Müəllif: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu və s.Mənbə Media: Kənd Təsərrüfatı Mühəndisliyi Texnologiyası (istixana bağçılıq)

Zavod fabriki müasir sənayeni, biotexnologiyanı, qida hidroponikasını və informasiya texnologiyalarını özündə birləşdirərək obyektdə ətraf mühit amillərinə yüksək dəqiqliklə nəzarət edir.Tam qapalıdır, ətraf mühitə tələbləri azdır, bitki yığım müddətini qısaldır, su və gübrəyə qənaət edir, pestisidsiz istehsalın üstünlükləri və tullantıların atılmaması ilə vahid torpaqdan istifadə səmərəliliyi ondan 40-108 dəfədir. açıq sahədə istehsal.Onların arasında intellektual süni işıq mənbəyi və onun işıq mühitinin tənzimlənməsi onun istehsalının səmərəliliyində həlledici rol oynayır.

Əhəmiyyətli fiziki ekoloji faktor kimi işıq bitkilərin böyüməsi və material mübadiləsinin tənzimlənməsində əsas rol oynayır.“Zavod fabrikinin əsas xüsusiyyətlərindən biri tam süni işıq mənbəyi və işıq mühitinin intellektual tənzimlənməsinin həyata keçirilməsidir” sənayedə ümumi konsensusa çevrilmişdir.

Bitkilərin işığa ehtiyacı

İşıq bitki fotosintezinin yeganə enerji mənbəyidir.İşığın intensivliyi, işığın keyfiyyəti (spektr) və işığın dövri dəyişiklikləri bitkilərin böyüməsinə və inkişafına dərin təsir göstərir ki, bunlar arasında işığın intensivliyi bitki fotosintezinə daha çox təsir edir.

■ İşıq intensivliyi

İşığın intensivliyi çiçəkləmə, internode uzunluğu, gövdə qalınlığı və yarpaq ölçüsü və qalınlığı kimi bitkilərin morfologiyasını dəyişə bilər.Bitkilərin işıq intensivliyinə olan tələblərini işıqsevər, orta işıqsevər və az işığa davamlı bitkilərə bölmək olar.Tərəvəzlər əsasən işıqsevər bitkilərdir və onların işıq kompensasiya nöqtələri və işıq doyma nöqtələri nisbətən yüksəkdir.Süni işıqlandırma zavodlarında bitkilərin işıq intensivliyinə olan müvafiq tələbləri süni işıq mənbələrinin seçilməsi üçün mühüm əsasdır.Müxtəlif bitkilərin işıq tələblərini başa düşmək süni işıq mənbələrinin layihələndirilməsi üçün vacibdir, sistemin istehsal performansını yaxşılaşdırmaq son dərəcə zəruridir.

■ İşıq keyfiyyəti

İşığın keyfiyyəti (spektral) paylanması da bitki fotosintezi və morfogenezinə mühüm təsir göstərir (Şəkil 1).İşıq radiasiyanın bir hissəsidir, şüalanma isə elektromaqnit dalğasıdır.Elektromaqnit dalğaları dalğa xüsusiyyətlərinə və kvant (hissəcik) xüsusiyyətlərinə malikdir.İşıq kvantına bağçılıq sahəsində foton deyilir.Dalğa uzunluğu 300~800nm ​​olan radiasiya bitkilərin fizioloji aktiv şüalanması adlanır;və dalğa uzunluğu 400~700nm olan radiasiya bitkilərin fotosintetik aktiv şüalanması (PAR) adlanır.

Xlorofil və karotenlər bitki fotosintezində ən vacib iki piqmentdir.Şəkil 2 hər bir fotosintetik piqmentin spektral udma spektrini göstərir, burada xlorofilin absorbsiya spektri qırmızı və mavi zolaqlarda cəmləşmişdir.İşıqlandırma sistemi bitkilərin fotosintezini təşviq etmək üçün işığı süni şəkildə əlavə etmək üçün bitkilərin spektral ehtiyaclarına əsaslanır.

