Ro-ràdh

Tha solas a’ cluich pàirt chudromach ann am pròiseas fàs lusan. ’S e an todhar as fheàrr a th’ ann airson gabhail a-steach clorophyll planntrais agus gabhail a-steach diofar fheartan fàis planntrais leithid carotene a bhrosnachadh. Ach, ’s e am bàillidh cinnteach a tha a’ dearbhadh fàs lusan bàillidh coileanta, chan ann a-mhàin co-cheangailte ri solas, ach cuideachd do-sgaraichte bho rèiteachadh uisge, ùir agus todhar, suidheachaidhean àrainneachd fàis agus smachd teicnigeach coileanta.

Anns an dà no trì bliadhna a dh’fhalbh, tha aithisgean gun chrìoch air a bhith ann mu bhith a’ cleachdadh teicneòlas solais leth-chonnsachaidh a thaobh factaraidhean planntrais trì-thaobhach no fàs planntrais. Ach às deidh a leughadh gu faiceallach, bidh faireachdainn mì-chofhurtail ann an-còmhnaidh. San fharsaingeachd, chan eil tuigse fhìor ann air dè an dreuchd a bu chòir a bhith aig solas ann am fàs planntrais.

An toiseach, tuigidh sinn speactram na grèine, mar a chithear ann am Figear 1. Chithear gur speactram leantainneach a th’ ann an speactram na grèine, anns a bheil an speactram gorm is uaine nas làidire na an speactram dearg, agus tha speactram an t-solais fhaicsinneach a’ dol bho 380 gu 780 nm. Tha fàs fàs-bheairtean ann an nàdar co-cheangailte ri dian an speactram. Mar eisimpleir, bidh a’ mhòr-chuid de lusan san sgìre faisg air a’ mheadhan-chrios a’ fàs gu math luath, agus aig an aon àm, tha meud an fhàs aca an ìre mhath mòr. Ach chan eil dian àrd rèididheachd na grèine an-còmhnaidh nas fheàrr, agus tha ìre àraid de thaghadh ann airson fàs bheathaichean is lusan.

Figear 1, Feartan speactram na grèine agus a speactram solais fhaicsinneach

San dàrna àite, chithear an dàrna diagram speactram de ghrunn phrìomh eileamaidean sùghaidh fàs lusan ann am Figear 2.

Figear 2, Speactram glacaidh grunn aucsin ann am fàs planntrais

Chithear bho Fhigear 2 gu bheil speactra glacaidh solais grunn phrìomh aucsins a bheir buaidh air fàs lusan gu math eadar-dhealaichte. Mar sin, chan e cùis shìmplidh a th’ ann a bhith a’ cleachdadh solais fàs lusan LED, ach gu math targaichte. An seo tha e riatanach bun-bheachdan an dà eileamaid fàs lusan foto-cho-chur as cudromaiche a thoirt a-steach.

• Clòrafill

’S e clòrophyll aon de na pigmentan as cudromaiche a tha co-cheangailte ri foto-co-chur. Tha e an làthair anns a h-uile fàs-bheairt as urrainn foto-co-chur a chruthachadh, a’ gabhail a-steach lusan uaine, lìonanaich ghorm-uaine prokaryotic (cyanobacteria) agus lìonanaich eukaryotic. Bidh clòrophyll a’ gabhail a-steach lùth bho sholas, a thèid an uairsin a chleachdadh gus carbon dà-ogsaid a thionndadh gu gualaisg.

Bidh clòrophyll a a’ gabhail a-steach solas dearg sa mhòr-chuid, agus bidh clòrophyll b a’ gabhail a-steach solas gorm-bhiolet sa mhòr-chuid, gu h-àraidh gus lusan sgàil a dhealachadh bho lusan grèine. Tha an co-mheas de chlòrophyll b ri clòrophyll a ann an lusan sgàil beag, agus mar sin faodaidh lusan sgàil solas gorm a chleachdadh gu làidir agus atharrachadh gu fàs ann an sgàil. Tha clòrophyll a gorm-uaine, agus tha clòrophyll b buidhe-uaine. Tha dà ghabhail a-steach làidir de chlòrophyll a agus clòrophyll b ann, aon anns an roinn dhearg le tonn-fhaid de 630-680 nm, agus am fear eile anns an roinn gorm-bhiolet le tonn-fhaid de 400-460 nm.

• Carotenoids

’S e carotenoids an teirm choitcheann airson clas de dhhathan nàdarra cudromach, a lorgar gu cumanta ann am pigmentan buidhe, orains-dearg no dearg ann am beathaichean, lusan nas àirde, fungasan agus algaich. Gu ruige seo, chaidh còrr is 600 carotenoid nàdarra a lorg.

