Onkọwe: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, ati bẹbẹ lọ. Orisun Media: Imọ-ẹrọ Imọ-ẹrọ Ogbin (ogbin eefin)

Ile-iṣẹ ohun ọgbin ṣopọpọ ile-iṣẹ igbalode, imọ-ẹrọ, imọ-ẹrọ hydroponics ati imọ-ẹrọ alaye lati ṣe iṣakoso pipe-giga ti awọn ifosiwewe ayika ni ile-iṣẹ naa. O ti wa ni pipade ni kikun, ni awọn ibeere kekere lori agbegbe agbegbe, kuru akoko ikore ọgbin, fi omi pamọ ati ajile, ati pẹlu awọn anfani ti iṣelọpọ ipakokoropaeku ati pe ko si idasilẹ egbin, ṣiṣe lilo ilẹ ni iwọn 40 si 108 ti iyẹn. ti iṣelọpọ aaye gbangba. Lara wọn, orisun ina atọwọda ti oye ati ilana agbegbe ina rẹ ṣe ipa ipinnu ni ṣiṣe iṣelọpọ rẹ.

Gẹgẹbi ifosiwewe ayika ti ara pataki, ina ṣe ipa pataki ni ṣiṣakoso idagbasoke ọgbin ati iṣelọpọ ohun elo. "Ọkan ninu awọn ẹya akọkọ ti ile-iṣẹ ọgbin jẹ orisun ina atọwọda ti o ni kikun ati imudani ilana ti oye ti ayika ina" ti di ifọkanbalẹ gbogbogbo ni ile-iṣẹ naa.

Ohun ọgbin nilo imọlẹ

Imọlẹ jẹ orisun agbara nikan ti photosynthesis ọgbin. Imọlẹ ina, didara ina (julọ.

■ Imọlẹ ina

Kikan ina le yi ẹda ti awọn irugbin pada, gẹgẹbi aladodo, gigun internode, sisanra yio, ati iwọn ewe ati sisanra. Awọn ibeere ti awọn ohun ọgbin fun kikankikan ina ni a le pin si ifẹ-ina, ifẹ-alabọde, ati awọn ohun ọgbin ọlọdun kekere-ina. Awọn ẹfọ jẹ awọn ohun ọgbin ti o nifẹ pupọ julọ, ati awọn aaye isanpada ina wọn ati awọn aaye itẹlọrun ina jẹ iwọn giga. Ni awọn ile-iṣelọpọ ọgbin ina atọwọda, awọn ibeere ti o yẹ fun awọn irugbin fun kikankikan ina jẹ ipilẹ pataki fun yiyan awọn orisun ina atọwọda. Agbọye awọn ibeere ina ti awọn oriṣiriṣi awọn irugbin jẹ pataki fun apẹrẹ awọn orisun ina atọwọda, O jẹ pataki pupọ lati mu ilọsiwaju iṣelọpọ ti eto naa.

■ Didara ina

Didara ina (spectral) pinpin tun ni ipa pataki lori photosynthesis ọgbin ati morphogenesis (Figure 1). Ina jẹ apakan ti Ìtọjú, ati Ìtọjú jẹ ẹya itanna igbi. Awọn igbi itanna ni awọn abuda igbi ati awọn abuda kuatomu (patiku). Awọn kuatomu ti ina ni a npe ni photon ninu awọn horticulture aaye. Ìtọjú pẹlu kan weful ibiti o ti 300 ~ 800nm ​​ni a npe ni physiologically ti nṣiṣe lọwọ Ìtọjú ti eweko; ati Ìtọjú pẹlu kan weful ibiti o ti 400 ~ 700nm ni a npe ni photosynthetically lọwọ Ìtọjú (PAR) ti eweko.

