Ùghdar: Jing Zhao，Zengchan Zhou，Yunlong Bu, etc. Meadhanan Source:Teicneòlas Innleadaireachd Àiteachais (gàrradaireachd taigh-glainne)

Bidh an fhactaraidh planntrais a’ cothlamadh gnìomhachas an latha an-diugh, bith-theicneòlas, hydroponics beathachaidh agus teicneòlas fiosrachaidh gus smachd àrd-chruinneas air factaran àrainneachd a chuir an gnìomh anns a ’ghoireas. Tha e làn dùinte, le riatanasan ìosal air an àrainneachd mun cuairt, a’ giorrachadh ùine buain planntrais, a’ sàbhaladh uisge agus todhar, agus leis na buannachdan bho chinneasachadh neo-phuinnseanan agus gun sgudal sgudail, tha èifeachdas cleachdadh fearainn aonad 40 gu 108 uair de sin de riochdachadh raon fosgailte. Nam measg, tha àite cinnteach aig an stòr solais fuadain tùrail agus an riaghladh àrainneachd solais aige ann an èifeachdas cinneasachaidh.

Mar fheart àrainneachd corporra cudromach, tha àite cudromach aig solas ann a bhith a’ riaghladh fàs planntrais agus metabolism stuthan. “Is e aon de phrìomh fheartan factaraidh planntrais an stòr solais fuadain làn agus coileanadh riaghladh tuigseach air an àrainneachd solais” air a thighinn gu bhith na cho-aontachd coitcheann sa ghnìomhachas.

Feum air lusan airson solas

Is e solas an aon stòr lùth de photoynthesis planntrais. Tha dian solais, càileachd solais (speactram) agus atharrachaidhean solais bho àm gu àm a’ toirt buaidh mhòr air fàs agus leasachadh bàrr, agus am measg sin tha dian solais a’ toirt a’ bhuaidh as motha air photoynthesis planntrais.

■ Solas dian

Faodaidh dian an t-solais atharrachadh a dhèanamh air morf-eòlas bàrr, leithid flùran, fad internode, tighead cas, agus meud is tiugh dhuilleagan. Faodar riatanasan lusan airson dian solais a roinn ann an lusan a tha dèidheil air solas, a tha dèidheil air solas meadhanach, agus a tha fulangach le solas ìosal. Is e lusan a tha dèidheil air solas a th’ ann an glasraich sa mhòr-chuid, agus tha na puingean dìolaidh aotrom aca agus na puingean sùghaidh aotrom gu ìre mhath àrd. Ann am factaraidhean planntrais solais fuadain, tha na riatanasan buntainneach de bhàrr airson dian solais nam bunait chudromach airson a bhith a’ taghadh stòran solais fuadain. Tha e cudromach tuigsinn riatanasan solais diofar phlanntaichean airson a bhith a’ dealbhadh stòran solais fuadain, Tha e air leth riatanach coileanadh cinneasachaidh an t-siostaim a leasachadh.

■ Càileachd aotrom

Tha buaidh chudromach aig cuairteachadh càileachd solais (speactram) air photoynthesis planntrais agus morphogenesis (Figear 1). Tha solas na phàirt de rèididheachd, agus tha rèididheachd na tonn electromagnetic. Tha feartan tonn agus feartan cuantamach (ghràinean) aig tonnan electromagnetic. Canar photon ris a’ chuantan solais ann an raon gàirnealaireachd. Canar rèididheachd le raon tonn-tonn de 300 ~ 800nm ​​ri rèididheachd gnìomhach fiseòlasach de lusan; agus tha rèididheachd le raon tonn de 400 ~ 700nm air ainmeachadh mar rèididheachd gnìomhach photoynthetically (PAR) de lusan.

