[Resumen] Basado en una gran cantidad de datos experimentales, este artículo analiza varios temas importantes en la selección de la calidad de la luz en las fábricas de plantas, incluida la selección de fuentes de luz, los efectos de la luz roja, azul y amarilla, y la selección de espectral. gamas, con el fin de proporcionar información sobre la calidad de la luz en las fábricas de plantas.La determinación de la estrategia de emparejamiento proporciona algunas soluciones prácticas que pueden usarse como referencia.
Selección de fuente de luz

Las fábricas de plantas generalmente usan luces LED.Esto se debe a que las luces LED tienen las características de alta eficiencia luminosa, bajo consumo de energía, menos generación de calor, larga vida útil e intensidad y espectro de luz ajustables, que no solo pueden cumplir con los requisitos del crecimiento de las plantas y la acumulación efectiva de material, sino también ahorrar energía, reducir la generación de calor y los costos de electricidad.Las luces de cultivo LED se pueden dividir en luces LED de amplio espectro de un solo chip para uso general, luces LED de amplio espectro específicas para plantas de un solo chip y luces LED de espectro ajustable combinadas de múltiples chips.El precio de los dos últimos tipos de luces LED específicas para plantas es generalmente más de 5 veces mayor que el de las luces LED ordinarias, por lo que se deben seleccionar diferentes fuentes de luz de acuerdo con los diferentes propósitos.Para las fábricas de plantas grandes, los tipos de plantas que cultivan cambian con la demanda del mercado.Para reducir los costos de construcción y no afectar significativamente la eficiencia de producción, el autor recomienda utilizar chips LED de amplio espectro para iluminación general como fuente de iluminación.Para fábricas de plantas pequeñas, si los tipos de plantas son relativamente fijos, para obtener una alta eficiencia y calidad de producción sin aumentar significativamente el costo de construcción, se pueden usar como fuente de iluminación chips LED de amplio espectro para iluminación general o específica de la planta.Si se trata de estudiar el efecto de la luz en el crecimiento de las plantas y la acumulación de sustancias efectivas, a fin de proporcionar la mejor fórmula de luz para la producción a gran escala en el futuro, se puede usar una combinación de múltiples chips de luces LED de espectro ajustable para cambiar factores como la intensidad de la luz, el espectro y el tiempo de luz para obtener la mejor fórmula de luz para cada planta y así proporcionar la base para la producción a gran escala.

La luz roja y azul

En cuanto a los resultados experimentales específicos, cuando el contenido de luz roja (R) es superior al de luz azul (B) (lechugas R:B = 6:2 y 7:3; espinacas R:B = 4: 1; plántulas de calabaza R:B = 7:3; plántulas de pepino R:B = 7:3), el experimento mostró que el contenido de biomasa (incluyendo la altura de la parte aérea de la planta, el área foliar máxima, el peso fresco y el peso seco , etc.) fueron mayores, pero el diámetro del tallo y el fuerte índice de plántulas de las plantas fueron mayores cuando el contenido de luz azul fue mayor que el de la luz roja.Para los indicadores bioquímicos, el contenido de luz roja superior a la luz azul es generalmente beneficioso para el aumento del contenido de azúcar soluble en las plantas.Sin embargo, para la acumulación de VC, proteína soluble, clorofila y carotenoides en las plantas, es más ventajoso usar iluminación LED con mayor contenido de luz azul que de luz roja, y el contenido de malondialdehído también es relativamente bajo en estas condiciones de iluminación.

Dado que la fábrica de plantas se utiliza principalmente para el cultivo de hortalizas de hoja o para la cría industrial de plántulas, de los resultados anteriores se puede concluir que, bajo la premisa de aumentar el rendimiento y teniendo en cuenta la calidad, es adecuado utilizar chips LED con mayor rojo. contenido de luz que la luz azul como fuente de luz.Una mejor proporción es R:B = 7:3.Además, esta proporción de luz roja y azul es básicamente aplicable a todo tipo de vegetales de hoja o plántulas, y no existen requisitos específicos para diferentes plantas.

Selección de longitud de onda roja y azul

Durante la fotosíntesis, la energía luminosa se absorbe principalmente a través de la clorofila a y la clorofila b.La siguiente figura muestra los espectros de absorción de la clorofila a y la clorofila b, donde la línea espectral verde es el espectro de absorción de la clorofila a y la línea espectral azul es el espectro de absorción de la clorofila b.Se puede ver en la figura que tanto la clorofila a como la clorofila b tienen dos picos de absorción, uno en la región de luz azul y el otro en la región de luz roja.Pero los 2 picos de absorción de la clorofila a y la clorofila b son ligeramente diferentes.Para ser precisos, las dos longitudes de onda máximas de la clorofila a son 430 nm y 662 nm, respectivamente, y las dos longitudes de onda máximas de la clorofila b son 453 nm y 642 nm, respectivamente.Estos cuatro valores de longitud de onda no cambiarán con diferentes plantas, por lo que la selección de longitudes de onda rojas y azules en la fuente de luz no cambiará con diferentes especies de plantas.

Espectros de absorción de clorofila a y clorofila b

Se puede utilizar una iluminación LED ordinaria con un amplio espectro como fuente de luz de la fábrica de plantas, siempre que la luz roja y azul pueda cubrir las dos longitudes de onda máximas de clorofila a y clorofila b, es decir, el rango de longitud de onda de la luz roja es generalmente 620 ~ 680 nm, mientras que la luz azul El rango de longitud de onda es de 400 a 480 nm.Sin embargo, el rango de longitud de onda de la luz roja y azul no debe ser demasiado amplio porque no solo desperdicia energía luminosa, sino que también puede tener otros impactos.

Si se utiliza una luz LED compuesta de chips rojos, amarillos y azules como fuente de luz de la fábrica de plantas, la longitud de onda máxima de la luz roja debe establecerse en la longitud de onda máxima de la clorofila a, es decir, a 660 nm, la longitud de onda máxima de luz azul debe ajustarse a la longitud de onda máxima de la clorofila b, es decir, a 450 nm.

El papel de la luz amarilla y verde.

Es más apropiado cuando la proporción de luz roja, verde y azul es R:G:B=6:1:3.En cuanto a la determinación de la longitud de onda pico de la luz verde, dado que desempeña principalmente un papel regulador en el proceso de crecimiento de las plantas, solo necesita estar entre 530 y 550 nm.

Resumen

Este artículo analiza la estrategia de selección de la calidad de la luz en las fábricas de plantas desde aspectos teóricos y prácticos, incluida la selección del rango de longitud de onda de la luz roja y azul en la fuente de luz LED y el papel y la proporción de luz amarilla y verde.En el proceso de crecimiento de las plantas, también se debe considerar exhaustivamente la coincidencia razonable entre los tres factores de intensidad de luz, calidad de luz y tiempo de luz, y su relación con los nutrientes, la temperatura y la humedad, y la concentración de CO2.Para la producción real, ya sea que planee usar una luz LED de amplio espectro o una combinación de múltiples chips de espectro ajustable, la relación de longitudes de onda es la consideración principal, porque además de la calidad de la luz, se pueden ajustar otros factores en tiempo real durante la operación.Por lo tanto, la consideración más importante en la etapa de diseño de fábricas de plantas debe ser la selección de la calidad de la luz.

Autor: Yong Xu

Fuente del artículo: cuenta Wechat de tecnología de ingeniería agrícola (horticultura de invernadero)

Referencia: Yong Xu,Estrategia de selección de calidad de luz en fábricas de plantas [J].Tecnología de Ingeniería Agrícola, 2022, 42(4): 22-25.