотографиясы деп аталады. Фотоперотидтік егіннің жарықпен сәулелендірілген уақытқа қатысты жарық сағаттарымен тығыз байланысты. Фотоперидті гүлдену және жеміс беру үшін әр түрлі дақылдар белгілі бір санды қажет етеді. Әр түрлі фотоперидтердің пікірінше, оны оның өсуінің белгілі бір кезеңінде 12-14 сағтан артық уақытты қажет ететін қырыққабат және т.б. бөлуге болады; қысқа күндік дақылдар, мысалы, пияз, соя және т.б., 12-14 сағаттық жарықтандыру сағаттарынан аз; Қияр, қызанақ, бұрыш, бұрыш және т.б. сияқты орташа күн дақылдары, гүлденіп, ұзақ немесе қысқа күн сәулесі түседі.
Қоршаған ортаның үш элементінің ішінде жарық қарқындылығы жасанды жарық көздерін таңдаудың маңызды негізі болып табылады. Қазіргі уақытта жарық қарқындылығын білдірудің көптеген жолдары бар, негізінен үшеуін қоса алғанда.
(1) Жарықтандыру жарықтандырылған ұшақта, люкс (LX) бойынша алынған жарықтандыруға арналған жарықтандырудың беттік тығыздығына жатады (люкс).

(2) Фотосинтетикалық белсенді сәуле, пара, бірлік: w / m².

(3) Фотосинтетикалық тиімді PPFD немесе PPF фотосинтикалық тиімді PPFD немесе PPF - бұл қондырғы мен қондырғы аймағының, бірлікке жететін немесе өтетін фотосинтетикалық тиімді радиацияның саны, бірлігі: мкмол / (мор). «400 ~ 700нм» фотосинтезмен тікелей байланысты. Бұл сонымен қатар өсімдік шаруашылығы саласындағы ең көп қолданылатын жарық қарқындылығы.

Әдеттегі қосымша жеңіл жүйенің жарық көзі
Жасанды жарық қосымшасы - мақсатты аймақтағы жарық қарқындылығын арттыру немесе жарық уақытын өсімдіктердің жеңілдетілуін орындау үшін қосымша жарық жүйесін орнату арқылы ұзартыңыз. Жалпы алғанда, қосымша жарық жүйесінде қосымша жеңіл жабдық, тізбектер және оны басқару жүйесі кіреді. Қосымша жарық көздеріне негізінен қыздыру лампалары, люминесцентті лампалар, флуоресцентті шамдар, металл галогендер шамдары, жоғары қысымды натрий шамдары және жарық диодтары жатады. Қыздыру лампаларының төмен электрлік және оптикалық тиімділігіне, төмен фотосистикалық энергия тиімділігіне және басқа кемшіліктерге байланысты, оны нарық алып тастады, сондықтан бұл мақала егжей-тегжейлі талдау жасамайды.

■ Флуоресцентті шам
Флуоресцентті лампалар төмен қысымды газ ағызу шамдарының түріне жатады. Шыны түтік сынап буымен немесе инертті газбен толтырылған, ал түтіктің ішкі қабырғасы флуоресцентті ұнтақпен қапталған. Жарық түсі түтіктегі флуоресцентті материалға байланысты өзгереді. Флуоресцентті лампаларда спектрлік қойылым, жоғары жарық тиімділігі, төмен қуаты, ұзағырақ қуат, ұзағырақ, ұзағырақ, ұзағырақ, ұзағырақ, ұзағырақ, ұзағырақ, ұзағырақ, ұзағырақ (12000h) және салыстырмалы түрде төмен құны бар. Флуоресцентті шамның өзі аз жылу шығарады, ол жарықтандыруға арналған өсімдіктерге жақын болуы мүмкін және үш өлшемді өсіруге жарамды. Алайда, флуоресцентті шамның спектрлік орналасуы негізсіз. Әлемдегі ең көп таралған әдіс - өсіру аймағындағы дақылдардың тиімді жарық көзі компоненттерін барынша арттыру үшін шағылыстырғыштарды қосу. Жапондық ADV-AGRI компаниясы сонымен қатар HELL қосымша жарық көзінің жаңа түрін жасады. HELL іс жүзінде флуоресцентті шамдар санатына жатады. Бұл катодты катодты флуоресцентті шамдар (CCFL) және сыртқы электрод-флуоресцентті шамдар (EEFL) үшін жалпы термин (EEFL) және аралас электрод-флуоресцентті шам. HELL TUBE өте жұқа, диаметрі шамамен 4 мм, ал ұзындығын өсіру қажеттіліктеріне сәйкес 450 мм-ден 1200 мм-ге дейін реттеуге болады. Бұл кәдімгі флуоресцентті шамның жетілдірілген нұсқасы.

