Kas ir PAR, PPFD un PPF?
PAR (fotosintētiski aktīvais starojums) attiecas uz starojumu konkrētajā viļņu garuma diapazonā no 400 līdz 700 nanometriem, ko augi izmanto fotosintēzei. Gaismas viļņu garuma diapazons, pret kuru augi ir jutīgi, atšķiras no tā, ko uztver cilvēka acs, un atšķiras arī gaismas intensitātes apraksta vienības. Cilvēka acs ir jutīgāka pret dzelteno-zaļo gaismu, gaismas intensitāti mēra lūmenos (lm) un luksos (lx). Turpretim augi vairāk reaģē uz sarkano un zilo gaismu, un to gaismas intensitāte ir izteikta mikro-molos sekundē (μmol/s) un mikro-molos uz kvadrātmetru sekundē (μmol/m²/s).
Fotosintēzei augi galvenokārt paļaujas uz gaismu 400–700 nm viļņu garuma spektrā, ko mēs parasti saucam par fotosintētiski aktīvo starojumu (PAR). PAR ir izteikts divās vienībās:
Fotosintētiskais starojums(W/m²), ko galvenokārt izmanto pētījumos par fotosintēzi dabiskā saules gaismā.
Fotosintētisko fotonu plūsmas blīvums (PPFD)(μmol/m²/s), ko galvenokārt izmanto, lai pētītu gan mākslīgo gaismas avotu, gan dabiskās saules gaismas ietekmi uz augu fotosintēzi.
PPFD atspoguļo fotonu skaitu (PAR diapazonā), kas saņemts sekundē uz noteiktas apgaismotas virsmas, proti, fotosintētisko fotonu plūsmas blīvumu, ar vienību μmol/m²/s. Tas ir galvenais rādītājs, lai novērtētu faktisko augu apgaismojuma sistēmu apgaismojuma efektivitāti, jo tas tieši ietekmē fotosintēzi un augu augšanu. Kā parādīts attēlā, uztverto fotonu skaits sekundē uz 1-kvadrātmetra virsmas ir 33 μmol/m²/s.
PAR mēra starojuma enerģiju, ko augi izmanto fotosintēzei. PPF nosaka kopējo fotosintētiski aktīvo fotonu skaitu, ko izstaro gaismas avots sekundē, tomēr tas tieši nenorāda, vai šie fotoni sasniedz augu virsmu.
PPFD (fotosintētisko fotonu plūsmas blīvums) ir ļoti svarīgs augu apgaismojumā, jo tas ne tikai mēra apgaismojuma sistēmas kopējo fotonu jaudu, bet arī novērtē dažādu gaismas avotu ietekmi uz augu augšanu. Augstāks PPFD ir saistīts ar palielinātu fotosintēzes ātrumu un uzlabotu augu ražu; PPFD tiek izmantots, lai novērtētu faktisko gaismas intensitāti, kas sasniedz augus, kas kalpo kā galvenais indikators augu augšanas vides optimizēšanai.
Pievienotajā attēlā ir parādīts Benwei LED ražotās 1000 W salokāmās LED augu audzēšanas gaismas testa ziņojums ar fotosintētisko fotonu plūsmu (PPF) 2895,35 μmol/s.
Kādi viļņu garumi (spektri) nepieciešami augu apgaismošanai?
280–315 nm: Minimāla ietekme uz morfoloģiskajiem un fizioloģiskajiem procesiem.
315–400 nm (UV-A): zema hlorofila absorbcija ietekmē fotoperiodiskus efektus un kavē stublāju pagarināšanos.
400–520 nm (zilā gaisma): Vislielākā hlorofila un karotinoīdu absorbcijas attiecība visvairāk ietekmē fotosintēzi PMC.
520–610 nm (zaļā gaisma): Zems pigmenta uzsūkšanās ātrums.
610–720 nm (sarkanā gaisma): zems hlorofila absorbcijas ātrums, tomēr būtiski ietekmē fotosintēzi un fotoperiodiskos efektus.