Tha gabhail a-steach solas carotenoids a’ còmhdach raon OD303 ~ 505 nm, a bheir dath biadh agus a bheir buaidh air in-ghabhail biadh leis a’ bhodhaig. Ann an algaich, lusan agus meanbh-fhàs-bheairtean, tha an dath aige còmhdaichte le clorophyll agus chan urrainn dha nochdadh. Ann an ceallan planntrais, chan e a-mhàin gu bheil na carotenoids a thèid a thoirt a-mach a’ gabhail a-steach agus a’ gluasad lùth gus cuideachadh le foto-co-chur, ach tha iad cuideachd ag obair gus ceallan a dhìon bho bhith air an sgrios le moileciuilean ocsaidean ceangailte aon-dealanach brosnachail.

Beagan mì-thuigse bun-bheachdail

Ge bith dè an èifeachd a th’ ann a thaobh sàbhaladh lùtha, taghadh solais agus co-òrdanachadh solais, tha buannachdan mòra air a bhith aig solais leth-chonnsachaidh. Ach, bhon leasachadh luath anns an dà bhliadhna a dh’ fhalbh, tha sinn air mòran mhì-thuigse fhaicinn ann an dealbhadh agus cleachdadh solais, a tha air an nochdadh sa mhòr-chuid anns na taobhan a leanas.

①Cho fad ’s a thèid na sgoltagan dearga is gorma de thonn-fhaid sònraichte a chur còmhla ann an co-mheas sònraichte, faodar an cleachdadh ann an àiteachadh lusan, mar eisimpleir, is e an co-mheas eadar dearg is gorm 4:1, 6:1, 9:1 agus mar sin air adhart.

②Cho fad ’s a tha e na sholas geal, faodaidh e solas na grèine a chur na àite, leithid an tiùb solais geal trì-phrìomh a thathas a’ cleachdadh gu farsaing ann an Iapan, msaa. Tha buaidh shònraichte aig cleachdadh nan speactram sin air fàs lusan, ach chan eil a’ bhuaidh cho math ris an stòr solais a tha air a dhèanamh le LED.

③Cho fad ’s a ruigeas an PPFD (dùmhlachd sruth cuantamach solais), paramadair cudromach de shoilleireachadh, clàr-amais sònraichte, mar eisimpleir, ma tha PPFD nas motha na 200 μmol·m-2·s-1. Ach, nuair a bhios tu a’ cleachdadh a’ chomharra seo, feumaidh tu aire a thoirt a bheil e na lus sgàil no na lus grèine. Feumaidh tu ceist a chur air no puing sàthaidh dìolaidh solais nan lusan sin a lorg, ris an canar cuideachd a’ phuing dìolaidh solais. Ann an cleachdaidhean fìor, bidh sìol-chraobhan gu tric air an losgadh no air an crìonadh. Mar sin, feumar dealbhadh a’ pharamadair seo a dhealbhadh a rèir gnè a’ phlannt, an àrainneachd fàis agus na suidheachaidhean.

A thaobh a’ chiad taobh, mar a chaidh a thoirt a-steach san ro-ràdh, bu chòir don speactram a tha a dhìth airson fàs lusan a bhith na speactram leantainneach le leud sgaoilidh sònraichte. Tha e follaiseach nach eil e iomchaidh stòr solais a chleachdadh air a dhèanamh de dhà chip tonn-fhaid sònraichte de dhearg is gorm le speactram glè chumhang (mar a chithear ann am Figear 3(a)). Ann an deuchainnean, chaidh a lorg gu bheil lusan buailteach a bhith buidhe, gu bheil gasan nan duilleagan glè aotrom, agus gu bheil gasan nan duilleagan glè thana.

Airson tiùban fluaraiseach le trì prìomh dhathan a chaidh a chleachdadh gu cumanta sna bliadhnaichean roimhe, ged a tha geal air a cho-chur ri chèile, tha na speactraman dearga, uaine is gorma air an sgaradh (mar a chithear ann am Figear 3(b)), agus tha leud an speactraman glè chumhang. Tha dian speactraman na pàirt leantainneach a leanas an ìre mhath lag, agus tha an cumhachd fhathast an ìre mhath mòr an taca ri LEDs, 1.5 gu 3 uiread an caitheamh lùtha. Mar sin, chan eil a’ bhuaidh cleachdaidh cho math ri solais LED.

Figear 3, Solas planntrais LED dearg is gorm agus speactram solais fluorescent trì-phrìomh-dath

’S e PPFD dùmhlachd sruth cuantamach solais, a tha a’ toirt iomradh air dùmhlachd sruth solais rèididheachd èifeachdach solais ann am foto-cho-chur, a tha a’ riochdachadh an àireamh iomlan de chuantan solais a tha a’ tuiteam air gasan duilleach planntrais anns an raon tonn-fhaid 400 gu 700 nm gach aonad ùine agus aonad farsaingeachd. ’S e an aonad aige μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Tha rèididheachd gnìomhach foto-cho-chur (PAR) a’ toirt iomradh air rèididheachd grèine iomlan le tonn-fhaid anns an raon 400 gu 700 nm. Faodar a chur an cèill le cuantan solais no le lùth rèididh.

