Müəllif: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu və s. Mənbə mediası: Kənd Təsərrüfatı Mühəndisliyi Texnologiyası (İstixana Bağçılıq)

Bitki fabriki müasir sənayesi, biotexnologiya, qidalandırıcı hidroponika və informasiya texnologiyalarını müəssisədə ekoloji amillərin yüksək dəqiqliyini həyata keçirmək üçün birləşdirir. Tamamilə qapalı, ətraf mühitdə aşağı tələblərə malikdir, bitki məhsulu dövrünü qısaldır, su və gübrə saxlayır və qeyri-pestisid istehsalının üstünlükləri və boş olmayan torpaq istifadəsi səmərəliliyi budur açıq sahə istehsalı. Bunların arasında ağıllı süni işıq mənbəyi və yüngül mühit tənzimlənməsi onun istehsal səmərəliliyində həlledici rol oynayır.

Mühüm fiziki ekoloji amil olaraq, bitki böyüməsi və maddi maddələr mübadiləsini tənzimləməkdə işıq əsas rol oynayır. "Bitki fabrikinin əsas xüsusiyyətlərindən biri tam süni işıq mənbəyi və yüngül mühitin ağıllı tənzimlənməsinin reallaşdırılması" Sənayedə ümumi konsensus halına gəldi.

Bitkilərin işığa ehtiyacı

İşıq bitki photosintezinin yeganə enerji mənbəyidir. İşıq intensivliyi, açıq keyfiyyəti (spektr) və işığın dövri dəyişiklikləri, aralarında işığın intensivliyi bitki fotosintezinə ən çox təsir göstərən bitkilərin böyüməsinə və inkişafına dərin təsir göstərir.

■ İşıq intensivliyi

İşıqın intensivliyi, çiçəkli, beynəlxalq uzunluğu, kök qalınlığı və yarpaq ölçüsü və qalınlığı kimi məhsulların morfologiyasını dəyişə bilər. İşıq intensivliyi üçün bitkilərin tələbləri yüngül sevən, orta yüngül sevən və aşağı yüngül tolerant bitkilərə bölünə bilər. Tərəvəz əsasən yüngül sevən bitkilərdir və onların yüngül kompensasiya nöqtələri və yüngül doyma nöqtələri nisbətən yüksəkdir. Süni işıq bitki fabriklərində, işığın intensivliyi üçün bitkilərin müvafiq tələbləri süni işıq mənbələrini seçmək üçün vacib bir əsasdır. Müxtəlif bitkilərin işıq tələblərini başa düşmək, süni işıq mənbələrini hazırlamaq üçün vacibdir, sistemin istehsal fəaliyyətini yaxşılaşdırmaq üçün son dərəcə zəruridir.

■ Yüngül keyfiyyət

Yüngül keyfiyyət (spektral) paylanması zavodun fotosintezi və morfogenezi (Şəkil 1) də vacib təsir göstərir. İşıq radiasiya hissəsidir və radiasiya bir elektromaqnit dalğasıdır. Elektromaqnit dalğalarında dalğa xüsusiyyətləri və kvant (hissəcik) xüsusiyyətləri var. İşığın kvantı bağçılıq sahəsində foton adlanır. 300 ~ 800nm ​​bir dalğa uzunluğu diapazonu olan radiasiya bitkilərin fizioloji cəhətdən aktiv radiasiyası deyilir; 400 ~ 700nm dalğa uzunluğu aralığı olan radiasiya, bitkilərin fotosintetik cəhətdən aktiv radiasiya (par) adlanır.

Xlorofil və karotenlər bitki fotosintezindəki ən vacib iki piqmentdir. Şəkil 2, xlorofil udma spektrinin qırmızı və mavi lentlərdə cəmləşdiyi hər bir fotosintetik piqmentin spektral udma spektrini göstərir. İşıqlandırma sistemi bitkilərin fotosintezini təbliğ etmək üçün süni şəkildə əlavə işığa qədər məhsulların spektral ehtiyaclarına əsaslanır.