720–1000 nm (no tālās sarkanās līdz tuvajam infrasarkanajam): Augsts uzsūkšanās ātrums, veicina šūnu pagarināšanos un ietekmē ziedēšanu un sēklu dīgtspēju.
>1000 nm (infrasarkanais): Pārvērš siltumenerģijā.
Papildus zilajai un sarkanajai gaismai citi spektri, piemēram, zaļā, violetā un ultravioletā gaisma, arī zināmā mērā ietekmē augu augšanu. Zaļā gaisma palīdz aizkavēt priekšlaicīgu lapu novecošanos; violeta gaisma uzlabo krāsu un aromātu; ultravioletā gaisma regulē augu metabolītu sintēzi. Šo spektru sinerģiskais efekts simulē dabisko gaismas vidi un veicina veselīgu augu augšanu.
Pilna spektra apgaismojuma priekšrocība ir tāli sarkanā gaisma, kas nodrošina dubultā gaismas pastiprinājuma efektu (Emerson efekts). Pilna spektra diapazons ir 400–800 nm, aptverot ne tikai tālo sarkano apgabalu virs 660–800 nm, bet arī zaļo komponentu pie 500–540 nm. Eksperimenti liecina, ka zaļais komponents uzlabo gaismas iespiešanos un uzlabo kvantu efektivitāti, tādējādi panākot efektīvāku fotosintēzi. Pamatojoties uz "dubultā gaismas pastiprinājuma efektu", 650 nm sarkanās gaismas papildināšana, ja viļņa garums pārsniedz 685 nm, var ievērojami uzlabot kvantu efektivitāti, pat pārsniedzot efektu summu, ja šos divus viļņu garumus izmanto atsevišķi. Šī parādība, kurā divi gaismas viļņu garumi kopā uzlabo fotosintēzes efektivitāti, ir pazīstama kā dubultā gaismas pastiprinājuma efekts vai Emersona efektsPMC.
Augu audzēšanas gaismas ir izstrādātas ar saprātīgu spektrālo attiecību, kas aptver viļņu garuma diapazonu no 380 līdz 800 nm. Tie nodrošina augiem ideālu spektrālo attiecību, kas nepieciešama augšanai, vienlaikus papildinot dabisko gaismu. Tas padara augus veselīgākus un sulīgākus, piemērotus jebkuram augšanas posmam un izmantojami gan hidroponiskai, gan augsnes apstrādei. Tie ir ideāli piemēroti iekštelpu dārziem, stādiem podos, stādu audzēšanai, pavairošanai, fermās, siltumnīcās utt.
Kā augu audzēšanas gaismās ir izveidota sarkanās un zilās gaismas kombinācija?
Sarkanās un zilās gaismas kombinācijas nozīme augu audzēšanas gaismās
Fotosintēzes efektivitātes palielināšana
Hlorofilam a un b ir absorbcijas maksimumi pie 660 nm (sarkanā gaisma) un 450 nm (zilā gaisma). Kombinētā sarkanzilā gaisma precīzi aptver fotosintēzes kodola spektra diapazonu, palielinot gaismas enerģijas pārveidošanas efektivitāti par vairāk nekā 20%. Sarkanā gaisma aktivizē Photosystem II, bet zilā gaisma virza Photosystem I; to sinerģiskā iedarbība paātrina ATP un NADPH veidošanos no gaismas atkarīgo reakciju laikā, nodrošinot pietiekamu enerģiju Kalvina ciklam (no gaismas neatkarīgām reakcijām).
Zilā gaisma uzlabo augu kompaktumu, kavējot stublāju pagarināšanos, veicinot lapu sabiezēšanu un palielinot mehānisko izturību; sarkanā gaisma stimulē stublāju pagarināšanos un paātrina reproduktīvo augšanu. Abu kombinācija nodrošina līdzsvaru starp augu struktūru un ražu. Zilā gaisma veicina sekundāro metabolītu, piemēram, vitamīnu un antocianīnu, uzkrāšanos, bet sarkanā gaisma palielina šķīstošā cukura saturu. Kombinētā gaisma optimizē gan uzturvielu, gan garšas savienojumu PMC sintēzi.