Is e clorophyll agus carotenes an dà dhath as cudromaiche ann am photoynthesis planntrais. Tha Figear 2 a’ sealltainn an speactram in-ghabhail speactram de gach pigment photoynthetic, anns a bheil an speactram in-ghabhail clorophyll stèidhichte anns na bannan dearg is gorm. Tha an siostam solais stèidhichte air feumalachdan speactram bàrr gus solas a chuir ris gu saor-thoileach, gus photoynthesis de lusan a bhrosnachadh.

■ photoperiod
Canar photoperiodity de lusan ris an dàimh eadar photosynthesis agus photomorphogenesis de phlanntaichean agus fad latha (no àm photoperiod). Tha dlùth cheangal aig an photoperiodity ris na h-uairean solais, a tha a’ toirt iomradh air an ùine a tha am bàrr air a irradachadh le solas. Feumaidh diofar bhàrr grunn uairean a thìde de sholas gus an photoperiod a chrìochnachadh gus fàs agus toradh a ghiùlan. A rèir nan diofar photoperiods, faodar a roinn ann am bàrr fad-latha, leithid càl, msaa, a dh ’fheumas barrachd air uairean solais 12-14h aig ìre sònraichte den fhàs aige; Feumaidh bàrr latha goirid, leithid uinneanan, pònairean soighe, msaa, nas lugha na uairean soillseachaidh 12-14h; faodaidh bàrr meadhanach grèine, leithid cucumbers, tomato, piobair, msaa, fàs agus toradh a ghiùlan fo sholas grèine nas fhaide no nas giorra.
Am measg nan trì eileamaidean den àrainneachd, tha dian solais na bhunait chudromach airson a bhith a’ taghadh stòran solais fuadain. Aig an àm seo, tha iomadh dòigh ann air dian solais a chuir an cèill, gu sònraichte a’ toirt a-steach na trì a leanas.
（1） Tha soillseachadh a’ toirt iomradh air dùmhlachd uachdar flux luminous (flux luminous gach aonad aonad) a gheibhear air an itealan soillsichte, ann an lux (lx).

（2） Rèididheachd gnìomhach photosynthetically, PAR, Aonad: W / m².

（3） Is e an dùmhlachd flux photon a tha èifeachdach a thaobh photon PPFD no PPF an àireamh de rèididheachd foto-èifeachdach a tha a’ ruighinn no a ’dol tro ùine aonad agus farsaingeachd aonad, aonad: μmol / (m²·s) 。 Sa mhòr-chuid a’ toirt iomradh air dian solais 400 ~ 700nm ceangailte gu dìreach ri photosynthesis. Is e cuideachd an comharra dian solais as cumanta ann an raon cinneasachadh planntrais.

Mion-sgrùdadh stòr solais air siostam solais leasachail àbhaisteach
Is e leasachadh solais fuadain a bhith ag àrdachadh dian solais san raon targaid no a’ leudachadh an ùine solais le bhith a’ stàladh siostam solais leasachail gus iarrtas solais planntrais a choileanadh. San fharsaingeachd, tha an siostam solais leasachail a’ toirt a-steach uidheamachd solais leasachail, cuairtean agus an siostam smachd aige. Tha stòran solais a bharrachd sa mhòr-chuid a’ toirt a-steach grunn sheòrsaichean cumanta leithid lampaichean gealbhruthach, lampaichean flùraiseach, lampaichean halide meatailt, lampaichean sodium le cuideam àrd agus LEDs. Mar thoradh air èifeachdas dealain ìosal agus optigeach lampaichean gealbhruthach, èifeachdas lùtha ìosal photoynthetic agus easbhaidhean eile, chaidh a chuir às leis a ’mhargaidh, agus mar sin chan eil an artaigil seo a’ dèanamh mion-sgrùdadh mionaideach.