■ fotoperiod
Bitkilərin fotosintezi və fotomorfogenezi ilə günün uzunluğu (və ya fotoperiod vaxtı) arasındakı əlaqə bitkilərin fotoperiodluğu adlanır.Fotoperiodluq işıq saatları ilə sıx bağlıdır, bu da məhsulun işıqla şüalanma vaxtına aiddir.Fərqli bitkilər çiçəkləmə və meyvə vermək üçün fotoperiodu tamamlamaq üçün müəyyən sayda saat işıq tələb edir.Müxtəlif fotoperiodlara görə, o, böyüməsinin müəyyən mərhələsində 12-14 saatdan çox işıq saatı tələb edən kələm və s. kimi uzun gün bitkilərinə bölünə bilər;soğan, soya və s. kimi qısa gün bitkiləri 12-14 saatdan az işıqlandırma saatı tələb edir;xiyar, pomidor, bibər və s. kimi orta günəşli bitkilər daha uzun və ya daha qısa günəş işığı altında çiçək açıb meyvə verə bilər.
Ətraf mühitin üç elementi arasında işığın intensivliyi süni işıq mənbələrinin seçilməsi üçün mühüm əsasdır.Hal-hazırda, əsasən aşağıdakı üç daxil olmaqla, işıq intensivliyini ifadə etmək üçün bir çox yol var.
（1）İşıqlandırma, işıqlandırılan müstəvidə alınan işıq axınının (vahid sahəyə düşən işıq axını) lüks (lx) ilə səthi sıxlığına aiddir.

（2）Fotosintetik cəhətdən aktiv şüalanma, PAR，Vid:W/m²。

（3）Fotosintetik cəhətdən effektiv foton axını sıxlığı PPFD və ya PPF vahid vaxta və vahid sahəyə çatan və ya keçən fotosintetik cəhətdən effektiv şüalanmanın sayıdır, vahid:μmol/(m²·s)。Əsasən 400~700nm işıq intensivliyinə aiddir. fotosintezlə birbaşa əlaqəlidir.O, həmçinin bitki istehsalı sahəsində ən çox istifadə edilən işıq intensivliyi göstəricisidir.

Tipik əlavə işıq sisteminin işıq mənbəyinin təhlili
Süni işıq əlavəsi, bitkilərin işığa tələbatını ödəmək üçün əlavə işıq sistemi quraraq, hədəf ərazidə işıq intensivliyini artırmaq və ya işıq vaxtını uzatmaqdır.Ümumiyyətlə, əlavə işıq sisteminə əlavə işıq avadanlığı, sxemlər və onun idarəetmə sistemi daxildir.Əlavə işıq mənbələrinə əsasən közərmə lampaları, flüoresan lampalar, metal halid lampalar, yüksək təzyiqli natrium lampalar və LEDlər kimi bir neçə ümumi növ daxildir.Közərmə lampalarının aşağı elektrik və optik səmərəliliyi, aşağı fotosintetik enerji səmərəliliyi və digər çatışmazlıqlar səbəbindən bazar tərəfindən aradan qaldırıldı, buna görə də bu məqalədə ətraflı təhlil aparılmır.

■ Floresan lampa
Floresan lampalar aşağı təzyiqli qaz buraxma lampalarının növünə aiddir.Şüşə boru civə buxarı və ya inert qazla doldurulur və borunun daxili divarı flüoresan toz ilə örtülür.Açıq rəng boruda örtülmüş flüoresan materialdan asılı olaraq dəyişir.Floresan lampalar yaxşı spektral performansa, yüksək işıq səmərəliliyinə, aşağı gücə, közərmə lampalarına nisbətən daha uzun müddətə (12000 saat) və nisbətən aşağı qiymətə malikdir.Floresan lampanın özü daha az istilik yaydığından, işıqlandırma üçün bitkilərə yaxın ola bilər və üç ölçülü becərmə üçün uyğundur.Bununla belə, flüoresan lampanın spektral sxemi əsassızdır.Dünyada ən çox yayılmış üsul əkin sahəsindəki bitkilərin effektiv işıq mənbəyi komponentlərini maksimum dərəcədə artırmaq üçün reflektorların əlavə edilməsidir.Yapon adv-agri şirkəti də HEFL əlavə işıq mənbəyinin yeni növünü işləyib hazırlayıb.HEFL əslində flüoresan lampalar kateqoriyasına aiddir.Soyuq katodlu flüoresan lampalar (CCFL) və xarici elektrodlu floresan lampalar (EEFL) üçün ümumi termindir və qarışıq elektrodlu flüoresan lampadır.HEFL borusu olduqca nazikdir, diametri cəmi 4 mm-dir və uzunluğu becərmə ehtiyaclarına uyğun olaraq 450 mm-dən 1200 mm-ə qədər tənzimlənə bilər.Bu, adi floresan lampanın təkmilləşdirilmiş versiyasıdır.