Mainīgas gaismas attiecības dažādiem augšanas posmiem
Lapu dārzeņiem stādu stadijā ir nepieciešama lielāka zilās gaismas attiecība (4:1–7:1), lai veicinātu stublāju un lapu augšanu. Ziedēšanas un augļu posmos, pārejot uz lielāku sarkanās gaismas attiecību (9:1), var palielināties raža.
Būtisks efektivitātes uzlabojums
Salīdzinot ar pilna spektra gaismas avotiem, kombinētā sarkanzilā gaisma fokusējas uz efektīvo viļņu garuma diapazonu, samazinot enerģijas patēriņu, ko izraisa neefektīvi spektri, tādējādi panākot lielāku biomasas ražu uz elektroenerģijas vienību.
Daudzdimensiju efektu integrēšana
Inteliģentās vadības sistēmas var integrēt ultravioleto viļņu garumus, lai sasniegtu tādas saliktas funkcijas kā sakņu attīstība, sējeņu pagarinājuma kavēšana un ziedu krāsas uzlabošana. Piemēram, sukulenti var iegūt kompaktu augu formu un spilgtas krāsas, izmantojot dinamiskas aptumšošanas tehnoloģiju.
Tālāk ir norādītas izplatītākās sarkanās un zilās gaismas attiecības dažādiem augiem, lai izmantotu atsauci projektēšanā vai iepirkumā.
1. Piemērots lapu dārzeņiem vai platlapju dekoratīvajiem augiem, piemēram, salātiem, spinātiem un Ķīnas kāpostiem.
2. Piemērots augiem, kuriem visā augšanas ciklā nepieciešams papildu apgaismojums, piemēram, sukulentiem.
3. Piemērots ziedošiem un augļaugiem, piemēram, tomātiem, baklažāniem un gurķiem.
Kā papildināt gaismu augiem
Kā izvēlēties piemērotas audzēšanas lampas iekštelpu augiem?
Dabiskais apgaismojums parasti neatbilst prasībām veselīgai labības augšanai. Izmantojot LED augšanas gaismas, jūs varat efektīvi kontrolēt kultūraugu augšanas tendenci un palielināt ražu. Neatkarīgi no tā, vai audzējat dārzeņus, augļus vai ziedus siltumnīcās, vertikālās lauksaimniecības sistēmās vai citās iekštelpu telpās, LED augšanas gaismas var nodrošināt optimālu aprūpi, kas pielāgota katras kultūras īpašajām īpašībām. Ir pierādīts, ka Sena Optoelectronics ražotās LED augšanas gaismas veicina vienmērīgu ražas augšanu, tādējādi uzlabojot ražas kvalitāti un ražu.
Eksperimentālie pētījumi ir parādījuši, ka papildu apgaismojums uzlabo gaismas vidi, tādējādi uzlabojot augu stublāju garumu, stublāju diametru un lapu izmēru. Pēc gaismas papildināšanas faktisko gaismas intensitāti var attiecīgi pielāgot, lai uzlabotu vispārējo gaismas enerģijas izmantošanas efektivitāti. Kultūraugu raža var palielināties par aptuveni 25%, un ūdens izmantošanas efektivitāte var palielināties par 3,1%.
Turklāt, ziemā izmantojot LED papildu apgaismojumu siltumnīcās, lai palielinātu papildu apgaismojuma efektu, ir pareizi jākontrolē siltumnīcas temperatūra, kas var palielināt apkures enerģijas patēriņu. Tas palīdzēs vispusīgi optimizēt LED papildu apgaismojuma stratēģiju un uzlabot siltumnīcu ražošanas efektivitāti un ekonomiskos ieguvumus. Izplatītākie papildu apgaismojuma veidi ir šādi: a) Sarkanās-zilās gaismas kombinācija: sarkanā gaisma (660 nm) veicina hlorofila sintēzi, ziedēšanu un augļu veidošanos, savukārt zilā gaisma (450 nm) uzlabo stublāju un lapu augšanu. Abu kombinācija uzlabo fotosintēzes efektivitāti.b) Pilna-spektra gaismas: imitē dabisko apgaismojumu, kas ir piemērots ilgstošam-papildu apgaismojumam, un novērš pārmērīgu augu pagarināšanu vai samazinātu pretestību.c) Ksenona spuldzes: gaismas intensitāte ir tuva dabiskajai gaismai, piemērota augstvērtīgiem augiem, taču tie rada ievērojamu siltumenerģiju, patērē lielu daudzumu enerģijas.
