[Аннотация] Көптеген эксперименттік деректерге сүйене отырып, бұл мақалада зауыт зауыттарындағы жарық сапасын таңдаудағы бірнеше маңызды мәселелер, соның ішінде жарық көздерін таңдау, қызыл, көк және сары жарықтың әсері және спектрлік диапазондарды таңдау қарастырылады, бұл зауыт зауыттарындағы жарық сапасы туралы түсінік береді. Сәйкестендіру стратегиясын анықтау анықтама ретінде пайдалануға болатын кейбір практикалық шешімдерді ұсынады.
Жарық көзін таңдау

Өсімдік зауыттары әдетте жарықдиодты шамдарды пайдаланады. Себебі жарықдиодты шамдар жоғары жарық тиімділігі, төмен энергия тұтыну, аз жылу өндіру, ұзақ қызмет ету мерзімі және реттелетін жарық қарқындылығы мен спектрі сияқты сипаттамаларға ие, бұл өсімдіктердің өсуі мен тиімді материал жинақтау талаптарын қанағаттандырып қана қоймай, сонымен қатар энергияны үнемдеуге, жылу өндіру мен электр энергиясының шығындарын азайтуға мүмкіндік береді. Жарықдиодты өсіретін шамдарды жалпы мақсаттағы бір чипті кең спектрлі жарықдиодты шамдарға, бір чипті өсімдікке тән кең спектрлі жарықдиодты шамдарға және көп чипті біріктірілген реттелетін спектрлі жарықдиодты шамдарға бөлуге болады. Соңғы екі өсімдікке тән жарықдиодты шамдардың бағасы әдеттегі жарықдиодты шамдарға қарағанда 5 еседен астам, сондықтан әртүрлі мақсаттарға сәйкес әртүрлі жарық көздерін таңдау керек. Ірі өсімдік зауыттары үшін олар өсіретін өсімдіктердің түрлері нарықтық сұранысқа байланысты өзгереді. Құрылыс шығындарын азайту және өндіріс тиімділігіне айтарлықтай әсер етпеу үшін автор жарық көзі ретінде жалпы жарықтандыру үшін кең спектрлі жарықдиодты чиптерді пайдалануды ұсынады. Шағын зауыттар үшін, егер зауыттардың түрлері салыстырмалы түрде бекітілген болса, құрылыс құнын айтарлықтай арттырмай, жоғары өндіріс тиімділігі мен сапасына қол жеткізу үшін, өсімдікке тән немесе жалпы жарықтандыруға арналған кең спектрлі жарықдиодты чиптерді жарық көзі ретінде пайдалануға болады. Егер жарықтың өсімдіктердің өсуіне және тиімді заттардың жиналуына әсерін зерттеу, болашақта ірі көлемді өндіріс үшін ең жақсы жарық формуласын ұсыну үшін реттелетін спектрлі жарықдиодты шамдардың көп чипті комбинациясын әр зауыт үшін ең жақсы жарық формуласын алу үшін жарық қарқындылығы, спектр және жарық уақыты сияқты факторларды өзгерту үшін пайдалануға болады, осылайша ірі көлемді өндіріс үшін негіз болады.

Қызыл және көк жарық

Нақты эксперимент нәтижелеріне келетін болсақ, қызыл жарықтың (R) мөлшері көк жарыққа (B) қарағанда жоғары болған кезде (салат R:B = 6:2 және 7:3; шпинат R:B = 4:1; асқабақ көшеттері R:B = 7:3; қияр көшеттері R:B = 7:3), эксперимент биомасса мөлшерінің (өсімдіктің жер үсті бөлігінің биіктігін, жапырақтың максималды ауданын, жаңа және құрғақ салмағын және т.б. қоса алғанда) жоғары екенін, бірақ көк жарық мөлшері қызыл жарыққа қарағанда жоғары болған кезде өсімдіктердің сабағының диаметрі мен күшті көшет индексі жоғары екенін көрсетті. Биохимиялық көрсеткіштер үшін қызыл жарықтың мөлшері көк жарыққа қарағанда жоғары болуы өсімдіктердегі еритін қант мөлшерінің артуына жалпы пайдалы. Дегенмен, өсімдіктерде VC, еритін ақуыз, хлорофилл және каротиноидтардың жиналуы үшін қызыл жарыққа қарағанда көк жарық мөлшері жоғары жарықдиодты жарықтандыруды пайдалану тиімдірек, ал малониальдегид мөлшері де осы жарықтандыру жағдайында салыстырмалы түрде төмен.

