[Resumo]Com base em um grande número de dados experimentais, este artigo discute várias questões importantes na seleção da qualidade da luz em fábricas, incluindo a seleção de fontes de luz, os efeitos da luz vermelha, azul e amarela e a seleção de espectros faixas, a fim de fornecer insights sobre a qualidade da luz nas fábricas. A determinação da estratégia de correspondência fornece algumas soluções práticas que podem ser usadas como referência.
Seleção da fonte de luz

As fábricas geralmente usam luzes LED. Isso ocorre porque as luzes LED têm as características de alta eficiência luminosa, baixo consumo de energia, menor geração de calor, longa vida útil e intensidade e espectro de luz ajustáveis, que podem não apenas atender aos requisitos de crescimento das plantas e acúmulo eficaz de material, mas também economizar energia, reduzir a geração de calor e os custos de eletricidade. As luzes LED de cultivo podem ser divididas em luzes LED de amplo espectro de chip único para uso geral, luzes LED de amplo espectro específicas para plantas de chip único e luzes LED de espectro ajustável combinadas com vários chips. O preço dos dois últimos tipos de luzes LED específicas para plantas é geralmente mais de 5 vezes maior que o das luzes LED comuns, portanto, diferentes fontes de luz devem ser selecionadas de acordo com diferentes finalidades. Para grandes fábricas, os tipos de plantas que cultivam mudam de acordo com a demanda do mercado. A fim de reduzir os custos de construção e não afetar significativamente a eficiência da produção, o autor recomenda o uso de chips LED de amplo espectro para iluminação geral como fonte de iluminação. Para fábricas de pequenas plantas, se os tipos de plantas forem relativamente fixos, a fim de obter alta eficiência e qualidade de produção sem aumentar significativamente o custo de construção, chips LED de amplo espectro para iluminação específica ou geral da planta podem ser usados ​​como fonte de iluminação. Se for para estudar o efeito da luz no crescimento das plantas e no acúmulo de substâncias eficazes, de modo a fornecer a melhor fórmula de luz para produção em larga escala no futuro, uma combinação de vários chips de luzes LED de espectro ajustável pode ser usada para mudar fatores como intensidade de luz, espectro e tempo de luz para obter a melhor fórmula de luz para cada planta, fornecendo assim a base para a produção em larga escala.

A luz vermelha e azul

No que diz respeito aos resultados experimentais específicos, quando o conteúdo de luz vermelha (R) é superior ao de luz azul (B) (alface R:B = 6:2 e 7:3; espinafre R:B = 4: 1; mudas de cabaça R:B = 7:3; mudas de pepino R:B = 7:3), o experimento mostrou que o teor de biomassa (incluindo a altura da parte aérea da planta, a área foliar máxima, a massa fresca e a massa seca). , etc.) foram maiores, mas o diâmetro do caule e o forte índice de plântulas das plantas foram maiores quando o teor de luz azul foi maior que o da luz vermelha. Para indicadores bioquímicos, o teor de luz vermelha superior ao da luz azul é geralmente benéfico para o aumento do teor de açúcar solúvel nas plantas. Porém, para o acúmulo de VC, proteína solúvel, clorofila e carotenóides nas plantas, é mais vantajoso utilizar iluminação LED com maior teor de luz azul do que luz vermelha, e o teor de malondialdeído também é relativamente baixo nesta condição de iluminação.

Como a fábrica de plantas é utilizada principalmente para o cultivo de hortaliças folhosas ou para o cultivo industrial de mudas, pode-se concluir pelos resultados acima que sob a premissa de aumentar o rendimento e levando em consideração a qualidade, é adequado o uso de chips LED com maior vermelho conteúdo de luz do que a luz azul como fonte de luz. Uma proporção melhor é R:B = 7:3. Além do mais, essa proporção de luz vermelha e azul é basicamente aplicável a todos os tipos de vegetais folhosos ou mudas, e não há requisitos específicos para diferentes plantas.

Seleção de comprimento de onda vermelho e azul

Durante a fotossíntese, a energia luminosa é absorvida principalmente pela clorofila a e pela clorofila b. A figura abaixo mostra os espectros de absorção da clorofila a e da clorofila b, onde a linha espectral verde é o espectro de absorção da clorofila a, e a linha espectral azul é o espectro de absorção da clorofila b. Pode-se observar na figura que tanto a clorofila a quanto a clorofila b possuem dois picos de absorção, um na região da luz azul e outro na região da luz vermelha. Mas os 2 picos de absorção da clorofila a e da clorofila b são ligeiramente diferentes. Para ser mais preciso, os dois comprimentos de onda de pico da clorofila a são 430 nm e 662 nm, respectivamente, e os dois comprimentos de onda de pico da clorofila b são 453 nm e 642 nm, respectivamente. Esses quatro valores de comprimento de onda não mudarão com plantas diferentes, portanto a seleção dos comprimentos de onda vermelho e azul na fonte de luz não mudará com diferentes espécies de plantas.

Espectros de absorção de clorofila a e clorofila b

Uma iluminação LED comum de amplo espectro pode ser usada como fonte de luz da fábrica da planta, desde que a luz vermelha e azul possa cobrir os dois comprimentos de onda de pico da clorofila a e da clorofila b, ou seja, a faixa de comprimento de onda da luz vermelha é geralmente 620 ~ 680 nm, enquanto a luz azul A faixa de comprimento de onda é de 400 a 480 nm. No entanto, a faixa de comprimento de onda da luz vermelha e azul não deve ser muito ampla porque não apenas desperdiça energia luminosa, mas também pode ter outros impactos.

Se uma luz LED composta por chips vermelhos, amarelos e azuis for usada como fonte de luz da fábrica da planta, o comprimento de onda de pico da luz vermelha deve ser definido como o comprimento de onda de pico da clorofila a, ou seja, em 660 nm, o comprimento de onda de pico da luz azul deve ser definida para o comprimento de onda máximo da clorofila b, ou seja, em 450 nm.

O papel da luz amarela e verde

É mais apropriado quando a proporção de luz vermelha, verde e azul é R:G:B=6:1:3. Quanto à determinação do comprimento de onda do pico da luz verde, por desempenhar principalmente um papel regulador no processo de crescimento das plantas, só precisa estar entre 530 e 550 nm.

Resumo

Este artigo discute a estratégia de seleção da qualidade da luz em fábricas tanto do ponto de vista teórico quanto prático, incluindo a seleção da faixa de comprimento de onda da luz vermelha e azul na fonte de luz LED e o papel e a proporção da luz amarela e verde. No processo de crescimento das plantas, a correspondência razoável entre os três factores de intensidade de luz, qualidade de luz e tempo de luz, e a sua relação com nutrientes, temperatura e humidade, e concentração de CO2 também deve ser considerada de forma abrangente. Para a produção real, se você planeja usar uma luz LED de espectro amplo ou uma combinação de vários chips e espectro sintonizável, a proporção dos comprimentos de onda é a principal consideração, porque além da qualidade da luz, outros fatores podem ser ajustados em tempo real durante a operação. Portanto, a consideração mais importante na fase de projeto das fábricas deve ser a seleção da qualidade da luz.

Autor: Yong Xu

Fonte do artigo: Conta Wechat de Tecnologia de Engenharia Agrícola (horticultura em estufa)

Referência: Yong Xu,Estratégia de seleção de qualidade de luz em fábricas [J]. Tecnologia de Engenharia Agrícola, 2022, 42(4): 22-25.