Chlorophyll ati carotene jẹ awọn awọ pataki meji ti o ṣe pataki julọ ni photosynthesis ọgbin. Nọmba 2 ṣe afihan iwoye gbigba ti iwoye ti pigmenti fọtosyntetiki kọọkan, ninu eyiti spectrum gbigba chlorophyll ti wa ni idojukọ ninu awọn ẹgbẹ pupa ati buluu. Eto itanna naa da lori awọn iwulo iwoye ti awọn irugbin lati ṣe afikun ina lasan, lati ṣe igbelaruge photosynthesis ti awọn irugbin.

■ photoperiod
Ibasepo laarin photosynthesis ati photomorphogenesis ti awọn irugbin ati gigun ọjọ (tabi akoko fọtoyida) ni a pe ni photoperiodity ti awọn irugbin. Photoperiodity jẹ ibatan pẹkipẹki si awọn wakati ina, eyiti o tọka si akoko ti irugbin na ti tan ina nipasẹ ina. Awọn irugbin oriṣiriṣi nilo nọmba kan ti awọn wakati ina lati pari akoko photoperiod lati dagba ati so eso. Gẹgẹbi awọn oriṣiriṣi photoperiods, o le pin si awọn irugbin ti o gun-ọjọ, gẹgẹbi eso kabeeji, bbl, eyiti o nilo diẹ sii ju awọn wakati ina 12-14h ni ipele kan ti idagbasoke rẹ; awọn irugbin ọjọ-kukuru, gẹgẹbi alubosa, soybean, ati bẹbẹ lọ, nilo kere ju awọn wakati itanna 12-14h; awọn irugbin alabọde-oorun, gẹgẹbi awọn kukumba, awọn tomati, ata, ati bẹbẹ lọ, le ṣe itanna ati so eso labẹ imọlẹ orun gigun tabi kukuru.
Lara awọn eroja mẹta ti agbegbe, kikankikan ina jẹ ipilẹ pataki fun yiyan awọn orisun ina atọwọda. Lọwọlọwọ, awọn ọna pupọ lo wa lati ṣe afihan kikankikan ina, paapaa pẹlu awọn mẹta wọnyi.
(1) Imọlẹ n tọka si iwuwo dada ti ṣiṣan itanna (iṣan itanna fun agbegbe ẹyọkan) ti a gba lori ọkọ ofurufu ti itanna, ni lux (lx).

(2) Ìtọjú Photosynthetically lọwọ, PAR, Unit: W/m².

(3) iwuwo flux photon ti o munadoko ti fọtosythetically PPFD tabi PPF jẹ nọmba ti itanna ti o munadoko fọtosythetically ti o de tabi kọja nipasẹ akoko ẹyọkan ati agbegbe ẹyọkan, ẹyọkan: μmol/(m²·s) taara jẹmọ si photosynthesis. O tun jẹ afihan kikankikan ina ti o wọpọ julọ ni aaye iṣelọpọ ọgbin.

Itupalẹ orisun ina ti eto itanna afikun aṣoju
Afikun ina atọwọda ni lati mu kikikan ina pọ si ni agbegbe ibi-afẹde tabi fa akoko ina nipasẹ fifi sori ẹrọ ina afikun lati mu ibeere ina ti awọn irugbin mu. Ni gbogbogbo, eto ina afikun pẹlu awọn ohun elo ina afikun, awọn iyika ati eto iṣakoso rẹ. Awọn orisun ina afikun ni akọkọ pẹlu ọpọlọpọ awọn oriṣi ti o wọpọ gẹgẹbi awọn atupa ina, awọn atupa fluorescent, awọn atupa halide irin, awọn atupa iṣu soda giga ati awọn LED. Nitori itanna kekere ati ṣiṣe opiti ti awọn atupa incandescent, ṣiṣe agbara fọtosynthetic kekere ati awọn ailagbara miiran, ọja naa ti parẹ, nitorinaa nkan yii ko ṣe itupalẹ alaye.