■ Photoperiod
Fotosintez və bitki və gün uzunluğunun (və ya fotoperiod vaxtı) fotosintez və fotomorfogenezi arasındakı əlaqə bitkilərin fotoperiodiyası adlanır. Photoperiodity, məhsulun işığın dəyişdirilməsinin vaxtına aid olan işıq saatları ilə sıx bağlıdır. Fərqli bitkilər, fotoperiodu çiçəkləmək və meyvə vermək üçün fotoperiodu tamamlamaq üçün müəyyən sayda işıq tələb edir. Fərqli fotoperiodlara görə, böyüməsinin müəyyən bir mərhələsində 12-14h-dən çox işıq saatı tələb edən kələm və s. Kimi uzun günlük bitkilərə bölünə bilər; Soğan, soya və s. Kimi qısa günlük məhsullar, 12-14h işıqlandırma saatdan azdır; Xiyar, pomidor, bibər və s. Kimi orta günəşli bitkilər daha uzun və ya daha qısa günəş işığında çiçək aça bilər.
Ətraf mühitin üç elementi arasında, işıq intensivliyi süni işıq mənbələrini seçmək üçün vacib bir əsasdır. Hal-hazırda, aşağıdakı üçü də daxil olmaqla, işıq intensivliyini ifadə etməyin bir çox yolu var.
(1) işıqlandırma, lüks (LX), lüks (LX), işıqlandırılmış təyyarədə qəbul edilmiş parlaq axın (vahid ərazinin) səth sıxlığına aiddir.

(2) fotosintetik cəhətdən aktiv radiasiya, par, bölmə: w / m².

(3) Fotonthetally effektiv foton Flix Sıxlıq Sıxlığı PPFD və ya PPF, vahid vaxtı və bölmə sahəsi, vahid / (m² · s) vasitəsilə və ya keçən fotosintetik cəhətdən təsirli radiasiyanın sayıdır. fotosintez ilə birbaşa əlaqəlidir. Bitki istehsalı sahəsində ən çox istifadə olunan işıq intensivliyi göstəricisidir.

Tipik əlavə işıq sisteminin işıq mənbəyi təhlili
Süni işıq əlavəsi, hədəf bölgəsindəki işıq intensivliyini artırmaq və ya bitkilərin işıq tələbatını yerinə yetirmək üçün əlavələr işığı sistemi quraşdıraraq işıq vaxtını genişləndirməlidir. Ümumiyyətlə, əlavə işıq sisteminə əlavə işıq avadanlığı, sxemlər və onun idarəetmə sistemi daxildir. Əlavə işıq mənbələri əsasən közərmə lampaları, flüoresan lampalar, metal halid lampaları, yüksək təzyiqli natrium lampaları və LED kimi bir neçə ümumi növ daxildir. Kənmə lampalarının aşağı elektrik və optik səmərəliliyi, aşağı fotosintetik enerji səmərəliliyi və digər çatışmazlıqlar, bu, bu məqalə ətraflı təhlil vermir.

■ flüoresan lampa
Flüoresan lampalar aşağı təzyiqli qaz axıdılması lampaları növünə aiddir. Şüşə boru civə buxarı və ya inert qazı ilə doldurulur və borunun daxili divarı flüoresan toz ilə örtülmüşdür. İşıq rəngi boruda örtülmüş flüoresan material ilə dəyişir. Flüoresan lampalarda yaxşı spektral performans, yüksək işıqlı səmərəlilik, aşağı güc, daha uzun ömür (12000h), közərmə lampaları və nisbətən ucuz qiymətə malikdir. Flüoresan lampa özü daha az istiliyi yayır, bitkilərə yaxın ola bilər və üç ölçülü becərmə üçün uyğundur. Bununla birlikdə, flüoresan lampanın spektral düzülüşü əsassızdır. Dünyadakı ən çox yayılmış metod, əkin sahəsindəki bitkilərin effektiv işıq mənbəyi komponentlərini artırmaq üçün rixektorlar əlavə etməkdir. Yapon Adv-Agri şirkəti də yeni bir növ əlavə işıqlı mənbəli Heffe hazırladı. Heff, həqiqətən flüoresan lampalar kateqoriyasına aiddir. Soyuq katod flüoresan lampaları (CCFL) və xarici elektrod flüoresan lampalar (EEFL) və qarışıq elektrod flüoresan lampası üçün ümumi müddətdir. HeFl borusu, təxminən 4 mm diametrli, diametri olan son dərəcə incədir və uzunluğu becərmə ehtiyaclarına görə 450 mm-dən 1200 mm-ə qədər tənzimlənə bilər. Bu şərti flüoresan lampanın təkmilləşdirilmiş bir versiyasıdır.