■ Metal halid lampası
Metal halid lampası yüksək təzyiqli civə lampası əsasında boşalma borusuna müxtəlif metal halidləri (qalay bromid, natrium yodid və s.) əlavə etməklə müxtəlif elementləri həyəcanlandıraraq müxtəlif dalğa uzunluqları istehsal edə bilən yüksək intensivlikli boşalma lampasıdır.Halojen lampalar yüksək işıq səmərəliliyi, yüksək güc, yaxşı işıq rəngi, uzun ömür və geniş spektrə malikdir.Bununla belə, işıq səmərəliliyi yüksək təzyiqli natrium lampalarından daha aşağı olduğundan və xidmət müddəti yüksək təzyiqli natrium lampalarından daha qısa olduğundan, hazırda yalnız bir neçə zavod fabrikində istifadə olunur.

■ Yüksək təzyiqli natrium lampası
Yüksək təzyiqli natrium lampaları yüksək təzyiqli qaz boşaltma lampalarının növünə aiddir.Yüksək təzyiqli natrium lampası, boşaltma borusuna yüksək təzyiqli natrium buxarının doldurulduğu və az miqdarda ksenon (Xe) və civə metal halidinin əlavə edildiyi yüksək effektiv lampadır.Yüksək təzyiqli natrium lampalar daha aşağı istehsal xərcləri ilə yüksək elektro-optik konversiya səmərəliliyinə malik olduğundan, yüksək təzyiqli natrium lampalar hazırda kənd təsərrüfatı obyektlərində əlavə işığın tətbiqində ən çox istifadə olunur.Lakin, onların spektrində aşağı fotosintetik səmərəliliyin çatışmazlıqlarına görə, aşağı enerji səmərəliliyinin çatışmazlıqları var.Digər tərəfdən, yüksək təzyiqli natrium lampaları tərəfindən buraxılan spektral komponentlər əsasən bitki inkişafı üçün lazım olan qırmızı və mavi spektrlərdən məhrum olan sarı-narıncı işıq zolağında cəmlənir.

■ İşıq yayan diod
Yeni nəsil işıq mənbələri olaraq, işıq yayan diodlar (LED) daha yüksək elektro-optik çevrilmə səmərəliliyi, tənzimlənən spektr və yüksək fotosintetik səmərəlilik kimi bir çox üstünlüklərə malikdir.LED bitki böyüməsi üçün lazım olan monoxromatik işığı yaya bilər.Adi flüoresan lampalar və digər əlavə işıq mənbələri ilə müqayisədə LED enerjiyə qənaət, ətraf mühitin qorunması, uzun ömür, monoxromatik işıq, soyuq işıq mənbəyi və s. üstünlüklərə malikdir.LED-lərin elektro-optik səmərəliliyinin daha da yaxşılaşdırılması və miqyas effektinin yaratdığı xərclərin azaldılması ilə LED böyüyən işıqlandırma sistemləri kənd təsərrüfatı obyektlərində işıqlandırma üçün əsas avadanlıq olacaq.Nəticədə, 99,9% zavod fabriklərində LED böyüyən işıqlar tətbiq edilmişdir.

Cədvəl 1-də göstərildiyi kimi, müqayisə yolu ilə müxtəlif əlavə işıq mənbələrinin xüsusiyyətlərini aydın şəkildə başa düşmək olar.

Mobil işıqlandırma cihazı
İşığın intensivliyi məhsulun böyüməsi ilə sıx bağlıdır.Bitki fabriklərində üçölçülü becərmə tez-tez istifadə olunur.Bununla belə, becərmə rəflərinin strukturunun məhdudlaşdırılması səbəbindən rəflər arasında işığın və temperaturun qeyri-bərabər paylanması məhsulların məhsuldarlığına təsir göstərəcək və məhsul yığımı müddəti sinxronlaşdırılmayacaq.Pekindəki bir şirkət 2010-cu ildə əl ilə qaldırıcı işıq əlavəsi cihazını (HPS işıqlandırma qurğusu və LED işıqlandırma qurğusunu) uğurla inkişaf etdirdi. Prinsip kiçik plyonka çarxını fırlatmaq üçün qolu silkələməklə sürücü şaftını və üzərinə sabitlənmiş sarıcı fırlatmaqdır. məftil ipin geri çəkilməsi və açılması məqsədinə nail olmaq.Böyümə işığının tel ipi, böyümə işığının hündürlüyünü tənzimləmək effektinə nail olmaq üçün bir çox tərs təkərlər vasitəsilə liftin dolama təkəri ilə birləşdirilir.2017-ci ildə yuxarıda adı çəkilən şirkət məhsulun böyüməsi ehtiyaclarına uyğun olaraq real vaxt rejimində işıq əlavəsinin hündürlüyünü avtomatik tənzimləyə bilən yeni mobil işıq əlavəsi cihazı dizayn edib inkişaf etdirdi.Tənzimləmə cihazı indi 3 qatlı işıq mənbəyi qaldırıcı tipli üçölçülü becərmə rəfinə quraşdırılmışdır.Cihazın üst təbəqəsi ən yaxşı işıq şəraiti olan səviyyədir, buna görə də yüksək təzyiqli natrium lampaları ilə təchiz edilmişdir;orta təbəqə və alt təbəqə LED böyütmə işıqları və qaldırıcı tənzimləmə sistemi ilə təchiz edilmişdir.Bitkilər üçün uyğun işıqlandırma mühiti təmin etmək üçün böyümə işığının hündürlüyünü avtomatik tənzimləyə bilər.