■ Lampa flùraiseach
Buinidh lampaichean flùraiseach don t-seòrsa de lampaichean sgaoilidh gas le cuideam ìosal. Tha an tiùb glainne air a lìonadh le bhalbhaichean mercury no gas inert, agus tha balla a-staigh an tiùba còmhdaichte le pùdar flùraiseach. Bidh an dath aotrom ag atharrachadh a rèir an stuth flùraiseach a tha còmhdaichte sa phìob. Tha coileanadh speactram math aig lampaichean flùraiseach, èifeachdas àrd aotrom, cumhachd ìosal, beatha nas fhaide (12000h) an taca ri lampaichean gealbhruthach, agus cosgais an ìre mhath ìosal. Leis gu bheil an lampa flùraiseach fhèin a’ sgaoileadh nas lugha de theas, faodaidh e a bhith faisg air na lusan airson solais agus tha e freagarrach airson àiteachadh trì-thaobhach. Ach, tha cruth speactram an lampa flùraiseach mì-reusanta. Is e an dòigh as cumanta san t-saoghal meòradairean a chuir ris gus na pàirtean stòr solais èifeachdach den bhàrr san raon àiteach a mheudachadh. Tha companaidh adv-agri Iapanach cuideachd air seòrsa ùr de stòr solais leasachail HEFL a leasachadh. Buinidh HEFL don roinn de lampaichean flùraiseach. Is e seo an teirm coitcheann airson lampaichean flùraiseach catod fuar (CCFL) agus lampaichean flùraiseach electrode taobh a-muigh (EEFL), agus tha e na lampa flùraiseach electrode measgaichte. Tha an tiùb HEFL gu math tana, le trast-thomhas de dìreach mu 4mm, agus faodar an fhaid atharrachadh bho 450mm gu 1200mm a rèir feumalachdan àiteachaidh. Tha e na dhreach leasaichte den lampa flùraiseach àbhaisteach.

■ Lampa halide meatailt
Tha an lampa halide meatailt na lampa sgaoilidh àrd-dian a dh’ fhaodas diofar eileamaidean a bhrosnachadh gus tonnan eadar-dhealaichte a thoirt gu buil le bhith a ’cur diofar halides meatailt (bromide staoin, sodium iodide, msaa) anns an tiùb sgaoilidh air bunait lampa airgead-beò le cuideam àrd. Tha èifeachdas aotrom àrd aig lampaichean halogen, cumhachd àrd, dath aotrom math, beatha fhada, agus speactram mòr. Ach, leis gu bheil an èifeachdas solais nas ìsle na lampaichean sodium le bruthadh àrd, agus gu bheil am beatha nas giorra na lampaichean sodium le bruthadh àrd, chan eilear ga chleachdadh an-dràsta ach ann am beagan fhactaraidhean planntrais.

■ Lampa sodium le cuideam àrd
Buinidh lampaichean sodium le bruthadh àrd don t-seòrsa de lampaichean sgaoilidh gas àrd-bhruthadh. Is e lampa àrd-èifeachdais a th’ anns an lampa sodium le bruthadh àrd anns a bheil ceò sodium le bruthadh àrd air a lìonadh a-steach don phìob sgaoilidh, agus tha tomhas beag de xenon (Xe) agus halide meatailt mercury air an cur ris. Leis gu bheil èifeachdas tionndaidh electro-optigeach àrd aig lampaichean sodium bruthadh àrd le cosgaisean saothrachaidh nas ìsle, is e lampaichean sodium bruthadh àrd an fheadhainn as fharsainge a thathas a ’cleachdadh an-dràsta ann a bhith a’ cleachdadh solas leasachail ann an goireasan àiteachais. Ach, mar thoradh air na h-uireasbhaidhean ann an èifeachdas photoynthetic ìosal san speactram aca, tha easbhaidhean aca ann an èifeachdas lùtha ìosal. Air an làimh eile, tha na co-phàirtean speurail a tha air an sgaoileadh le lampaichean sodium le bruthadh àrd gu ìre mhòr sa chòmhlan solais buidhe-orains, aig nach eil an speactram dearg is gorm a tha riatanach airson fàs planntrais.