■ metal halid lampası
Metal halide lampası, yüksək təzyiqli bir civə lampası əsasında axıdılması borusunda müxtəlif metal halidləri (tin bromide, natrium yodid və s.) Əlavə etmək üçün müxtəlif dalğa uzunluqları istehsal etmək üçün müxtəlif elementlər istehsal edə biləcək yüksək intensiv bir axıdma lampasıdır. Halojen lampalarında yüksək parlaq səmərəliliyi, yüksək gücə, yaxşı işıq rəngi, uzun ömür və böyük spektr var. Bununla birlikdə, işıqlı səmərəliliyi yüksək təzyiqli natrium lampalarından daha aşağı olduğuna görə, ömrü yüksək təzyiqli natrium lampalarından daha qısadır, hazırda yalnız bir neçə bitki fabrikində istifadə olunur.

■ Yüksək təzyiq natrium lampası
Yüksək təzyiqli natrium lampaları yüksək təzyiqli qaz axıdma lampaları növünə aiddir. Yüksək təzyiqli natrium lampası, yüksək təzyiq natrium buxarının axıdılması borusuna doldurulduğu yüksək səmərəli bir lampa və az miqdarda Xenon (XE) və civə metal halie əlavə olunur. Yüksək təzyiq natrium lampaları aşağı istehsal xərcləri ilə yüksək elektropical dönüşüm effektivliyinə malik olduğundan, yüksək təzyiq natrium lampaları, hazırda kənd təsərrüfatı obyektlərində əlavə işığın tətbiqində ən çox istifadə olunur. Ancaq spektrlərində aşağı fotosintetik səmərəliliyin çatışmazlıqları səbəbindən aşağı enerji səmərəliliyinin çatışmazlıqları var. Digər tərəfdən, yüksək təzyiqli natrium lampaları ilə yayılan spektral komponentlər əsasən, bitki böyüməsi üçün zəruri olan qırmızı və mavi spektrlərin olmaması olan sarı-narıncı işıq qrupunda cəmləşmişdir.

■ işıq yayan diod
Yeni nəsil işıq mənbələri, yüngül yayan diodlar (LED), daha yüksək elektro-optik dönüşüm səmərəliliyi, tənzimlənən spektr və yüksək fotosintetik səmərəlilik kimi bir çox üstünlüklərə malikdir. LED bitki böyüməsi üçün lazım olan monoxromatik işıq yaymaq olar. Adi flüoresan lampalar və digər əlavə işıq mənbələri ilə müqayisədə, enerji qənaət, ətraf mühitin qorunması, uzun ömür, monoxromatik işıq, soyuq işıq mənbəyi və s. LED-in elektro-optik səmərəliliyinin daha da yaxşılaşdırılması və miqyaslı təsir nəticəsində yaranan xərclərin azaldılması, işıqlandırma sistemləri kənd təsərrüfatı obyektlərində işıq əlavə etmək üçün əsas avadanlıq halına gələcək. Nəticədə, 99,9% bitki fabrikləri üzərində liderlik yandırıcı işıqlar tətbiq edilmişdir.

Müqayisə nəticəsində, Cədvəl 1-də göstərildiyi kimi fərqli əlavə işıq mənbələrinin xüsusiyyətləri aydın başa düşülə bilər.

Mobil işıqlandırma cihazı
İşıqın intensivliyi bitkilərin böyüməsi ilə sıx bağlıdır. Üç ölçülü becərmə tez-tez bitki fabriklərində istifadə olunur. Bununla birlikdə, becərmə raflarının quruluşunun məhdudlaşdırılması səbəbindən, raflar arasındakı işıq və temperaturun qeyri-bərabər paylanması məhsulların məhsuldarlığına təsir edəcək və yığım dövrü sinxronizasiya edilməyəcəkdir. Pekindəki bir şirkət, 2010-cu ildə bir əl qaldıran işıq əlavəsi (HPS işıqlandırma və liderlik işıqlandırma qurğusu) bir əl qaldırma işığı qurğusu (LED işıqlandırma qurğusu) uğurla inkişaf etdirdi. Kiçik film çarxını döndərmək üçün sapı silkələyərək düzəltməkdir tel ipini geri çəkmək və açmaq məqsədi ilə nail olmaq. Böyümək işığının tel ipi, böyümənin hündürlüyünün hündürlüyünü tənzimləmək üçün bir çox dəstə çevrilən təkərlər vasitəsilə liftin birdən çox səsi ilə bağlıdır. 2017-ci ildə yuxarıda göstərilən şirkətin, yeni bir mobil işıqlı əlavələr cihazını hazırladığı və inkişaf etmiş yeni bir mobil işıqlı əlavəli bir cihaz, məhsul böyüməsi ehtiyaclarına görə real vaxt rejimində real vaxt rejimində yüklənə bilər. Tənzimləmə cihazı artıq 3 qatlı işıq mənbəyi qaldırma tipi üçölçülü becərmə çarxında quraşdırılmışdır. Cihazın üst təbəqəsi ən yaxşı işıq vəziyyəti olan səviyyədir, buna görə yüksək təzyiq natrium lampaları ilə təchiz edilmişdir; Orta təbəqə və alt təbəqə LED böyümək işıqları və qaldırma tənzimləmə sistemi ilə təchiz edilmişdir. Bitki üçün uyğun bir işıqlandırma mühiti təmin etmək üçün böyümək işığının yüksəkliyini avtomatik olaraq tənzimləyə bilər.