Üç ölçülü becərmə üçün hazırlanmış mobil işıq əlavəsi cihazı ilə müqayisədə, Hollandiya üfüqi şəkildə hərəkət edən LED böyüyən işıq əlavəsi işıq cihazı hazırlayıb.Böyümə işığının kölgəsinin günəşdə bitkilərin böyüməsinə təsirinin qarşısını almaq üçün böyüyən işıq sistemi üfüqi istiqamətdə teleskopik sürüşmə vasitəsilə braketin hər iki tərəfinə itələnə bilər ki, günəş tam bitkilər üzərində şüalanma;günəş işığı olmayan buludlu və yağışlı günlərdə, böyüyən işıq sisteminin işığının bitkiləri bərabər şəkildə doldurması üçün işıqlandırma sistemini mötərizənin ortasına itələyin;mötərizədəki sürüşmə vasitəsilə böyüyən işıq sistemini üfüqi şəkildə hərəkət etdirin, böyüyən işıq sisteminin tez-tez sökülməsi və çıxarılmasının qarşısını alın və işçilərin əmək intensivliyini azaldın, beləliklə iş səmərəliliyini effektiv şəkildə artırın.

Tipik böyüyən işıq sisteminin dizayn fikirləri
Mobil işıqlandırma əlavə qurğusunun dizaynından görmək çətin deyil ki, zavod fabrikinin əlavə işıqlandırma sisteminin layihələndirilməsi adətən dizaynın əsas məzmunu kimi müxtəlif məhsulun böyümə dövrlərinin işıq intensivliyi, işıq keyfiyyəti və fotoperiod parametrlərini götürür. , həyata keçirmək üçün ağıllı idarəetmə sisteminə güvənərək, enerjiyə qənaət və yüksək məhsuldarlığın əsas məqsədinə nail olmaq.

Hazırda yarpaqlı tərəvəzlər üçün əlavə işığın layihələndirilməsi və tikintisi tədricən yetişib.Məsələn, yarpaqlı tərəvəzləri dörd mərhələyə bölmək olar: cücərmə mərhələsi, orta inkişaf, gec böyümə və son mərhələ;meyvə-tərəvəzləri şitil mərhələsinə, vegetativ inkişaf mərhələsinə, çiçəklənmə mərhələsinə və yığım mərhələsinə bölmək olar.Əlavə işıq intensivliyinin atributlarından, fidan mərhələsində işıq intensivliyi bir qədər aşağı olmalıdır, 60~200 μmol/(m²·s) və sonra tədricən artmalıdır.Yarpaqlı tərəvəzlər 100~200 μmol/(m²·s), meyvə tərəvəzləri isə 300~500 μmol/(m²·s)-ə çata bilər ki, hər böyümə dövründə bitki fotosintezinin işıq intensivliyi tələblərini təmin etsin və ehtiyaclarını ödəsin. yüksək produktivlik;İşıq keyfiyyəti baxımından qırmızı ilə mavinin nisbəti çox vacibdir.Fidanların keyfiyyətini artırmaq və cücərmə mərhələsində həddindən artıq böyümənin qarşısını almaq üçün qırmızı və mavi nisbəti ümumiyyətlə aşağı səviyyədə təyin olunur [(1~2):1] və sonra bitki ehtiyaclarını ödəmək üçün tədricən azaldılır. işıq morfologiyası.Qırmızıdan maviyə yarpaqlı tərəvəzlərə nisbəti (3~6):1 olaraq təyin edilə bilər.Fotoperiod üçün, işıq intensivliyinə bənzər, böyümə dövrünün uzadılması ilə artım tendensiyası göstərməlidir ki, yarpaqlı tərəvəzlər fotosintez üçün daha çox fotosintetik vaxta sahib olsunlar.Meyvə və tərəvəzlərin yüngül əlavə dizaynı daha mürəkkəb olacaq.Yuxarıda qeyd olunan əsas qanunlarla yanaşı, çiçəkləmə dövründə fotodövrün qurulmasına diqqət yetirməliyik və tərəvəzlərin çiçəklənməsi və meyvə verməsi təşviq edilməlidir ki, əks nəticə olmasın.

