[Xülasə] Çox sayda eksperimental məlumatlara əsaslanaraq, bu məqalədə bitki fabriklərində işıq keyfiyyətinin seçilməsi ilə bağlı bir neçə vacib məsələ, o cümlədən işıq mənbələrinin seçilməsi, qırmızı, mavi və sarı işığın təsirləri və spektral diapazonların seçilməsi müzakirə olunur ki, bu da bitki fabriklərində işıq keyfiyyətinə dair məlumat verir. Uyğunlaşdırma strategiyasının müəyyən edilməsi istinad üçün istifadə edilə bilən bəzi praktik həllər təqdim edir.
İşıq mənbəyinin seçimi

Bitki fabrikləri ümumiyyətlə LED işıqlarından istifadə edir. Bunun səbəbi, LED işıqlarının yüksək işıqlandırma səmərəliliyi, aşağı enerji istehlakı, daha az istilik istehsalı, uzun ömür və tənzimlənən işıq intensivliyi və spektri xüsusiyyətlərinə malik olmasıdır ki, bu da yalnız bitki böyüməsi və effektiv material yığılması tələblərini ödəməklə yanaşı, həm də enerjiyə qənaət etməyə, istilik istehsalı və elektrik xərclərini azaltmağa imkan verir. LED böyümə işıqları ümumi məqsəd üçün tək çipli geniş spektrli LED işıqlara, tək çipli bitkiyə xas geniş spektrli LED işıqlara və çox çipli birləşdirilmiş tənzimlənən spektrli LED işıqlara bölünə bilər. Son iki növ bitkiyə xas LED işıqlarının qiyməti ümumiyyətlə adi LED işıqlarından 5 dəfədən çoxdur, buna görə də fərqli məqsədlərə uyğun olaraq fərqli işıq mənbələri seçilməlidir. Böyük bitki fabrikləri üçün yetişdirdikləri bitki növləri bazar tələbi ilə dəyişir. Tikinti xərclərini azaltmaq və istehsal səmərəliliyinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərməmək üçün müəllif işıqlandırma mənbəyi kimi ümumi işıqlandırma üçün geniş spektrli LED çiplərdən istifadə etməyi tövsiyə edir. Kiçik bitki fabrikləri üçün, bitki növləri nisbətən sabitdirsə, tikinti xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə artırmadan yüksək istehsal səmərəliliyi və keyfiyyəti əldə etmək üçün işıqlandırma mənbəyi kimi bitkiyə xas və ya ümumi işıqlandırma üçün geniş spektrli LED çiplərdən istifadə edilə bilər. Gələcəkdə genişmiqyaslı istehsal üçün ən yaxşı işıq formulunu təmin etmək məqsədilə işığın bitki böyüməsinə və effektiv maddələrin toplanmasına təsirini öyrənmək üçün tənzimlənən spektrli LED işıqlarının çoxçipli kombinasiyasından istifadə edərək hər bir bitki üçün ən yaxşı işıq formulunu əldə etmək və bununla da genişmiqyaslı istehsal üçün əsas yaratmaq mümkündür.

Qırmızı və mavi işıq

Xüsusi təcrübə nəticələrinə gəldikdə, qırmızı işığın (R) tərkibi mavi işığın (B) tərkibindən yüksək olduqda (kahı R:B = 6:2 və 7:3; ispanaq R:B = 4:1; balqabaq fidanları R:B = 7:3; xiyar fidanları R:B = 7:3), təcrübə göstərdi ki, biokütlə tərkibi (bitkinin hava hissəsinin hündürlüyü, maksimum yarpaq sahəsi, təzə və quru çəki və s. daxil olmaqla) daha yüksəkdir, lakin mavi işığın tərkibi qırmızı işığın tərkibindən yüksək olduqda bitkilərin gövdə diametri və güclü fidan indeksi daha böyükdür. Biokimyəvi göstəricilərə görə, qırmızı işığın tərkibinin mavi işığın tərkibindən yüksək olması ümumiyyətlə bitkilərdə həll olan şəkər tərkibinin artmasına faydalıdır. Lakin bitkilərdə VC, həll olan protein, xlorofil və karotenoidlərin toplanması üçün qırmızı işığa nisbətən daha yüksək mavi işıq tərkibinə malik LED işıqlandırmadan istifadə etmək daha sərfəlidir və bu işıqlandırma şəraitində malondialdehidin tərkibi də nisbətən aşağıdır.

Bitki fabriki əsasən yarpaqlı tərəvəzlərin becərilməsi və ya sənaye tinglərinin yetişdirilməsi üçün istifadə olunduğundan, yuxarıdakı nəticələrdən belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, məhsuldarlığı artırmaq və keyfiyyəti nəzərə almaq şərti ilə işıq mənbəyi kimi mavi işıqdan daha yüksək qırmızı işıq tərkibli LED çiplərindən istifadə etmək uyğundur. Daha yaxşı nisbət R:B = 7:3-dür. Üstəlik, qırmızı və mavi işığın belə bir nisbəti əsasən bütün növ yarpaqlı tərəvəzlərə və ya tinglərə tətbiq olunur və fərqli bitkilər üçün heç bir xüsusi tələb yoxdur.