Üç ölçülü becərmə üçün hazırlanmış mobil işıq əlavə cihazla müqayisədə, Hollandiya üfüqi daşınan bir LED, yüngül əlavələr yüngül cihaz hazırladı. Günəşdəki bitkilərin böyüməsinə qədər böyümək işığının kölgəsinin təsirinin qarşısını almaq üçün, böyüdülən işıq sistemi, günəşin tam olduğu üçün üfüqi istiqamətdə teleskopik slayd vasitəsilə mötərizənin hər iki tərəfinə itələyə bilər bitkilər üzərində şüalanmış; Günəş işığı olmadan buludlu və yağışlı günlərdə, böyüdük işığının işığını bərabər şəkildə doldurmaq üçün bracketin ortasına qədər böyüdükdə böyüdücü işığın ortasına itələyin; Bracketdəki sürüşmə, tez-tez sökülmə və böyüdücü işıq sisteminin aradan qaldırılması və işçilərin əmək intensivliyini azaltmaq və iş səmərəliliyinin səmərəliliyini azaltmaqdan çəkinin.

Tipik böyümək işıq sisteminin dizayn fikirləri
Bitki fabrikinin əlavə işıqlandırma sisteminin dizaynının adətən işıq intensivliyini, yüngül intensivliyi və müxtəlif məhsulların böyüməsi dövrlərinin işıq intensivliyini, işıq keyfiyyəti və fotoperiod parametrlərini dizaynın əsas tərkibi kimi görmək çətin deyil , enerji qənaətinin və yüksək məhsuldarlığının son hədəfinə nail olmaq üçün ağıllı idarəetmə sisteminə güvənmək.

Hazırda yarpaqlı tərəvəzlər üçün əlavə işığın dizaynı və tikintisi tədricən yetişdi. Məsələn, yarpaqlı tərəvəzlər dörd mərhələyə bölünə bilər: fidan mərhələsi, orta böyümə, gec böyümə və son mərhələ; Meyvə tərəvəzləri fidan mərhələsinə, vegetativ böyümə mərhələsinə, çiçəkləmə mərhələsinə və yığım mərhələsinə bölünə bilər. Əlavə işıq intensivliyinin xüsusiyyətlərindən, fidan mərhələsindəki işıq intensivliyi bir qədər aşağı olmalıdır, 60 ~ 200 mkmol / (m² · s), sonra tədricən artmaq lazımdır. Yarpaqlı tərəvəzlər 100 ~ 200 mkmol / (m² · lar) və meyvə tərəvəzləri hər böyümə dövründə bitki photosintezinin işıq intensivliyinin tələblərini təmin etmək üçün 300 ~ 500 mkmol / (mμ · μmol / (m² · s) çata bilər və ehtiyaclarını yerinə yetirə bilər yüksək məhsuldarlıq; Yüngül keyfiyyət baxımından qırmızı rəngə nisbəti çox vacibdir. Fidanın keyfiyyətini artırmaq və fidan mərhələsindəki həddindən artıq artımın qarşısını almaq üçün, qırmızı rəngə nisbəti ümumiyyətlə aşağı səviyyədədir [(1 ~ 2); 1] və sonra bitki ehtiyaclarını ödəmək üçün tədricən azalır yüngül morfologiya. Qırmızı rəngə mavi rəngə qədər yarpaqlı tərəvəzlərə nisbəti (3 ~ 6): 1. Fotoperiod, işıq intensivliyinə bənzər, böyümə müddətinin uzadılması ilə artan bir tendensiyanın olduğunu göstərməlidir ki, yarpaqlı tərəvəzlərin fotosintezi üçün daha çox fotosintetik vaxt var. Meyvə və tərəvəzlərin yüngül əlavəsi dizaynı daha mürəkkəb olacaqdır. Yuxarıda göstərilən əsas qanunlara əlavə olaraq, çiçəkləmə dövründə fotoperiodun parametrlərinə diqqət yetirməliyik və tərəvəzlərin çiçəklənməsi və meyvəsi də təbliğ olunmamalıdır.