Qeyd etmək lazımdır ki, işıq formuluna işıq mühiti parametrləri üçün son müalicə daxildir.Məsələn, davamlı işıqlandırma hidroponik yarpaqlı tərəvəz şitillərinin məhsuldarlığını və keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər və ya cücərtilərin və yarpaqlı tərəvəzlərin (xüsusilə bənövşəyi yarpaqlar və qırmızı yarpaq kahı) qida keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırmaq üçün UV müalicəsindən istifadə edə bilər.

Seçilmiş bitkilər üçün işıqlandırmanın optimallaşdırılması ilə yanaşı, bəzi süni işıqlandırma zavodlarının işıq mənbəyinə nəzarət sistemi də son illərdə sürətlə inkişaf etmişdir.Bu idarəetmə sistemi ümumiyyətlə B/S strukturuna əsaslanır.Bitkilərin böyüməsi zamanı temperatur, rütubət, işıq, CO2 konsentrasiyası kimi ətraf mühit faktorlarının uzaqdan idarə edilməsi və avtomatik idarə olunması WIFI vasitəsilə həyata keçirilir və eyni zamanda xarici şəraitlə məhdudlaşdırılmayan istehsal üsulu həyata keçirilir.Bu cür ağıllı əlavə işıq sistemi, uzaqdan idarəetmə sistemi ilə birlikdə əlavə işıq mənbəyi kimi LED böyüyən işıq qurğusundan istifadə edir, bitki dalğa uzunluğunun işıqlandırılması ehtiyaclarını ödəyə bilər, xüsusilə işıqla idarə olunan bitki becərilməsi mühiti üçün uyğundur və bazar tələbini yaxşı qarşılaya bilər. .

Yekun nitq
Bitki fabrikləri 21-ci əsrdə dünya resursu, əhali və ekoloji problemlərin həllinin mühüm yolu, gələcək yüksək texnologiyalı layihələrdə özünü ərzaqla təmin etmək üçün mühüm vasitə hesab olunur.Kənd təsərrüfatı istehsalının yeni bir növü olaraq, bitki fabrikləri hələ də öyrənmə və inkişaf mərhələsindədir və daha çox diqqət və tədqiqat tələb olunur.Bu məqalə bitki fabriklərində ümumi əlavə işıqlandırma üsullarının xüsusiyyətlərini və üstünlüklərini təsvir edir və tipik məhsul əlavə işıqlandırma sistemlərinin dizayn ideyalarını təqdim edir.Müqayisə yolu ilə tapmaq çətin deyil, davamlı buludlu və dumanlı hava kimi şiddətli havanın yaratdığı zəif işığın öhdəsindən gəlmək və bitki məhsullarının yüksək və sabit istehsalını təmin etmək üçün LED Grow işıq mənbəyi avadanlığı mövcud inkişafa ən uyğundur. meyllər.

Zavod fabriklərinin gələcək inkişaf istiqaməti yeni yüksək dəqiqlikli, ucuz sensorlar, uzaqdan idarə olunan, tənzimlənən spektrli işıqlandırma cihazları sistemləri və ekspert idarəetmə sistemlərinə yönəldilməlidir.Eyni zamanda, gələcək zavod fabrikləri aşağı qiymətə, ağıllı və özünə uyğunlaşmağa doğru inkişaf etməyə davam edəcək.LED böyüyən işıq mənbələrinin istifadəsi və populyarlaşdırılması bitki fabriklərinin yüksək dəqiqliklə ekoloji nəzarətinə zəmanət verir.LED işıq mühitinin tənzimlənməsi işıq keyfiyyətinin, işıq intensivliyinin və fotoperiodun hərtərəfli tənzimlənməsini əhatə edən mürəkkəb bir prosesdir.Müvafiq ekspertlər və alimlər süni işıq zavodlarında LED əlavə işıqlandırmanı təşviq edərək dərin tədqiqatlar aparmalıdırlar.