■ Fluorisenti atupa
Awọn atupa Fuluorisenti jẹ ti iru awọn atupa itujade gaasi kekere. Awọn gilasi tube ti wa ni kún pẹlu Mercury oru tabi inert gaasi, ati awọn akojọpọ ogiri ti awọn tube ti wa ni ti a bo pẹlu Fuluorisenti lulú. Awọ ina naa yatọ pẹlu ohun elo Fuluorisenti ti a bo ninu tube. Awọn atupa Fuluorisenti ni iṣẹ iwoye to dara, ṣiṣe itanna giga, agbara kekere, igbesi aye gigun (12000h) ni akawe pẹlu awọn atupa ina, ati idiyele kekere. Nitori atupa Fuluorisenti funrararẹ njade ooru ti o dinku, o le sunmọ awọn irugbin fun itanna ati pe o dara fun ogbin onisẹpo mẹta. Bibẹẹkọ, iṣeto iwoye ti atupa Fuluorisenti jẹ aiṣedeede. Ọna ti o wọpọ julọ ni agbaye ni lati ṣafikun awọn olufihan lati mu iwọn awọn paati orisun ina ti o munadoko ti awọn irugbin ni agbegbe ogbin. Ile-iṣẹ adv-agri Japanese ti tun ṣe agbekalẹ iru tuntun ti orisun ina afikun HEFL. HEFL nitootọ jẹ ti ẹya ti awọn atupa Fuluorisenti. O jẹ ọrọ gbogbogbo fun awọn atupa fluorescent cathode tutu (CCFL) ati awọn atupa fluorescent elekiturodu ita (EEFL), ati pe o jẹ atupa fluorescent elekiturodu adalu. tube HEFL jẹ tinrin pupọ, pẹlu iwọn ila opin kan ti o fẹrẹ to 4mm nikan, ati pe ipari le tunṣe lati 450mm si 1200mm ni ibamu si awọn iwulo ogbin. O jẹ ẹya ilọsiwaju ti atupa Fuluorisenti ti aṣa.

■ Irin halide atupa
Atupa halide irin jẹ atupa itusilẹ ti o ga ti o le ṣe itara awọn eroja oriṣiriṣi lati gbe awọn iwọn gigun ti o yatọ si nipa fifi ọpọlọpọ awọn halides irin (tin bromide, sodium iodide, bbl) ninu tube itujade lori ipilẹ atupa mercury ti o ga. Awọn atupa Halogen ni ṣiṣe itanna giga, agbara giga, awọ ina to dara, igbesi aye gigun, ati iwoye nla. Sibẹsibẹ, nitori ṣiṣe itanna ti o kere ju ti awọn atupa iṣuu soda ti o ga, ati pe igbesi aye kuru ju ti awọn atupa iṣuu soda ti o ga, o lo lọwọlọwọ nikan ni awọn ile-iṣẹ ọgbin diẹ.

■ Atupa iṣu soda ti o ga julọ
Awọn atupa iṣuu soda ti o ga julọ jẹ ti iru awọn atupa itujade gaasi ti o ga. Atupa iṣuu soda ti o ga julọ jẹ atupa ti o ga julọ ninu eyiti o wa ni erupẹ iṣuu soda ti o ga julọ ti o kun ni tube itujade, ati iwọn kekere ti xenon (Xe) ati mercury metal halide ti wa ni afikun. Nitori awọn atupa iṣuu soda ti o ga ni ṣiṣe iyipada elekitiro-opitika giga pẹlu awọn idiyele iṣelọpọ kekere, awọn atupa iṣuu soda titẹ giga lọwọlọwọ ni lilo pupọ julọ ni ohun elo ti ina afikun ni awọn ohun elo ogbin. Sibẹsibẹ, nitori awọn ailagbara ti ṣiṣe kekere fọtosyntetiki ni irisi wọn, wọn ni awọn ailagbara ti ṣiṣe agbara kekere. Ni apa keji, awọn paati iwoye ti o jade nipasẹ awọn atupa iṣu soda ti o ni titẹ ni pataki ni ogidi ni ẹgbẹ ina ofeefee-osan, eyiti ko ni irisi pupa ati buluu ti o ṣe pataki fun idagbasoke ọgbin.