Mākoņainās vai lietainās dienās visu dienu jānodrošina papildu apgaismojums. Saulainās dienās, samazinoties dabiskajam apgaismojumam, apgaismojumu var ieslēgt pēc pulksten 15 līdz 16, nodrošinot kopējo dienas apgaismojuma ilgumu no 10 līdz 12 stundām. Nepārtraukts papildu apgaismojums ilgāk par 16 stundām var izraisīt fotoinhibīciju, ko raksturo lapu malu apdegums vai dzeltēšana.
Papildu apgaismojums ir jāievieš, ja apkārtējās vides temperatūra ir lielāka vai vienāda ar 15 grādiem. Zema temperatūra kavē fotosintēzi. Ziemā vai ja nepietiek dabiskā apgaismojuma, papildu apgaismojuma ilgumu var pagarināt līdz 14 stundām, taču ir jāveic pielāgojumi, pamatojoties uz augu sugām.
Kad dabiskās gaismas intensitāte nokrītas zem 100 μmol/m²·s, ir jāaktivizē papildu apgaismojums, lai uzturētu fotosintētisko fotonu plūsmas blīvumu (PPFD) no 200 līdz 1000 μmol/m²·s. Gaismas sensori jāizmanto, lai uzraudzītu gaismas vienmērīgumu uz lapām, izvairoties no lokālas pārmērīgas -apstarošanas vai nepietiekama apgaismojuma. Augstas-intensitātes gaismas avoti ir jāizmanto kopā ar ēnojošiem aizkariem vai dimmeriem, lai novērstu lapu bojājumus no ultravioletā starojuma.
Balkona vai istabas augiem (piemēram, zirnekļaugiem vai chlorophytum comosum) ir ieteicams izmantot mazjaudas LED papildu apgaismojumu 8–12 stundas dienā.
Siltumnīcās var integrēt automatizētas sistēmas, lai dinamiski pielāgotu papildu apgaismojuma augstumu atbilstoši augu augstumam, tādējādi samazinot enerģijas patēriņu. Apvienojot zinātnisko apgaismojuma dizainu ar precīzu apkopi, zaļie augi var saglabāt dzīvīgu izskatu un paātrināt augšanu. Papildu apgaismojuma efektivitātes uzlabojumi ir jāoptimizē saistībā ar temperatūras un ūdens -mēslojuma pārvaldību.
Kā izvēlēties piemērotu apgaismojumu iekštelpu augiem?
Ja iekštelpu telpās ar nepietiekamu dabisko apgaismojumu audzē vairākas kultūras, LED augšanas gaismas bieži tiek izmantotas, lai paātrinātu augu augšanu un veicinātu veselīgu attīstību. Neatkarīgi no tā, vai audzējat dārzeņus vai augļus telpās, LED augšanas gaismas var papildināt dabisko gaismu, optimizēt spektrālo sastāvu un palielināt gaismas intensitāti, neradot lieko siltumu.
Turklāt LED apgaismojums efektīvi uzlabo spilgtumu, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu. Lapu dārzeņu audzēšanai pielāgotu spuldžu izvēle palīdz audzētājiem palielināt ražu no platības vienības, vienlaikus ņemot vērā unikālās kultūru īpašības,-piemēram, uzlabojot garšu, uzlabojot uzturvērtību un pagarinot glabāšanas laiku. Dažādām apgaismes ierīcēm ir atšķirīgs spektrālais diapazons un gaismas intensitāte, kas tieši ietekmē lapu dārzeņu augšanu un attīstību. Kopumā vispiemērotākās ir augšanas gaismas, kas apvieno zilu un sarkanu gaismu.