■ Металл галогендік шамы
Металл галогенді шамы - бұл жоғары қысымды сынап шамы негізінде әр түрлі металл дақылдарын (бромид, натрий, натрий, натрий, натрий және т.б.) қосу арқылы әртүрлі элементтерді шығаруға мүмкіндік беретін жоғары қарқынды зарядтарды шығаруға болады. Галоген лампаларында жоғары жарқыраған тиімділік, жоғары қуат, жақсы ашық түс, ұзақ өмір және үлкен спектр бар. Алайда, жарқын тиімділік жоғары қысымды натрий шамдарынан төмен болғандықтан, ал өмір бойы өмір бойы натрий шамдарынан қысқа, ол қазір бірнеше өсімдік зауыттарында қолданылады.

■ Жоғары қысымды натрий шамы
Жоғары қысымды натрий шамдары жоғары қысымды газ ағызу шамдарының түріне жатады. Жоғары қысымды натрий шамы - бұл жоғары қысымды натрий буы ағызу түтігіне толтырылған, және аз мөлшерде ксентон (xe) және сынап металл галиді қосылады. Жоғары қысымды натрий шамдарының жоғары электрлік-оптикалық лампаларында жоғары деңгейлі шығындар бар, олар өндірістік шығындардан жоғары, жоғары қысымды натрий шамдары ауылшаруашылық нысандарында қосымша жарықты қолдануда ең көп қолданылады. Алайда, олардың спектріндегі фотосинтетикалық тиімділіктің кемшіліктеріне байланысты, оларда олардың аз энергия тиімділігі туралы кемшіліктер бар. Екінші жағынан, жоғары қысымды натрий шамдарымен шығарылатын спектрлік компоненттер негізінен сары-қызғылт сары жарық диапазонында шоғырланған, оған өсімдіктердің өсуі үшін қажетті қызыл және көк спектрі жоқ сары-қызғылт сары түсті диапазонда шоғырланған.

■ Жарық шығаратын диод
Жеңіл көздер, жарық диодтары (жарықдиодтар) ретінде жоғары электро-оптикалық түрлендірудің тиімділігі, реттелетін спектрі және жоғары фотосинтетикалық тиімділік сияқты көптеген артықшылықтарға ие. ЖШД зауыттың өсуі үшін қажет монохроматикалық жарық шығара алады. Кәдімгі люминесцентті лампалармен және басқа қосымша жарық көздерімен салыстырғанда, жарық диоды энергияны үнемдеудің, қоршаған ортаны қорғау, ұзақ өмір, монохроматикалық жарық, суық жарық көзі және т.б. Жарық диодтарының электро-оптикалық тиімділігін одан әрі жетілдірумен және масштабтағы шығындардан кейін шығындарды азайту, жарықдиодты өсетін жарықтандыру жүйелері ауылшаруашылық нысандарындағы жарықтандырудың негізгі жабдықтарына айналады. Нәтижесінде өсірілген жарық диоды 99,9% -дан астам өсімдік зауыттарында қолданылды.

Салыстыру арқылы әр түрлі қосымша жарық көздерінің сипаттамаларын нақты түсінуге болады, 1-кестеде көрсетілгендей.