■ Light emitting ẹrọ ẹlẹnu meji
Gẹgẹbi iran tuntun ti awọn orisun ina, awọn diodes ti njade ina (Awọn LED) ni ọpọlọpọ awọn anfani bii ṣiṣe iyipada elekitiro-opitika ti o ga julọ, irisi adijositabulu, ati ṣiṣe fọtosythetic giga. LED le tan ina monochromatic nilo fun idagbasoke ọgbin. Ti a ṣe afiwe pẹlu awọn atupa Fuluorisenti lasan ati awọn orisun ina afikun miiran, LED ni awọn anfani ti fifipamọ agbara, aabo ayika, igbesi aye gigun, ina monochromatic, orisun ina tutu ati bẹbẹ lọ. Pẹlu ilọsiwaju siwaju ti ṣiṣe elekitiro-opitika ti Awọn LED ati idinku awọn idiyele ti o fa nipasẹ ipa iwọn, awọn eto ina dagba LED yoo di ohun elo akọkọ fun afikun ina ni awọn ohun elo ogbin. Bi abajade, LED dagba awọn imọlẹ ti lo lori 99.9% awọn ile-iṣelọpọ ọgbin.

Nipasẹ ifiwera, awọn abuda ti oriṣiriṣi awọn orisun ina afikun le ni oye ni kedere, bi o ṣe han ni Tabili 1.

Mobile ina ẹrọ
Awọn kikankikan ti ina ti wa ni pẹkipẹki jẹmọ si idagba ti awọn irugbin. Ogbin onisẹpo mẹta ni a maa n lo ni awọn ile-iṣelọpọ ọgbin. Bibẹẹkọ, nitori aropin ti eto ti awọn agbeko ogbin, pinpin aidogba ti ina ati iwọn otutu laarin awọn agbeko yoo ni ipa lori ikore awọn irugbin ati akoko ikore ko ni muṣiṣẹpọ. Ile-iṣẹ kan ni Ilu Beijing ti ṣaṣeyọri ni idagbasoke ẹrọ imudara imudara imudara ina ti afọwọyi (HPS ina imuduro ati imuduro itanna LED dagba) ni ọdun 2010. Ilana naa ni lati yi ọpa awakọ ati winder ti o wa titi lori rẹ nipa gbigbọn mimu lati yi iyipo fiimu kekere pada. lati se aseyori idi retracting ati unwinding okun waya. Okun waya ti ina dagba ti sopọ pẹlu kẹkẹ yiyi ti elevator nipasẹ awọn eto pupọ ti awọn kẹkẹ yiyipada, lati ṣaṣeyọri ipa ti iṣatunṣe giga ti ina dagba. Ni ọdun 2017, ile-iṣẹ ti a mẹnuba loke ti ṣe apẹrẹ ati idagbasoke ohun elo imudara ina alagbeka tuntun kan, eyiti o le ṣatunṣe giga imudara ina ni akoko gidi ni ibamu si awọn iwulo idagbasoke irugbin. Ẹrọ atunṣe ti wa ni bayi ti fi sori ẹrọ lori orisun ina 3-Layer ti o gbe iru agbeko ogbin onisẹpo mẹta. Ipele oke ti ẹrọ naa jẹ ipele pẹlu ipo ina to dara julọ, nitorina o ni ipese pẹlu awọn atupa iṣuu soda ti o ga; Layer arin ati ipele isalẹ wa ni ipese pẹlu awọn imọlẹ dagba LED ati eto atunṣe gbigbe. O le ṣatunṣe giga ti ina dagba laifọwọyi lati pese agbegbe ina to dara fun awọn irugbin.