■ Diod lasachaidh solais
Mar ghinealach ùr de stòran solais, tha mòran bhuannachdan aig diodes solas-solais (LEDs) leithid èifeachdas tionndaidh electro-optigeach nas àirde, speactram a ghabhas atharrachadh, agus èifeachdas photoynthetic àrd. Faodaidh LED an solas monochromatic a tha a dhìth airson fàs planntrais a chuir a-mach. An coimeas ri lampaichean flùraiseach àbhaisteach agus stòran solais leasachail eile, tha na buannachdan aig LED bho bhith a’ sàbhaladh lùth, dìon na h-àrainneachd, beatha fhada, solas monochromatic, stòr solais fuar agus mar sin air adhart. Le tuilleadh leasachaidh air èifeachdas electro-optigeach LEDan agus lughdachadh chosgaisean air adhbhrachadh le buaidh sgèile, bidh siostaman solais fàs LED gu bhith nan uidheamachd prìomh-shruthach airson solas a chuir ris ann an goireasan àiteachais. Mar thoradh air an sin, chaidh solais fàs LED a chuir an sàs thairis air factaraidhean planntrais 99.9%.

Tro choimeas, faodar feartan diofar stòran solais leasachail a thuigsinn gu soilleir, mar a chithear ann an Clàr 1.

Inneal solais gluasadach
Tha dian an t-solais ceangailte gu dlùth ri fàs bàrr. Bithear a’ cleachdadh àiteachadh trì-thaobhach gu tric ann am factaraidhean planntrais. Ach, mar thoradh air cuingealachadh structar nan racaichean àiteach, bheir cuairteachadh neo-chòmhnard solais agus teòthachd eadar na racaichean buaidh air toradh a’ bhàrr agus cha bhith an ùine buain air a shioncronachadh. Tha companaidh ann am Beijing air inneal leasachaidh solais togail làimhe a leasachadh gu soirbheachail (tàmh-àirneis solais HPS agus tàmh-àirneis solais LED) ann an 2010. Is e am prionnsapal a bhith a’ cuairteachadh a’ chrann dràibhidh agus an inneal-gaoithe air a shuidheachadh air le bhith a’ crathadh an làmh gus an ruidhle film beag a thionndadh gus adhbhar an ròpa uèir a tharraing air ais agus a thoirt air falbh. Tha ròpa uèir an t-solais fhàs ceangailte ri cuibhle lùbach an àrdaichear tro iomadh seata de chuibhlichean tionndaidh, gus a ’bhuaidh a bhith ag atharrachadh àirde an t-solais fhàs. Ann an 2017, dhealbhaich agus leasaich a ’chompanaidh gu h-àrd inneal leasachail solais gluasadach ùr, a dh’ fhaodas àirde an t-solais solais atharrachadh gu fèin-ghluasadach ann an àm fìor a rèir feumalachdan fàs bàrr. Tha an inneal rèiteachaidh a-nis air a chuir a-steach air raca àiteachais trì-thaobhach seòrsa togail solas 3-còmhdach. Is e an ìre as àirde den inneal an ìre leis an t-suidheachadh solais as fheàrr, agus mar sin tha e uidheamaichte le lampaichean sodium le cuideam àrd; tha an ìre meadhanach agus an ìre ìosal air an uidheamachadh le solais fàs LED agus siostam atharrachaidh togail. Faodaidh e àirde an t-solais fhàs atharrachadh gu fèin-ghluasadach gus àrainneachd solais iomchaidh a sholarachadh airson a’ bhàrr.