Qeyd etmək lazımdır ki, işıq düsturu yüngül mühit parametrləri üçün son müalicəni daxil etməlidir. Məsələn, davamlı işıq əlavəsi, hidroponik yarpaqlı bitki fidanlarının məhsuldarlığını və keyfiyyətini xeyli yaxşılaşdıra bilər və ya cücərti və yarpaqlı tərəvəzləri (xüsusilə bənövşəyi yarpaqları və qırmızı yarpaqları və qırmızı yarpaqları və qırmızı yarpaqları) əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırmaq üçün UV müalicəsindən istifadə edə bilər.

Seçilmiş bitkilər üçün yüngül əlavələrin optimallaşdırılmasına əlavə olaraq, bəzi süni işıq bitki fabriklərinin yüngül mənbəyi nəzarət sistemi son illərdə də sürətlə inkişaf etdi. Bu nəzarət sistemi ümumiyyətlə B / s quruluşuna əsaslanır. Uzaqdan idarəetmə və məhsulların böyüməsi zamanı temperatur, rütubət, işıq, işıq və CO2 konsentrasiyası kimi ekoloji amillərin avtomatik nəzarəti WiFi vasitəsilə həyata keçirilir və eyni zamanda xarici şərtlər tərəfindən məhdudlaşdırılmayan bir istehsal üsulu həyata keçirilir. Bu cür ağıllı əlavə işıq sistemi, Uzaqdan Ağıllı İdarəetmə Sistemi ilə birlikdə əlavə işıq mənbəyi kimi, əlavə işıq mənbəyi kimi böyüdülmüş işıq qurğusu istifadə edir, bitki dalğa uzunluğu işıqlandırmanın ehtiyaclarını ödəyə bilər, işıqlı bitki yetişdirmə mühiti üçün xüsusilə uyğundur və bazar tələbatı ilə uyğun gəlir .

Nəticə sonu
Bitki fabriklərinin dünya resursu, əhalisi və ətraf mühit problemlərinin 21-ci əsrdə və gələcək yüksək texnoloji layihələrdə qida özünü təmin edilməsi üçün vacib bir yolun vacib bir yolu hesab olunur. Yeni bir kənd təsərrüfatı istehsalı metodu olaraq, bitki fabrikləri hələ də öyrənmə və böyümə mərhələsindədir və daha çox diqqət və tədqiqatlar lazımdır. Bu məqalə bitki fabriklərində ümumi əlavə işıqlandırma metodlarının xüsusiyyətləri və üstünlüklərini və üstünlüklərini təsvir edir və tipik məhsul əlavə işıqlandırma sistemlərinin dizayn ideyalarını təqdim edir. Davamlı buludlu və duman kimi şiddətli hava şəraiti ilə nəticələnən az işığın öhdəsindən gəlmək və obyekt bitkilərinin yüksək və sabit istehsalının artması üçün, liderlik mənbəyi avadanlıqlarının cari inkişafa uyğun olması ilə müqayisə etmək çətin deyil tendensiyalar.

Bitki fabriklərinin gələcək inkişaf istiqaməti yeni yüksək dəqiqlik, ucuz qiymətli sensorlar, uzaqdan idarəolunan, tənzimlənən spektrli işıqlandırma cihaz sistemləri və ekspert idarəetmə sistemlərinə diqqət yetirməlidir. Eyni zamanda, gələcək bitki fabrikləri aşağı qiymətli, ağıllı və özünə uyğunlaşma istiqamətində inkişaf edəcəkdir. LED-nin inkişafı və populyarlaşması yüngül mənbələr bitki fabriklərinin yüksək dəqiqlikli ekoloji nəzarət üçün zəmanət verir. LED Light Ətraf Mühit Tənzimlənməsi, yüngül keyfiyyət, işıq intensivliyi və fotoperiodun hərtərəfli tənzimlənməsi ilə əlaqəli mürəkkəb bir prosesdir. Müvafiq mütəxəssislər və alimlər, süni işıq bitki fabriklərində LED əlavə işıqlandırmanı təşviq etmək, dərin araşdırmalar aparmaq lazımdır.