Ti a ṣe afiwe pẹlu ohun elo afikun ina alagbeka ti a ṣe deede fun ogbin onisẹpo mẹta, Fiorino ti ṣe agbekalẹ ohun elo imudara ina imudara ina. Ni ibere lati yago fun ipa ti ojiji ti ina dagba lori idagba ti awọn irugbin ni oorun, eto ina ti o dagba le ti wa ni titari si awọn ẹgbẹ mejeeji ti akọmọ nipasẹ ifaworanhan telescopic ni itọsọna petele, ki oorun ba wa ni kikun. irradiated lori awọn eweko; ni kurukuru ati ti ojo ọjọ lai orun, Titari awọn dagba ina eto si arin ti awọn akọmọ lati ṣe awọn ina ti awọn dagba ina eto boṣeyẹ kun awọn eweko; gbe awọn dagba ina eto nâa nipasẹ awọn ifaworanhan lori awọn akọmọ, yago fun loorekoore disassembly ati yiyọ ti awọn dagba ina eto, ki o si din awọn laala kikankikan ti awọn abáni, bayi fe ni imudarasi iṣẹ ṣiṣe.

Awọn imọran apẹrẹ ti eto ina dagba aṣoju
Ko ṣoro lati rii lati inu apẹrẹ ti ẹrọ afikun ina alagbeka pe apẹrẹ ti eto itanna afikun ti ile-iṣẹ ọgbin nigbagbogbo gba kikankikan ina, didara ina ati awọn aye-aye fọto ti awọn akoko idagbasoke irugbin oriṣiriṣi bi akoonu ipilẹ ti apẹrẹ. , gbigbekele eto iṣakoso oye lati ṣe, ṣiṣe aṣeyọri ibi-afẹde ti fifipamọ agbara ati ikore giga.

Ni lọwọlọwọ, apẹrẹ ati ikole ti ina afikun fun awọn ẹfọ ewe ti dagba diẹdiẹ. Fun apẹẹrẹ, awọn ẹfọ ti o ni ewe le pin si awọn ipele mẹrin: ipele irugbin, idagbasoke aarin, idagbasoke-pẹ, ati ipele ipari; Awọn eso-eso le pin si ipele ororoo, ipele idagbasoke ewe, ipele aladodo, ati ipele ikore. Lati awọn abuda ti kikankikan ina afikun, kikankikan ina ni ipele irugbin yẹ ki o wa ni isalẹ diẹ, ni 60 ~ 200 μmol/(m²·s), ati lẹhinna pọsi ni diėdiė. Awọn ẹfọ leafy le de ọdọ 100 ~ 200 μmol / (m²·s), ati awọn ẹfọ eso le de ọdọ 300 ~ 500 μmol / (m²·s) lati rii daju pe awọn ibeere kikankikan ina ti photosynthesis ọgbin ni akoko idagbasoke kọọkan ati mu awọn iwulo ti ikore giga; Ni awọn ofin ti didara ina, ipin ti pupa si buluu jẹ pataki pupọ. Lati le mu didara awọn irugbin pọ si ati ṣe idiwọ idagbasoke ti o pọ julọ ni ipele ororoo, ipin ti pupa si buluu ni gbogbogbo ti ṣeto ni ipele kekere [(1 ~ 2): 1], ati lẹhinna dinku dinku lati pade awọn iwulo ọgbin. ina mofoloji. Ipin ti pupa si buluu si ẹfọ le jẹ ṣeto si (3 ~ 6): 1. Fun akoko fọtoyiya, iru si kikankikan ina, o yẹ ki o ṣafihan aṣa ti jijẹ pẹlu itẹsiwaju ti akoko idagbasoke, ki awọn ẹfọ ewe ni akoko fọtosyntetiki diẹ sii fun photosynthesis. Apẹrẹ afikun ina ti awọn eso ati ẹfọ yoo jẹ idiju diẹ sii. Ni afikun si awọn ofin ipilẹ ti a mẹnuba loke, a yẹ ki o dojukọ eto ti photoperiod lakoko akoko aladodo, ati aladodo ati eso ti awọn ẹfọ gbọdọ wa ni igbega, ki o má ba ṣe ẹhin.