San àm a dh’fhalbh, b’ e soilleireachd an dian solais a bha air a nochdadh leis an t-solas-mheatair, ach bidh speactram fàis lusan ag atharrachadh air sgàth àirde an t-solais bhon phlannt, còmhdach an t-solais agus an urrainn don t-solas a dhol tron ​​​​​​duilleag. Mar sin, chan eil e ceart par a chleachdadh mar chomharradh air dian solais ann an sgrùdadh foto-co-chur.

San fharsaingeachd, faodar an dòigh-obrach foto-co-chur a thòiseachadh nuair a tha PPFD a’ phlannt a tha dèidheil air a’ ghrian nas motha na 50 μmol·m-2·s-1, agus chan fheum PPFD a’ phlannt sgàil ach 20 μmol·m-2·s-1. Mar sin, nuair a bhios tu a’ ceannach solais fàis LED, faodaidh tu an àireamh de sholais fàis LED a thaghadh stèidhichte air an luach iomraidh seo agus an seòrsa lusan a chuireas tu. Mar eisimpleir, ma tha PPFD aon sholais LED 20 μmol·m-2·s-1, feumar barrachd air 3 bulbaichean planntrais LED gus lusan a tha dèidheil air a’ ghrian fhàs.

grunn fhuasglaidhean dealbhaidh airson solais leth-chonnsachaidh

Bithear a’ cleachdadh solais leth-sheoltairean airson fàs no planntachadh lusan, agus tha dà dhòigh-iomraidh bhunasach ann.

• An-dràsta, tha modail planntachaidh a-staigh glè theth ann an Sìona. Tha grunn fheartan aig a’ mhodail seo:

①Is e obair sholais LED làn speactram solais planntrais a thoirt seachad, agus feumaidh an siostam solais an lùth solais gu lèir a thoirt seachad, agus tha a’ chosgais cinneasachaidh an ìre mhath àrd;
②Feumaidh dealbhadh sholais fàis LED beachdachadh air leantainneachd agus ionracas an speactram;
③Tha e riatanach smachd èifeachdach a chumail air an ùine solais agus dian an t-solais, leithid leigeil leis na lusan fois a ghabhail airson beagan uairean a thìde, mura h-eil dian an rèididheachd gu leòr no ro làidir, msaa.;
④Feumaidh am pròiseas gu lèir na suidheachaidhean a tha a dhìth airson an àrainneachd fàis as fheàrr airson lusan a-muigh ath-aithris, leithid taiseachd, teòthachd agus dùmhlachd CO2.

• Modh planntachaidh a-muigh le deagh bhunait planntachaidh taigh-glainne a-muigh. Is iad seo feartan a’ mhodail seo:

①Is e obair sholais LED solas a neartachadh. Is e aon dhiubh dian an t-solais a mheudachadh anns na raointean gorma is dearga fo sholas na grèine tron ​​latha gus foto-co-chur lusan adhartachadh, agus is e am fear eile dìoladh a dhèanamh nuair nach eil solas na grèine ann air an oidhche gus ìre fàis lusan adhartachadh.
②Feumaidh an solas a bharrachd beachdachadh air an ìre fàis anns a bheil am plannt, leithid an ùine sìolachaidh no an ùine flùraidh is toraidh.

Mar sin, bu chòir dà dhòigh dealbhaidh bhunasach a bhith aig dealbhadh sholais fàs planntrais LED an toiseach, is iad sin, solais 24-uair (a-staigh) agus solais cur-ris fàs planntrais (a-muigh). Airson fàs planntrais a-staigh, feumaidh dealbhadh sholais fàs LED beachdachadh air trì taobhan, mar a chithear ann am Figear 4. Chan eil e comasach na sgoltagan a phacaigeadh le trì prìomh dhathan ann an co-mheas sònraichte.

Figear 4, Am beachd dealbhaidh airson solais àrdachadh planntrais LED a-staigh a chleachdadh airson solais 24 uair a thìde

Mar eisimpleir, airson speactram aig ìre na sgoil-àraich, leis gu bheil feum air fàs freumhaichean is ghasan a neartachadh, geugachadh dhuilleagan a neartachadh, agus gu bheil an stòr solais air a chleachdadh a-staigh, faodar an speactram a dhealbhadh mar a chithear ann am Figear 5.