Qırmızı və mavi dalğa seçimi

Fotosintez zamanı işıq enerjisi əsasən xlorofil a və xlorofil b vasitəsilə udulur. Aşağıdakı şəkildə xlorofil a və xlorofil b-nin udma spektrləri göstərilir, burada yaşıl spektral xətt xlorofil a-nın udma spektri, mavi spektral xətt isə xlorofil b-nin udma spektridir. Şəkildən göründüyü kimi, həm xlorofil a, həm də xlorofil b-nin iki udma zirvəsi var, biri mavi işıq bölgəsində, digəri isə qırmızı işıq bölgəsində. Lakin xlorofil a və xlorofil b-nin 2 udma zirvəsi bir qədər fərqlidir. Dəqiq desək, xlorofil a-nın iki pik dalğa uzunluqları müvafiq olaraq 430 nm və 662 nm, xlorofil b-nin isə iki pik dalğa uzunluqları müvafiq olaraq 453 nm və 642 nm-dir. Bu dörd dalğa uzunluğu dəyəri fərqli bitkilərdə dəyişməyəcək, buna görə də işıq mənbəyində qırmızı və mavi dalğa uzunluqlarının seçimi fərqli bitki növləri ilə dəyişməyəcək.

Xlorofil a və xlorofil b-nin udma spektrləri

Geniş spektrli adi LED işıqlandırma, qırmızı və mavi işıq xlorofil a və xlorofil b-nin iki pik dalğa uzunluğunu əhatə edə bildiyi müddətcə, yəni qırmızı işığın dalğa uzunluğu diapazonu ümumiyyətlə 620 ~ 680 nm, mavi işıq isə 400 ilə 480 nm arasındadır. Bununla belə, qırmızı və mavi işığın dalğa uzunluğu diapazonu çox geniş olmamalıdır, çünki bu, yalnız işıq enerjisini israf etmir, həm də digər təsirlərə də səbəb ola bilər.

Əgər zavodun işıq mənbəyi kimi qırmızı, sarı və mavi çiplərdən ibarət LED işığı istifadə olunursa, qırmızı işığın pik dalğa uzunluğu xlorofil a-nın pik dalğa uzunluğuna, yəni 660 nm-ə, mavi işığın pik dalğa uzunluğu isə xlorofil b-nin pik dalğa uzunluğuna, yəni 450 nm-ə təyin edilməlidir.

Sarı və yaşıl işığın rolu

Qırmızı, yaşıl və mavi işığın nisbəti R:G:B=6:1:3 olduqda daha uyğundur. Yaşıl işığın pik dalğa uzunluğunun təyininə gəldikdə isə, o, əsasən bitki böyüməsi prosesində tənzimləyici rol oynadığı üçün onun yalnız 530 ilə 550 nm arasında olması kifayətdir.

Xülasə

Bu məqalədə bitki fabriklərində işıq keyfiyyətinin seçilməsi strategiyası həm nəzəri, həm də praktik aspektlərdən, o cümlədən LED işıq mənbəyində qırmızı və mavi işığın dalğa uzunluğu diapazonunun seçilməsi və sarı və yaşıl işığın rolu və nisbəti müzakirə olunur. Bitki böyüməsi prosesində işıq intensivliyi, işıq keyfiyyəti və işıq vaxtı kimi üç amil arasında ağlabatan uyğunluq və onların qida maddələri, temperatur və rütubət və CO2 konsentrasiyası ilə əlaqəsi də hərtərəfli nəzərə alınmalıdır. Faktiki istehsal üçün, geniş spektrli və ya çox çipli kombinasiyalı tənzimlənən spektrli LED işığından istifadə etməyi planlaşdırırsınızsa, dalğa uzunluqlarının nisbəti əsas nəzərə alınmalıdır, çünki işıq keyfiyyətinə əlavə olaraq, əməliyyat zamanı digər amillər də real vaxt rejimində tənzimlənə bilər. Buna görə də, bitki fabriklərinin dizayn mərhələsində ən vacib nəzərə alınmalı məsələ işıq keyfiyyətinin seçilməsi olmalıdır.

Müəllif: Yong Xu

Məqalə mənbəyi: Kənd Təsərrüfatı Mühəndisliyi Texnologiyasının (istixana bağçılığı) Wechat hesabı

İstinad: Yong Xu,Bitki fabriklərində işıq keyfiyyətinin seçilməsi strategiyası [J]. Kənd Təsərrüfatı Mühəndisliyi Texnologiyası, 2022, 42(4): 22-25.