An coimeas ris an inneal leasachail solais gluasadach a tha air a dhealbhadh airson àiteachadh trì-thaobhach, tha an Òlaind air inneal solais fàs solais LED a ghabhas gluasad gu còmhnard a leasachadh. Gus buaidh sgàil an t-solais fhàs air fàs lusan sa ghrèin a sheachnadh, faodar an siostam fàs solais a phutadh gu gach taobh den bhreic tron ​​​​t-sleamhnag teileasgopach anns an t-slighe chòmhnard, gus am bi a’ ghrian làn. irradiated air na lusan; air làithean sgòthach is fliuch às aonais solas na grèine, Brùth an siostam fàs solais gu meadhan a ’bhreic gus am bi solas an t-siostam fàs solais a’ lìonadh na lusan gu cothromach; gluais an siostam fàs solais gu còmhnard tron ​​​​t-sleamhnag air a’ bhreic, seachain disassembly agus toirt air falbh an siostam fàs solais, agus lughdaich dian saothair luchd-obrach, agus mar sin a’ leasachadh èifeachdas obrach gu h-èifeachdach.

Beachdan dealbhaidh air siostam solais fàs àbhaisteach
Chan eil e duilich fhaicinn bho dhealbhadh an inneal leasachail solais gluasadach gu bheil dealbhadh siostam solais leasachail factaraidh planntrais mar as trice a’ toirt an dian solais, càileachd solais agus paramadairean photoperiod de dhiofar amannan fàis bàrr mar phrìomh shusbaint an dealbhaidh. , an crochadh air an t-siostam smachd tuigseach a chur an gnìomh, a 'coileanadh an amas mu dheireadh a thaobh sàbhaladh cumhachd agus àrd toradh.

Aig an àm seo, tha dealbhadh agus togail solas leasachail airson glasraich duilleach air a thighinn gu ìre mean air mhean. Mar eisimpleir, faodar glasraich duilleach a roinn ann an ceithir ìrean: ìre sìolachaidh, meadhan fàs, fàs fadalach, agus ìre crìochnachaidh; faodar glasraich mheasan a roinn ann an ìre sìolachaidh, ìre fàs fàsmhorachd, ìre flùraidh, agus ìre buain. Bho bhuadhan dian solais leasachail, bu chòir an dian solais anns an ìre sìolachaidh a bhith beagan nas ìsle, aig 60 ~ 200 μmol / (m²·s), agus an uairsin àrdachadh mean air mhean. Faodaidh glasraich duilleach suas ri 100 ~ 200 μmol / (m² · s) a ruighinn, agus faodaidh glasraich mheasan ruighinn 300 ~ 500 μmol / (m² · s) gus dèanamh cinnteach à riatanasan dian solais photosynthesis planntrais anns gach ùine fàis agus gus feumalachdan toradh àrd; A thaobh càileachd solais, tha an co-mheas de dhearg gu gorm glè chudromach. Gus càileachd sìolaidhean àrdachadh agus casg a chuir air cus fàs anns an ìre sìolachaidh, tha an co-mheas de dhearg gu gorm mar as trice air a shuidheachadh aig ìre ìosal [(1 ~ 2): 1], agus an uairsin air a lughdachadh mean air mhean gus coinneachadh ri feumalachdan planntrais morf-eòlas aotrom. Faodar an co-mheas de ghlasraich dearg gu gorm gu duilleach a shuidheachadh gu (3 ~ 6): 1. Airson an photoperiod, coltach ris an dian solais, bu chòir dha gluasad a nochdadh le leudachadh air an ùine fàis, gus am bi barrachd ùine photoynthesis aig glasraich duilleach airson photoynthesis. Bidh dealbhadh leasachail aotrom de mheasan is ghlasraich nas iom-fhillte. A bharrachd air na laghan bunaiteach gu h-àrd, bu chòir dhuinn fòcas a chuir air suidheachadh an photoperiod rè ùine an fhlùraichean, agus feumar flùrachadh is toradh glasraich a bhrosnachadh gus nach tèid sinn air ais.