Figear 5, Structaran speactram freagarrach airson solas-àraich a-staigh LED

A thaobh dealbhadh an dàrna seòrsa de sholas fàis LED, tha e gu sònraichte ag amas air fuasgladh dealbhaidh solais a bharrachd gus planntachadh aig bonn taigh-glainne a-muigh adhartachadh. Tha am beachd dealbhaidh air a shealltainn ann am Figear 6.

Figear 6, Beachdan dealbhaidh airson solais fàis a-muigh 

Tha an t-ùghdar a’ moladh gum bu chòir barrachd chompanaidhean planntachaidh an dàrna roghainn a ghabhail os làimh gus solais LED a chleachdadh gus fàs lusan a bhrosnachadh.

An toiseach, tha deicheadan de eòlas agus raon farsaing de dh’eòlas aig àiteachadh thaighean-glainne a-muigh Shìona, an dà chuid anns a’ cheann a deas agus anns a’ cheann a tuath. Tha bunait mhath aice ann an teicneòlas àiteachaidh thaighean-glainne agus tha i a’ toirt seachad àireamh mhòr de mheasan is ghlasraich ùra air a’ mhargaidh airson bailtean mun cuairt. Gu sònraichte ann an raon planntachadh ùir is uisge agus todhar, tha toraidhean rannsachaidh beairteach air a bhith ann.

San dàrna àite, faodaidh an seòrsa fuasgladh solais a bharrachd seo caitheamh neo-riatanach lùtha a lughdachadh gu mòr, agus aig an aon àm faodaidh e toradh mheasan is ghlasraich a mheudachadh gu h-èifeachdach. A bharrachd air an sin, tha sgìre mhòr cruinn-eòlasach Shìona glè ghoireasach airson adhartachadh.

Mar rannsachadh saidheansail air solais planntrais LED, tha e cuideachd a’ toirt seachad bunait deuchainneach nas fharsainge dha. Tha Figear 7 na sheòrsa de sholas fàis LED a chaidh a leasachadh leis an sgioba rannsachaidh seo, a tha freagarrach airson fàs ann an taighean-glainne, agus tha an speactram aige air a shealltainn ann am Figear 8.

Figear 7, Seòrsa de sholas fàis LED

Figear 8, speactram seòrsa de sholas fàis LED

A rèir nam beachdan dealbhaidh gu h-àrd, rinn an sgioba rannsachaidh sreath de dheuchainnean, agus tha na toraidhean deuchainneach glè chudromach. Mar eisimpleir, airson solas fàis rè na sgoil-àraich, b’ e lampa fluorescent le cumhachd 32 W agus cearcall sgoil-àraich de 40 latha an lampa tùsail a chaidh a chleachdadh. Bidh sinn a’ toirt seachad solas LED 12 W, a ghiorraicheas cearcall sìol-chraobhan gu 30 latha, a lughdaicheas buaidh teòthachd nan lampaichean anns a’ bhùth-obrach sìol-chraobhan gu h-èifeachdach, agus a shàbhaileas caitheamh cumhachd an inneal-adhair. Tha tiugh, fad agus dath nan sìol-chraobhan nas fheàrr na am fuasgladh tùsail airson fàs sìol-chraobhan. Airson sìol-chraobhan ghlasraich chumanta, fhuaireadh deagh cho-dhùnaidhean dearbhaidh cuideachd, a tha air an geàrr-chunntas anns a’ chlàr a leanas.

Nam measg, PPFD a’ bhuidheann solais a bharrachd: 70-80 μmol·m-2·s-1, agus an co-mheas dearg-gorm: 0.6-0.7. Bha raon luach PPFD tron ​​latha aig a’ bhuidheann nàdarra eadar 40~800 μmol·m-2·s-1, agus bha an co-mheas dearg ri gorm eadar 0.6~1.2. Chithear gu bheil na comharran gu h-àrd nas fheàrr na comharran sìol-chraobhan a dh’fhàs gu nàdarra.

Co-dhùnadh

Tha an t-artaigil seo a’ toirt a-steach na leasachaidhean as ùire ann an cleachdadh solais fàis LED ann an àiteachadh lusan, agus a’ comharrachadh cuid de mhì-thuigse ann an cleachdadh solais fàis LED ann an àiteachadh lusan. Mu dheireadh, thèid beachdan teicnigeach agus sgeamaichean airson leasachadh sholais fàis LED a thathas a’ cleachdadh airson àiteachadh lusan a thoirt a-steach. Bu chòir a chomharrachadh gu bheil cuid de nithean ann cuideachd a dh’ fheumar beachdachadh orra nuair a thathar a’ stàladh agus a’ cleachdadh an t-solais, leithid an t-astar eadar an solas agus an lus, raon rèididheachd an lampa, agus mar a chuireas tu an solas an sàs le uisge àbhaisteach, todhar agus ùir.

Ùghdar: Yi Wang et al. Stòr: CNKI