Ọrọ Iṣaaju

Imọlẹ ṣe ipa pataki ninu ilana idagbasoke ọgbin. O jẹ ajile ti o dara julọ lati ṣe igbelaruge gbigba ti chlorophyll ọgbin ati gbigba awọn agbara idagbasoke ọgbin lọpọlọpọ gẹgẹbi carotene. Bibẹẹkọ, ifosiwewe ipinnu ti o pinnu idagba ti awọn irugbin jẹ ifosiwewe okeerẹ, kii ṣe ibatan si ina nikan, ṣugbọn tun ko ṣe iyatọ si iṣeto omi, ile ati ajile, awọn ipo agbegbe idagbasoke ati iṣakoso imọ-ẹrọ okeerẹ.

Ni ọdun meji tabi mẹta sẹhin, awọn ijabọ ailopin ti wa lori ohun elo ti imọ-ẹrọ ina semikondokito nipa awọn ile-iṣelọpọ ọgbin onisẹpo mẹta tabi idagbasoke ọgbin. Àmọ́ lẹ́yìn tá a bá fara balẹ̀ kẹ́kọ̀ọ́ rẹ̀, ìbànújẹ́ máa ń wà níbẹ̀. Ni gbogbogbo, ko si oye gidi ti kini ipa ti ina yẹ ki o ṣe ninu idagbasoke ọgbin.

Ni akọkọ, jẹ ki a loye iwoye ti oorun, gẹgẹ bi o ṣe han ni Nọmba 1. A le rii pe iwoye oorun jẹ iwoye ti o tẹsiwaju, ninu eyiti bulu ati awọ alawọ ewe ni okun sii ju spekitiri pupa lọ, ati awọn sakani ina ti o han wa lati 380 si 780 nm. Idagba ti awọn ohun alumọni ni iseda ni ibatan si kikankikan ti iwoye. Fun apẹẹrẹ, pupọ julọ awọn irugbin ni agbegbe nitosi equator dagba ni iyara pupọ, ati ni akoko kanna, iwọn idagba wọn pọ si. Ṣugbọn kikankikan giga ti itanna oorun kii ṣe nigbagbogbo dara julọ, ati pe iwọn yiyan kan wa fun idagbasoke awọn ẹranko ati awọn irugbin.

Aworan 1, Awọn abuda ti oorun spectrum ati awọn oniwe-han imọlẹ julọ.Oniranran

Ni ẹẹkeji, aworan iwoye keji ti ọpọlọpọ awọn eroja gbigba bọtini ti idagbasoke ọgbin jẹ afihan ni Nọmba 2.

Ṣe nọmba 2, Awọn iwoye gbigba ti ọpọlọpọ awọn auxins ni idagbasoke ọgbin

O le rii lati Nọmba 2 pe iwoye gbigba ina ti ọpọlọpọ awọn auxins bọtini ti o ni ipa lori idagbasoke ọgbin yatọ pupọ. Nitorinaa, ohun elo ti awọn imọlẹ idagbasoke ọgbin LED kii ṣe ọrọ ti o rọrun, ṣugbọn ibi-afẹde pupọ. Nibi o jẹ dandan lati ṣafihan awọn imọran ti awọn eroja idagbasoke ọgbin fọtosyntetiki meji pataki julọ.

• Chlorophyll

Chlorophyll jẹ ọkan ninu awọn pigments pataki julọ ti o ni ibatan si photosynthesis. O wa ninu gbogbo awọn oganisimu ti o le ṣẹda photosynthesis, pẹlu awọn ewe alawọ ewe, prokaryotic bulu-alawọ ewe algae (cyanobacteria) ati eukaryotic ewe. Chlorophyll n gba agbara lati ina, eyiti a lo lẹhinna lati yi iyipada erogba oloro sinu awọn carbohydrates.

Chlorophyll a ni pataki ngba ina pupa, ati chlorophyll b ni pataki fa ina bulu-violet, ni pataki lati ṣe iyatọ awọn eweko iboji lati awọn eweko oorun. Ipin chlorophyll b si chlorophyll a ti awọn irugbin iboji jẹ kekere, nitorinaa awọn irugbin iboji le lo ina bulu ni agbara ati ni ibamu si idagbasoke ni iboji. Chlorophyll a jẹ alawọ buluu, ati chlorophyll b jẹ awọ-ofeefee. Awọn gbigba agbara meji wa ti chlorophyll a ati chlorophyll b, ọkan ni agbegbe pupa pẹlu iwọn gigun ti 630-680 nm, ati ekeji ni agbegbe bulu-violet pẹlu igbi ti 400-460 nm.