O tọ lati darukọ pe agbekalẹ ina yẹ ki o pẹlu itọju ipari fun awọn eto ayika ina. Fun apẹẹrẹ, afikun ina lemọlemọ le mu ikore ati didara awọn irugbin Ewebe leafy hydroponic pọ si, tabi lo itọju UV lati ni ilọsiwaju pataki awọn eso ati awọn ẹfọ ewe (paapaa Awọn leaves eleyi ti ati ewe pupa) didara ijẹẹmu.

Ni afikun si iṣapeye afikun imole fun awọn irugbin ti a yan, eto iṣakoso orisun ina ti diẹ ninu awọn ile-iṣẹ ọgbin ina atọwọda tun ti ni idagbasoke ni iyara ni awọn ọdun aipẹ. Eto iṣakoso yii ni gbogbogbo da lori eto B/S. Iṣakoso latọna jijin ati iṣakoso aifọwọyi ti awọn ifosiwewe ayika bii iwọn otutu, ọriniinitutu, ina, ati ifọkansi CO2 lakoko idagbasoke awọn irugbin ni a rii nipasẹ WIFI, ati ni akoko kanna, ọna iṣelọpọ ti ko ni ihamọ nipasẹ awọn ipo ita ti wa ni imuse. Iru eto ina afikun oye yii nlo imuduro ina LED dagba bi orisun ina afikun, ni idapo pẹlu eto iṣakoso oye latọna jijin, le pade awọn iwulo itanna igbi gigun ọgbin, jẹ pataki ni pataki fun agbegbe ogbin ọgbin ti iṣakoso ina, ati pe o le pade ibeere ọja daradara. .

Awọn asọye ipari
Awọn ile-iṣelọpọ ọgbin ni a gba pe o jẹ ọna pataki lati yanju awọn orisun agbaye, awọn olugbe ati awọn iṣoro ayika ni ọrundun 21st, ati ọna pataki lati ṣaṣeyọri ijẹ-ara-ẹni ounjẹ ni awọn iṣẹ akanṣe imọ-ẹrọ giga iwaju. Gẹgẹbi iru tuntun ti ọna iṣelọpọ ogbin, awọn ile-iṣelọpọ ọgbin tun wa ni ipele ẹkọ ati idagbasoke, ati pe akiyesi ati iwadii diẹ sii nilo. Nkan yii ṣapejuwe awọn abuda ati awọn anfani ti awọn ọna itanna afikun ti o wọpọ ni awọn ile-iṣelọpọ ọgbin, ati ṣafihan awọn imọran apẹrẹ ti awọn ọna itanna afikun afikun irugbin na. Ko nira lati wa nipasẹ lafiwe, lati le koju ina kekere ti o fa nipasẹ oju ojo lile gẹgẹbi kurukuru ti nlọsiwaju ati haze ati lati rii daju iṣelọpọ giga ati iduroṣinṣin ti awọn irugbin ohun elo, ohun elo orisun ina LED dagba julọ ni ila pẹlu idagbasoke lọwọlọwọ awọn aṣa.

Itọnisọna idagbasoke iwaju ti awọn ile-iṣelọpọ ọgbin yẹ ki o dojukọ lori pipe-giga tuntun, awọn sensọ iye owo kekere, iṣakoso latọna jijin, awọn ọna ẹrọ itanna iwoye adijositabulu ati awọn eto iṣakoso iwé. Ni akoko kanna, awọn ile-iṣelọpọ ọgbin ti ọjọ iwaju yoo tẹsiwaju lati dagbasoke si idiyele kekere, oye, ati adaṣe ara ẹni. Lilo ati gbaye-gbale ti LED dagba awọn orisun ina pese iṣeduro fun iṣakoso ayika to gaju ti awọn ile-iṣelọpọ ọgbin. Ilana ayika ina LED jẹ ilana eka kan ti o kan ilana okeerẹ ti didara ina, kikankikan ina, ati akoko fọto. Awọn amoye to wulo ati awọn ọjọgbọn nilo lati ṣe iwadii inu-jinlẹ, igbega ina afikun ina LED ni awọn ile-iṣelọpọ ọgbin ina atọwọda.