Lielākajai daļai lapu dārzeņu veģetatīvās augšanas stadijā (stumbra un lapu attīstības fāzē) ieteicama sarkanās -un-zilās gaismas attiecība 4:1. Šī attiecība līdzsvaro sarkanās gaismas lomu fotosintēzes veicināšanā un zilās gaismas priekšrocības lapu morfoloģijas regulēšanā. Piemēram, parastie lapu zaļumi, piemēram, salāti un spināti, nodrošina efektīvu ogļhidrātu uzkrāšanos un koordinētu stublāju{6}}lapu augšanu, izmantojot šo gaismas attiecību.
Sarkanās-zilās gaismas attiecība iekštelpu lapu dārzeņu audzēšanai ir dinamiski jāpielāgo atbilstoši augšanas stadijai:
Uz stadijas-balstīta kontroles stratēģija
Stādu posms
Zila-Gaismas dominējošā fāze: sarkanās{0}}uz-zilās gaismas attiecība3:1 līdz 5:1ir optimāls. Zilās gaismas proporcijas palielināšana līdz 30–50 % veicina sakņu attīstību un lapu diferenciāciju, novērš pārmērīgu stublāju pagarināšanos un ievērojami uzlabo sējeņu sparu.
Ātrās izaugsmes posms
Sarkanā-gaismas uzlabotā fāze: pakāpeniski pielāgojiet sarkanās-uz-zilās gaismas attiecību uz4:1 līdz 5:1. Sarkanās gaismas īpatsvara palielināšana (630–660 nm) palielina fotosintēzes ātrumu. Apvienojumā ar gaismas intensitāti 200–300 μmol/m²/s, tas var palielināt ikdienas augšanas ātrumu par vairāk nekā 30%.
Pirms-ražas novākšanas posms
Tāls{0}}sarkanās gaismas papildinājums: saglabājot kodola spektrālo attiecību 4:1, var pievienot nelielu daudzumu tālas -sarkanās gaismas (720–740 nm). Tas veicina lapu izplešanos un šūnu pagarināšanos, palielinot lapu dārzeņu svaigumu un tirgojamību.
Pielāgojumi īpašajām prasībām
Vairākas-ražas šķirnes(piemēram, ķīniešu maurloki, ūdens spināti): saglabājiet stabilu attiecību 4:1, lai izvairītos no barības vielu izsīkuma.
Augstas{0}}hlorofila šķirnes(piemēram, kāposti): palieliniet zilās gaismas proporciju līdz 25–30%, lai uzlabotu pigmenta sintēzi.
Piezīme: Praktiskā pielietojumā ir ieteicams izvēlēties spektrāli regulējamas LED augšanas gaismas. Precizējiet-apgaismojuma iestatījumus, pamatojoties uz konkrētām kultūraugu šķirnēm un kultivēšanas vidi, kā atsauces kritērijus izmantojot morfoloģiskos rādītājus, piemēram, lapu biezumu un stublāju stingrību.
Dažādiem dārzeņiem augšanas ciklos ir atšķirīgas spektrālās prasības, līdzīgi kā cilvēkiem ir pārtikas izvēle. Piemēram, lapu dārzeņiem visā to augšanas ciklā ir nepieciešams salīdzinoši liels zilās gaismas īpatsvars. Zilā gaisma stimulē lapu augšanu, kā rezultātā lapotne kļūst sulīgāka, zaļāka-, piemēram, pietiekama zilā gaisma palīdz salātiem un spinātiem attīstīt platākas, maigākas lapas. Augļu dārzeņos, piemēram, paprikai un tomātiem, sarkanajai gaismai ir izšķiroša nozīme ziedēšanas un augļu posmos: tā stimulē ziedu pumpuru diferenciāciju, veicina augļu iesēšanos un veido lielākus, kuplākus augļus. Iegādājoties augšanas lampas, vienmēr pārbaudiet produkta spektrālos parametrus un izvēlieties modeļus, kas ļauj elastīgi pielāgot spektrālās attiecības atbilstoši jūsu dārzeņu specifiskajām augšanas vajadzībām.