• Carotenoids

Carotenoids jẹ ọrọ gbogbogbo fun kilasi ti awọn pigments adayeba pataki, eyiti a rii ni awọ ofeefee, osan-pupa tabi awọn awọ pupa ninu awọn ẹranko, awọn irugbin giga, elu, ati ewe. Nitorinaa, diẹ sii ju awọn carotenoids adayeba 600 ti a ti ṣe awari.

Imudani ina ti awọn carotenoids ni wiwa ibiti o ti OD303 ~ 505 nm, eyiti o pese awọ ti ounjẹ ati ni ipa lori gbigbe ara ti ounjẹ. Ninu ewe, awọn ohun ọgbin, ati awọn microorganisms, awọ rẹ ti bo nipasẹ chlorophyll ati pe ko le han. Ninu awọn sẹẹli ọgbin, awọn carotenoids ṣe agbejade kii ṣe fa ati gbigbe agbara nikan lati ṣe iranlọwọ photosynthesis, ṣugbọn tun ni iṣẹ ti idabobo awọn sẹẹli lati iparun nipasẹ awọn ohun alumọni ti o ni itara elekitironi ẹyọkan.

Diẹ ninu awọn aiyede oye

Laibikita ipa fifipamọ agbara, yiyan ti ina ati isọdọkan ti ina, ina semikondokito ti fihan awọn anfani nla. Bibẹẹkọ, lati idagbasoke iyara ti awọn ọdun meji sẹhin, a tun ti rii ọpọlọpọ awọn aiyede ninu apẹrẹ ati ohun elo ti ina, eyiti o han ni pataki ni awọn aaye atẹle.

① Niwọn igba ti awọn eerun pupa ati buluu ti iwọn igbi kan ti wa ni idapo ni ipin kan, wọn le ṣee lo ni ogbin ọgbin, fun apẹẹrẹ, ipin ti pupa si buluu jẹ 4: 1, 6: 1, 9: 1 ati bẹbẹ lọ. lori.

② Niwọn igba ti o jẹ imọlẹ funfun, o le rọpo imọlẹ oorun, gẹgẹbi tube ina funfun akọkọ mẹta ti o gbajumo ni ilu Japan, ati bẹbẹ lọ Lilo awọn iwoye wọnyi ni ipa kan lori idagbasoke awọn eweko, ṣugbọn ipa naa jẹ ko dara bi orisun ina ti LED ṣe.

Niwọn igba ti PPFD (iwuwo quantum flux), paramita pataki ti itanna, de itọka kan, fun apẹẹrẹ, PPFD tobi ju 200 μmol·m-2·s-1. Sibẹsibẹ, nigba lilo itọkasi yii, o gbọdọ san ifojusi si boya o jẹ ohun ọgbin iboji tabi ọgbin oorun. O nilo lati beere tabi wa aaye itẹlọrun isanpada ina ti awọn irugbin wọnyi, eyiti o tun pe ni aaye isanpada ina. Ni awọn ohun elo gangan, awọn irugbin nigbagbogbo sun tabi gbẹ. Nitorinaa, apẹrẹ ti paramita yii gbọdọ jẹ apẹrẹ ni ibamu si iru ọgbin, agbegbe idagbasoke ati awọn ipo.

Nipa abala akọkọ, bi a ti ṣe afihan ni ifihan, spekitiriumu ti o nilo fun idagbasoke ọgbin yẹ ki o jẹ iwoye ti o tẹsiwaju pẹlu iwọn pinpin kan. O han gbangba pe ko yẹ lati lo orisun ina ti a ṣe ti awọn eerun igi gigun meji kan pato ti pupa ati buluu pẹlu iwoye ti o dín pupọ (gẹgẹbi a ṣe han ni Figure 3(a)). Ninu awọn adanwo, a rii pe awọn ohun ọgbin maa n jẹ ofeefee, awọn eso ewe jẹ ina pupọ, ati awọn eso ti ewe jẹ tinrin pupọ.

Fun awọn tubes Fuluorisenti pẹlu awọn awọ akọkọ mẹta ti a lo ni awọn ọdun iṣaaju, botilẹjẹpe funfun ti ṣajọpọ, pupa, alawọ ewe, ati spectra buluu ti yapa (gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 3(b)), ati iwọn ti spekitiriumu jẹ dín pupọ. Iwoye iwoye ti apakan lilọsiwaju atẹle jẹ alailagbara, ati pe agbara tun tobi ni akawe si Awọn LED, 1.5 si awọn akoko 3 agbara agbara. Nitorinaa, ipa lilo ko dara bi awọn ina LED.