Is fhiach a ràdh gum bu chòir don fhoirmle solais a bhith a’ toirt a-steach làimhseachadh deireannach airson suidheachaidhean àrainneachd aotrom. Mar eisimpleir, faodaidh cur-ris solais leantainneach leasachadh mòr a thoirt air toradh agus càileachd sìolaidhean glasraich duilleach hydroponic, no làimhseachadh UV a chleachdadh gus sprouts agus glasraich duilleach a leasachadh gu mòr (gu sònraichte Duilleagan purpaidh agus lettuis duilleach dearg) càileachd beathachaidh.

A bharrachd air a bhith a’ dèanamh an fheum as fheàrr de sholarachadh solais airson bàrr taghte, tha siostam smachd stòr solais cuid de fhactaraidhean planntrais solais fuadain cuideachd air leasachadh gu luath anns na bliadhnachan mu dheireadh. Tha an siostam smachd seo mar as trice stèidhichte air structar B / S. Tha smachd iomallach agus smachd fèin-ghluasadach air factaran àrainneachd leithid teòthachd, taiseachd, solas, agus dùmhlachd CO2 aig àm fàs bàrr air an toirt gu buil tro WIFI, agus aig an aon àm, thathas a’ coileanadh dòigh cinneasachaidh nach eil air a chuingealachadh le suidheachaidhean taobh a-muigh. Bidh an seòrsa seo de shiostam solais leasachail tuigseach a’ cleachdadh tàmh-àirneis solais LED mar stòr solais leasachail, còmhla ri siostam smachd tuigseach iomallach, comasach air coinneachadh ri feumalachdan soillseachadh tonn-tonn planntrais, gu sònraichte freagarrach airson àrainneachd àiteach planntrais fo smachd solais, agus is urrainn dha coinneachadh gu math ri iarrtas a’ mhargaidh. .

Beachdan crìochnachaidh
Thathas den bheachd gu bheil factaraidhean planntrais mar dhòigh chudromach air fuasgladh fhaighinn air duilgheadasan stòrais, sluaigh agus àrainneachd san 21mh linn, agus mar dhòigh chudromach air fèin-fhoghainteachd bìdh a choileanadh ann am pròiseactan àrdteicneòlais san àm ri teachd. Mar sheòrsa ùr de dhòigh cinneasachaidh àiteachais, tha factaraidhean planntrais fhathast aig ìre ionnsachaidh is fàis, agus tha feum air barrachd aire agus rannsachadh. Tha an artaigil seo a’ toirt cunntas air feartan agus buannachdan dòighean solais leasachail cumanta ann am factaraidhean planntrais, agus a’ toirt a-steach na beachdan dealbhaidh airson siostaman solais leasachail àbhaisteach bàrr. Chan eil e duilich a lorg tro choimeas, gus dèiligeadh ris an t-solas ìosal a tha air adhbhrachadh le droch shìde leithid sgòthan leantainneach agus ceò, agus gus dèanamh cinnteach à cinneasachadh àrd agus seasmhach de bhàrr ghoireasan, tha uidheamachd stòr solais LED Grow nas motha a rèir leasachadh gnàthach. gluasadan.

Bu chòir do stiùireadh leasachaidh factaraidhean planntrais san àm ri teachd fòcas a chuir air mothachairean ùra àrd-chruinneas, cosgais ìosal, siostaman inneal solais speactram a ghabhas atharrachadh air astar agus siostaman smachd eòlach. Aig an aon àm, leanaidh na factaraidhean planntrais san àm ri teachd a’ leasachadh a dh’ ionnsaigh cosgais ìseal, tuigseach agus fèin-fhreagarrach. Tha cleachdadh agus mòr-chòrdte stòran solais fàs LED a’ toirt gealltanas airson smachd àrainneachd àrd-chruinneas air factaraidhean planntrais. Tha riaghladh àrainneachd solais LED na phròiseas iom-fhillte anns a bheil riaghladh coileanta air càileachd solais, dian solais, agus photoperiod. Feumaidh eòlaichean agus sgoilearan iomchaidh rannsachadh domhainn a dhèanamh, a’ brosnachadh solais leasachail LED ann am factaraidhean planntrais solais fuadain.