Өсімдік зауыты негізінен жапырақты көкөністерді өсіру немесе өнеркәсіптік көшет өсіру үшін пайдаланылатындықтан, жоғарыда келтірілген нәтижелерден өнімділікті арттыру және сапаны ескеру шартымен жарық көзі ретінде көк жарыққа қарағанда қызыл жарық мөлшері жоғары жарықдиодты чиптерді пайдалану қолайлы деген қорытынды жасауға болады. Жақсы қатынас R:B = 7:3. Сонымен қатар, қызыл және көк жарықтың мұндай қатынасы негізінен барлық жапырақты көкөністерге немесе көшеттерге қолданылады және әртүрлі өсімдіктерге арналған нақты талаптар жоқ.

Қызыл және көк толқындарды таңдау

Фотосинтез кезінде жарық энергиясы негізінен хлорофилл a және хлорофилл b арқылы сіңіріледі. Төмендегі суретте хлорофилл a мен хлорофилл b жұтылу спектрлері көрсетілген, мұндағы жасыл спектрлік сызық хлорофилл a жұтылу спектрі, ал көк спектрлік сызық хлорофилл b жұтылу спектрі болып табылады. Суреттен хлорофилл a мен хлорофилл b екі жұтылу шыңына ие екенін көруге болады, біреуі көк жарық аймағында, екіншісі қызыл жарық аймағында. Бірақ хлорофилл a мен хлорофилл b екі жұтылу шыңы сәл өзгеше. Дәлірек айтқанда, хлорофилл a екі шыңының толқын ұзындығы сәйкесінше 430 нм және 662 нм, ал хлорофилл b екі шыңының толқын ұзындығы сәйкесінше 453 нм және 642 нм. Бұл төрт толқын ұзындығының мәндері әртүрлі өсімдіктерде өзгермейді, сондықтан жарық көзіндегі қызыл және көк толқын ұзындықтарын таңдау әртүрлі өсімдік түрлерінде өзгермейді.

Хлорофилл а және хлорофилл b-ның сіңіру спектрлері

Зауыттың жарық көзі ретінде кең спектрлі кәдімгі жарықдиодты шамды пайдалануға болады, егер қызыл және көк жарық хлорофилл а және хлорофилл b екі шыңдық толқын ұзындығын қамти алса, яғни қызыл жарықтың толқын ұзындығы диапазоны әдетте 620 ~ 680 нм, ал көк жарықтың толқын ұзындығы диапазоны 400-ден 480 нм-ге дейін. Дегенмен, қызыл және көк жарықтың толқын ұзындығы диапазоны тым кең болмауы керек, себебі ол тек жарық энергиясын ысырап етіп қана қоймай, басқа да әсерлері болуы мүмкін.

Егер зауыттың жарық көзі ретінде қызыл, сары және көк чиптерден тұратын жарықдиодты шам пайдаланылса, қызыл жарықтың ең жоғары толқын ұзындығы хлорофилл а-ның ең жоғары толқын ұзындығына, яғни 660 нм-ге, ал көк жарықтың ең жоғары толқын ұзындығы хлорофилл b-нің ең жоғары толқын ұзындығына, яғни 450 нм-ге орнатылуы керек.

Сары және жасыл жарықтың рөлі

Қызыл, жасыл және көк жарықтың қатынасы R:G:B=6:1:3 болғанда бұл орындырақ. Жасыл жарықтың шың толқын ұзындығын анықтауға келетін болсақ, ол негізінен өсімдіктердің өсу процесінде реттеуші рөл атқаратындықтан, ол тек 530 және 550 нм аралығында болуы керек.

Қысқаша мазмұны

Бұл мақалада зауыт зауыттарындағы жарық сапасын таңдау стратегиясы теориялық және практикалық тұрғыдан қарастырылады, соның ішінде жарықдиодты жарық көзіндегі қызыл және көк жарықтың толқын ұзындығы диапазонын таңдау және сары және жасыл жарықтың рөлі мен арақатынасы. Өсімдіктердің өсу процесінде жарық қарқындылығы, жарық сапасы және жарық уақыты сияқты үш фактордың сәйкес келуі және олардың қоректік заттармен, температура мен ылғалдылықпен және CO2 концентрациясымен байланысы жан-жақты қарастырылуы керек. Нақты өндіріс үшін кең спектрлі немесе көп чипті аралас реттелетін спектрлі жарықдиодты шамды пайдалануды жоспарласаңыз да, толқын ұзындықтарының арақатынасы басты назарда болады, себебі жарық сапасынан басқа, жұмыс кезінде басқа факторларды нақты уақыт режимінде реттеуге болады. Сондықтан зауыт зауыттарын жобалау кезеңіндегі ең маңызды мәселе жарық сапасын таңдау болуы керек.

Авторы: Юн Сю

Мақала көзі: Ауыл шаруашылығы инженериясының технологиясы (жылыжай бау-бақшасы) бойынша Wechat аккаунты

Анықтама: Юн Сю,Өсімдік зауыттарындағы жарық сапасын таңдау стратегиясы [J]. Ауыл шаруашылығы инженериясы технологиясы, 2022, 42(4): 22-25.