Ṣe nọmba 3, Pupa ati chirún bulu LED ina ọgbin ati iwoye ina fluorescent awọ akọkọ-mẹta

PPFD jẹ iwuwo ṣiṣan kuatomu ina, eyiti o tọka si iwuwo ṣiṣan ina itankalẹ ti o munadoko ti ina ni photosynthesis, eyiti o ṣe aṣoju nọmba lapapọ ti isẹlẹ quanta ina lori awọn eso ewe ọgbin ni iwọn gigun ti 400 si 700 nm fun akoko ẹyọkan ati agbegbe ẹyọkan. . Ẹyọ rẹ jẹ μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Ìtọjú fotosinthetically ti nṣiṣe lọwọ (PAR) tọka si lapapọ itankalẹ oorun pẹlu iwọn gigun ni iwọn 400 si 700 nm. O le ṣe afihan boya nipasẹ iwọn ina tabi nipasẹ agbara itanna.

Ni igba atijọ, itanna ina ti o han nipasẹ illuminometer jẹ imọlẹ, ṣugbọn irisi ti idagbasoke ọgbin n yipada nitori giga ti imuduro ina lati inu ọgbin, agbegbe ina ati boya ina le kọja nipasẹ awọn leaves. Nitorinaa, ko ṣe deede lati lo para bi itọkasi kikankikan ina ninu iwadi ti photosynthesis.

Ni gbogbogbo, ilana photosynthesis le bẹrẹ nigbati PPFD ti ọgbin ti o nifẹ oorun ba tobi ju 50 μmol·m-2·s-1, lakoko ti PPFD ti ọgbin ojiji nilo 20 μmol·m-2·s-1 nikan. . Nitorinaa, nigbati rira awọn ina dagba LED, o le yan nọmba awọn ina dagba LED ti o da lori iye itọkasi yii ati iru awọn irugbin ti o gbin. Fun apẹẹrẹ, ti PPFD ti LED lght kan jẹ 20 μmol·m-2·s-1, diẹ sii ju awọn gilobu ọgbin LED 3 ni a nilo lati dagba awọn irugbin ti o nifẹ oorun.

Orisirisi awọn solusan apẹrẹ ti ina semikondokito

Imọlẹ semikondokito ni a lo fun idagbasoke ọgbin tabi gbingbin, ati pe awọn ọna itọkasi ipilẹ meji wa.

• Lọwọlọwọ, awoṣe gbingbin inu ile gbona pupọ ni Ilu China. Awoṣe yii ni awọn abuda pupọ:

① Awọn ipa ti LED imọlẹ ni lati pese awọn kikun julọ.Oniranran ti ọgbin ina, ati awọn ina eto ti wa ni ti a beere lati pese gbogbo awọn ina agbara, ati awọn gbóògì iye owo jẹ jo ga;
② Apẹrẹ ti awọn imọlẹ dagba LED nilo lati gbero ilosiwaju ati iduroṣinṣin ti iwoye;
③O jẹ dandan lati ṣakoso imunadoko akoko ina ati kikankikan ina, gẹgẹbi jẹ ki awọn ohun ọgbin sinmi fun awọn wakati diẹ, kikankikan ti itanna ko to tabi lagbara pupọ, ati bẹbẹ lọ;
④ Gbogbo ilana nilo lati farawe awọn ipo ti o nilo nipasẹ agbegbe idagbasoke ti o dara julọ ti awọn eweko ni ita, gẹgẹbi ọriniinitutu, iwọn otutu ati ifọkansi CO2.

• Ipo gbingbin ita gbangba pẹlu ipilẹ dida eefin ita gbangba ti o dara. Awọn ẹya ara ẹrọ ti awoṣe yii ni:

① Ipa ti awọn imọlẹ LED ni lati ṣe afikun ina. Ọkan ni lati mu iwọn ina pọ si ni awọn agbegbe buluu ati pupa labẹ itanna ti oorun nigba ọjọ lati ṣe igbelaruge photosynthesis ti awọn irugbin, ati ekeji ni lati sanpada nigbati ko ba si oorun ni alẹ lati ṣe igbelaruge oṣuwọn idagbasoke ọgbin.
②Imọlẹ afikun nilo lati ronu iru ipele idagbasoke ti ọgbin naa wa, gẹgẹbi akoko ororoo tabi akoko aladodo ati akoko eso.

Nitorina, awọn oniru ti LED ọgbin dagba ina yẹ ki o akọkọ ni meji ipilẹ oniru igbe, eyun, 24h ina (inu ile) ati ọgbin idagbasoke ina afikun (ita gbangba). Fun ogbin ọgbin inu ile, apẹrẹ ti awọn imọlẹ dagba LED nilo lati gbero awọn aaye mẹta, bi a ṣe han ni Nọmba 4. Ko ṣee ṣe lati ṣajọ awọn eerun pẹlu awọn awọ akọkọ mẹta ni ipin kan.

Ṣe nọmba 4, Ero apẹrẹ ti lilo awọn imọlẹ imudara ọgbin LED inu ile fun ina 24h

Fun apẹẹrẹ, fun spekitiriumu ni ipele nọsìrì, ni imọran pe o nilo lati teramo idagbasoke ti awọn gbongbo ati awọn eso, teramo awọn ẹka ti awọn ewe, ati pe a lo orisun ina ninu ile, a le ṣe apẹrẹ spekitiriumu gẹgẹ bi o ṣe han ni Nọmba 5.