Мобильді жарықтандыру құрылғысы
Жарықтың қарқындылығы дақылдардың өсуімен тығыз байланысты. Үш өлшемді өсіру көбінесе өсімдік зауыттарында қолданылады. Алайда, өсіру тіректерінің құрылымын шектеуге байланысты, сөрелер арасындағы жарық пен температураның біркелкі бөлінбеуі дақылдардың кірістілігіне әсер етеді және егін жинау кезеңі үндеспейді. Бейджиндегі компания 2010 жылы қолмен көтеретін жарық қоспаларын (HPS жарықтандыруды және жарықдиодты жарықтандыруды) сәтті жасады. Принцип - драйв білігін және одан кейін шыңды бұрап, шағын кино катушкасын бұру арқылы бекітіңіз. Сым арқанын тарту және одан шығару мақсатында қол жеткізу. Өсіру жарығының сым арқаны лифтінің орамай доңғалағымен өсіп келе жатқан жарықтың биіктігін реттеудің әсеріне жету үшін бірнеше доптармен байланыстырылған. 2017 жылы жоғарыда аталған компания жаңа мобильді жарық қоспасын құрастырды және әзірледі, бұл нақты уақыт аралығындағы биіктікті нақты уақыт режимінде автоматты түрде реттей алады. Реттеу құрылғысы қазір үш қабатты жарық көзін көтеру түрінде орнатылды Үш өлшемді өсіру тартпасы. Құрылғының жоғарғы қабаты - бұл ең жақсы жарық жағдайымен, сондықтан ол жоғары қысымды натрий шамдарымен жабдықталған; Ортаңғы қабат пен төменгі қабат жарықдиодты өсетін шамдармен және көтергіш реттеу жүйесімен жабдықталған. Ол дақылдар үшін қолайлы жарықтандыру ортасын қамтамасыз ету үшін өсіп келе жатқан жарықтың биіктігін автоматты түрде реттей алады.

Үш өлшемді өсіруге арналған мобильді жарық қоспасымен салыстырғанда, Нидерланды көлденең жылжымалы жарықдиодты жарықдиодты шамды қос қосымша шамдар жасады. Күздегі жарықтың көлеңкесінің күн сәулесінің өсуіне жол бермеу үшін, өсетін жеңіл жүйені кронштейннің екі жағына да, көлденең бағытта телескопиялық слайд арқылы алып тастауға болады, сондықтан күн толығымен өсімдіктерде сәулелендірілген; Күн сәулесі жоқ және күн сәулесімен жаңбырлы күндерде өсетін жеңіл жүйенің желінің ортасына дейін өсімдіктер өсімдіктерін біркелкі толтырыңыз; Өсімді жеңіл жүйені жақшадағы слайд арқылы көлденеңінен жылжытыңыз, өсіп келе жатқан жеңіл жүйені жиі бөлшектеуге және шығарып алуға және қызметкерлердің еңбек қарқынын азайтуға, осылайша жұмыс тиімділігін тиімді жақсартады.

Типтік өсудің әдеттегі жүйесінің дизайн идеялары
Ұялы жарықтандыру қондырғысының дизайнынан зауыттың қосымша жарықтандыру жүйесінің дизайны, әдетте, дизайнның негізгі құрамы ретінде түрлі дақылдардың өсу кезеңіндегі жарық қарқындылығы, жеңіл сапасы және фотоперидтік параметрлерін алады , энергияны үнемдеудің және жоғары өнімділіктің түпкілікті мақсатына жету үшін интеллектуалды басқару жүйесіне сүйене отырып.

Қазіргі уақытта жапырақты көкөністерге арналған қосымша жарықтың дизайны мен құрылысы біртіндеп пісіп үлгерді. Мысалы, жапырақты көкөністерді төрт кезеңге бөлуге болады: көшет кезеңі, ортаңғы өсім, кеш өсу, кеш өсу және аяқталу сатысы; Жеміс-көкөністерді көшет кезеңіне, вегетативті өсу сатысында, гүлдену сатысында, егін жинау сатысына бөлуге болады. Қосымша жарық қарқындылығының атрибуттарынан көшет кезеңіндегі жарық қарқындылығы сәл төмен болуы керек, 60-20 мкмоль / (мкмоль / (мкм), содан кейін біртіндеп артады. Жапырақты көкөністер 100 ~ 200 мкмоль / (мкмоль / (мкмоль / (мкмоль / (мкм) жетуі мүмкін, ал жеміс көкөністері өсімдіктің өсімдіктерінің әр өсу кезеңінде және қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін 300 ~ 500 мкмоль / (мкм) жетуі мүмкін, және қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін жоғары өнімділік; Жеңіл сапа тұрғысынан қызыл түстің арақатынасы өте маңызды. Көшеттердің сапасын арттыру және көшет кезеңінің өсуіне жол бермеу үшін, қызыл түстің арақатынасы әдетте төмен деңгейде орнатылады [(1 ~ 2): 1), содан кейін өсімдік қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін біртіндеп азаяды Жеңіл морфология. Қызыл түстің жапырақты көкөністерге арақатынасы (3 ~ 6): 1-ге орнатылуы мүмкін. Фотоперид үшін жарық қарқындылығына ұқсас, ол өсу кезеңінің ұзартылуымен, жапырақты көкөністердің фотосинтезі үшін фотосинтетикалық уақытқа ие болу үшін өсу тенденциясын көрсетуі керек. Жемістер мен көкөністердің жеңіл қосымша дизайны күрделене түседі. Жоғарыда аталған негізгі заңдардан басқа, біз гүлдену кезеңінде фотоперидті орнатуға назар аударуымыз керек, ал көкөністердің гүлденуі мен жемісін бермеуі керек, сондықтан артқы жағынан көтерілуі керек.