Kādi faktori būtu jāņem vērā, izmantojot iekštelpu augšanas apgaismojumu?
1. Gaismas ilguma un intensitātes kontrole
Gaismas intensitāte, mērīta collāsPPFD (fotosintētisko fotonu plūsmas blīvums)ar vienību μmol/m²・s ir galvenais augšanas gaismas veiktspējas rādītājs. Lapu dārzeņiem ir nepieciešams pietiekami daudz gaismas, bet pārmērīga gaismas intensitāte vai ilgstoša iedarbība var negatīvi ietekmēt to augšanu.
Parasti ikdienas apgaismojuma ilgums ir jākontrolē aptuveni10-12 stundas. Stādi ir delikāti un tiem nepieciešama tikai neliela gaismas intensitāte80–150 μmol/m²・slai nodrošinātu maigu kopšanu un spēcīgu augšanu. Dārzeņiem strauji augot, pieprasījums pēc gaismas intensitātes palielinās-aptuveni200–400 μmol/m²・sir nepieciešams, lai apmierinātu fotosintēzes prasības un nodrošinātu pietiekamu enerģiju spēcīgai augšanai. Ziedēšanas un augļu periodā dažiem dārzeņiem pat var būt nepieciešama gaismas intensitātes pārsniegšana500 μmol/m²・sveicināt augļu attīstību.
Tāpēc ir ļoti svarīgi izvēlēties LED augšanas gaismas arregulējami gaismas intensitātes diapazonikas atbilst dažādu dārzeņu augšanas posmu prasībām.
2. Barības vielu un ūdens piegādes kontrole
Lai gan augšanas gaismas nodrošina augus ar apgaismojumu, barības vielu un ūdens piegāde ir vienlīdz svarīga. Audzējot salātus, ir jānodrošina atbilstošs barības vielu šķīduma un ūdens daudzums, lai nodrošinātu to augšanu un attīstību. Mērens slāpekļa mēslošanas līdzekļu (piem., sojas mēslojuma) papildināšana var veicināt hlorofila sintēzi, un magnijs -kā hlorofila galvenā sastāvdaļa- arī ir regulāri jāpapildina.
Turklāt, pievienojot augsnei sadalītu riekstu čaumalu (piemēram, saulespuķu sēklu čaumalas), var uzlabot gaisa caurlaidību un sakņu uzsūkšanas spēju. Turklāt ir jāveic ventilācija un gāzes regulēšana (palielinot oglekļa dioksīda koncentrāciju), kā arī temperatūras un mitruma kontrole (saglabājot 50–70% RH), lai novērstu slimības, ko izraisa augsta temperatūra un mitrums.
3. Montāžas augstums un gaismas vienmērīgums
Grow gaismas atšķiras pēc jaudas un atbilstošās gaismas intensitātes. Izvēloties augšanas apgaismojumu, ņemiet vērā tā montāžas augstumu-lieljaudas-papildu gaismas parasti nodrošina salīdzinoši lielāku gaismas intensitāti.
Vispārīgi runājot, jo tuvāk gaismas avots atrodas augiem, jo augstāks būs PPFD (fotosintētisko fotonu plūsmas blīvums), kas nozīmē, ka augi var saņemt efektīvāku apgaismojumu. Tomēr, palielinoties attālumam no augšanas gaismas, gaismas pārklājuma zona paplašinās, savukārt gaismas intensitāte attiecīgi samazinās. Grow gaismām bez profesionāla optiskā dizaina ir būtiska atšķirība starp centrālo un perifēro apgaismojumu, kā rezultātā rodas nevienmērīgs papildu apgaismojums un gaismas enerģijas izšķiešana.