Nọmba 5, Awọn ẹya Spectral ti o dara fun akoko nọsìrì inu ile LED

Fun apẹrẹ ti iru keji ti LED dagba ina, o jẹ ifọkansi ni pataki ni ojutu apẹrẹ ti imudara ina lati ṣe igbega dida ni ipilẹ eefin ita gbangba. Ero apẹrẹ ti han ni Nọmba 6.

Ṣe nọmba 6, Awọn ero apẹrẹ ti ita gbangba dagba awọn imọlẹ 

Onkọwe ni imọran pe diẹ sii awọn ile-iṣẹ gbingbin gba aṣayan keji lati lo awọn imọlẹ LED lati ṣe igbelaruge idagbasoke ọgbin.

Ni akọkọ, ogbin eefin ita gbangba ti Ilu China ni iye ti o tobi pupọ ati ọpọlọpọ iriri, mejeeji ni guusu ati ariwa. O ni ipilẹ to dara ti imọ-ẹrọ ogbin eefin ati pese nọmba nla ti awọn eso ati ẹfọ tuntun lori ọja fun awọn ilu agbegbe. Paapa ni aaye ti ile ati omi ati gbingbin ajile, awọn abajade iwadii ọlọrọ ti ṣe.

Ni ẹẹkeji, iru iru ojutu ina afikun le dinku agbara agbara ti ko wulo, ati ni akoko kanna le mu ikore ti awọn eso ati ẹfọ pọ si ni imunadoko. Ni afikun, agbegbe agbegbe ti Ilu China jẹ irọrun pupọ fun igbega.

Gẹgẹbi iwadii imọ-jinlẹ ti itanna ọgbin LED, o tun pese ipilẹ esiperimenta gbooro fun rẹ. Ọpọtọ 7 jẹ iru ina LED dagba ti o dagbasoke nipasẹ ẹgbẹ iwadii yii, eyiti o dara fun idagbasoke ni awọn eefin, ati pe irisi rẹ han ni aworan 8.

Nọmba 7, Iru LED dagba ina

Ṣe nọmba 8, irisi ti iru LED dagba ina

Gẹgẹbi awọn imọran apẹrẹ ti o wa loke, ẹgbẹ iwadii ṣe ọpọlọpọ awọn adanwo, ati awọn abajade esiperimenta jẹ pataki pupọ. Fun apẹẹrẹ, fun dagba ina nigba nọsìrì, atilẹba atupa ti a lo ni a Fuluorisenti atupa pẹlu kan agbara ti 32 W ati ki o kan nọsìrì ọmọ ti 40 ọjọ. A pese ina LED 12 W, eyiti o fa kikuru ọmọ irugbin si awọn ọjọ 30, ni imunadoko dinku ipa ti iwọn otutu ti awọn atupa ninu idanileko ororoo, ati fipamọ agbara agbara ti ẹrọ amúlétutù. Awọn sisanra, ipari ati awọ ti awọn irugbin dara ju ojutu igbega irugbin atilẹba. Fun awọn irugbin ti awọn ẹfọ ti o wọpọ, awọn ipinnu idaniloju to dara tun ti gba, eyiti a ṣe akopọ ninu tabili atẹle.

Lara wọn, ẹgbẹ ina afikun PPFD: 70-80 μmol·m-2·s-1, ati ipin pupa-bulu: 0.6-0.7. Iwọn ti iye PPFD ọjọ ọsan ti ẹgbẹ adayeba jẹ 40 ~ 800 μmol·m-2 · s-1, ati ipin ti pupa si buluu jẹ 0.6 ~ 1.2. O le rii pe awọn afihan ti o wa loke dara ju ti awọn irugbin ti o dagba nipa ti ara.

Ipari

Nkan yii ṣafihan awọn idagbasoke tuntun ni ohun elo ti LED dagba awọn imọlẹ ni ogbin ọgbin, ati tọka diẹ ninu awọn aiyede ninu ohun elo ti LED dagba ina ni ogbin ọgbin. Lakotan, awọn imọran imọ-ẹrọ ati awọn ero fun idagbasoke ti LED dagba awọn imọlẹ ti a lo fun ogbin ọgbin ni a ṣe afihan. O yẹ ki o tọka si pe awọn ifosiwewe tun wa ti o nilo lati ṣe akiyesi ni fifi sori ẹrọ ati lilo ina, bii aaye laarin ina ati ọgbin, ibiti itanna ti atupa, ati bii o ṣe le lo ina pẹlu omi deede, ajile, ati ile.

Onkọwe: Yi Wang et al. Orisun: CNKI