Айта кету керек, жарық формуласы жеңіл ортаға арналған соңғы өңдеуді қамтуы керек. Мысалы, үздіксіз жарық қоспасы гидропониялық жапырақты көкөніс көшеттерінің өнімділігі мен сапасын жақсартады немесе өскіндер мен жапырақты көкөністерді едәуір жақсарту үшін ультракүлгін өңдеуді едәуір жақсартады (әсіресе күлгін жапырақтары мен қызыл жапырақты салат) тағамдық сапасы.

Таңдалған дақылдарға арналған жарық қоспаларын оңтайландырудан басқа, кейбір жасанды жеңіл өсімдік зауыттарының жарық көзін басқару жүйесі соңғы жылдары да тез дамыды. Бұл басқару жүйесі негізінен B / S құрылымына негізделген. Дәнді дақылдардың өсуі кезінде температура, ылғалдылық, жарық және СО2 концентрациясы сияқты қоршаған ортаға автоматты түрде басқару және автоматты басқару WIFI арқылы жүзеге асырылады, сонымен бірге сонымен бірге сыртқы жағдайлармен шектелмейтін өндіріс әдісі жүзеге асырылады. Ақылды қосымша жарық жүйесінің бұл түрі жарық диоды жеңіл арманы қосымша жарық көзі ретінде пайдаланады, қашықтықтан зияткерлік басқару жүйесімен біріктірілген, өсімдік толқын ұзындығы жарықтандыру қажеттіліктеріне сәйкес келеді, әсіресе жеңіл бақыланатын өсімдіктер қоршаған ортаға сәйкес келеді және нарықтық сұранысты қанағаттандырады .

Қорытынды ескертулер
Өсімдік зауыттары ХХІ ғасырдағы әлемдік ресурстарды, халықтың және экологиялық мәселелерді шешудің маңызды әдісі және болашақ жоғары технологиялық жобаларда азық-түлікпен қамтамасыз етудің маңызды әдісі болып саналады. Ауылшаруашылық өндірісінің жаңа түрі ретінде өсімдік зауыттары әлі де оқу және өсу сатысында, және көп көңіл бөлінеді және зерттеу қажет. Бұл мақалада өсімдік зауыттарындағы жалпы жарықтандыру әдістерінің сипаттамалары мен артықшылығы сипатталған және типтік дақылдарды қосымша жарықтандыру жүйелерінің жобалық идеялары сипатталған. Салыстырудан, салыстырудан, үздіксіз бұлтты және тұман сияқты аз жарықпен күресу қиын емес, мысалы, үздіксіз бұлтты және тұмар сияқты, бұл өндіріс дақылдарының жоғары және тұрақты өндірісін қамтамасыз ету, жарықдиодты өсу жабдықтарының жоғарылауы қазіргі дамумен қатар жүреді Трендтер.

Өсімдік зауыттарының болашақ даму бағыты жаңа жоғары дәлдікке, арзан сенсорларға, қашықтан басқарылатын, реттелетін спектрлі жарықтандыру құрылғыларына және сараптамалық басқару жүйелеріне назар аударуы керек. Сонымен бірге, болашақ өсімдік зауыттары арзан, зияткерлік және өзін-өзі бейімдеуге қарай дами береді. Жарықдиодты өсетін жарық көздерін пайдалану және кеңінен тарату өсімдік зауыттарын дәл дәлдікке кепілдік береді. Жарықдиодты Қоршаған орта ережесі - бұл жеңіл сапаны, жарық қарқындылығын және фотоперидті кешенді реттеумен байланысты күрделі процесс. Тиісті мамандар мен ғалымдар жасанды жеңіл өсімдік зауыттарында жарықдиодты қосымша жарықтандыруды ілгерілетуі керек.