Údar: Jing Zhao，Zengchan Zhou，Yunlong Bu, etc. Meáin Foinse: Teicneolaíocht Innealtóireachta Talmhaíochta (ghairneoireacht cheaptha teasa)

Comhcheanglaíonn an mhonarcha plandaí tionscal nua-aimseartha, biteicneolaíocht, hidroponics cothaitheach agus teicneolaíocht faisnéise chun rialú ard-chruinneas ar fhachtóirí comhshaoil ​​a chur i bhfeidhm sa áis. Tá sé faoi iamh go hiomlán, tá ceanglais íseal aige ar an timpeallacht máguaird, giorraíonn sé an tréimhse fómhar plandaí, sábhálann sé uisce agus leasachán, agus leis na buntáistí a bhaineann le táirgeadh neamh-lotnaidicídí agus gan aon urscaoileadh dramhaíola, is é an éifeachtacht úsáide talún aonad ná 40 go 108 uair de sin de tháirgeadh páirce oscailte. Ina measc, tá ról cinntitheach ag an bhfoinse solais shaorga Chliste agus a rialáil timpeallachta solais ina éifeachtúlacht táirgthe.

Mar fhachtóir comhshaoil ​​​​fhisiciúil tábhachtach, tá ról lárnach ag solas maidir le fás plandaí agus meitibileacht ábhair a rialáil. “Is é ceann de phríomhghnéithe an mhonarcha plandaí an fhoinse solais shaorga iomlán agus rialú cliste na timpeallachta solais a réadú” ar chomhdhearcadh ginearálta sa tionscal.

Plandaí 'gá le solas

Is é solas an t-aon fhoinse fuinnimh d’fhótaisintéis plandaí. Tá tionchar as cuimse ag déine solais, cáilíocht solais (speictream) agus athruithe tréimhsiúla solais ar fhás agus ar fhorbairt barra, ina measc tá an tionchar is mó ag an déine solais ar fhótaisintéis plandaí.

■ Déine solais

Is féidir le déine an tsolais deilbhíocht na mbarr a athrú, mar shampla bláthanna, fad internode, tiús gas, agus méid agus tiús duille. Is féidir ceanglais phlandaí maidir le déine solais a roinnt i bplandaí solas-ghrámhara, meán-éadrom-ghrámhara, agus plandaí íseal-éadrom-fhulangacha. Is plandaí éadrom-ghrámhara iad glasraí den chuid is mó, agus tá a gcuid pointí cúitimh éadrom agus pointí sáithithe solais sách ard. I monarchana plandaí éadroma saorga, tá na ceanglais ábhartha a bhaineann le barra le haghaidh déine solais mar bhunús tábhachtach chun foinsí solais saorga a roghnú. Tá sé tábhachtach tuiscint a fháil ar riachtanais solais plandaí éagsúla chun foinsí solais saorga a dhearadh, Tá sé thar a bheith riachtanach feidhmíocht táirgthe an chórais a fheabhsú.

■ Cáilíocht éadrom

Tá tionchar tábhachtach ag an dáileadh cáilíochta solais (speictreach) ar fhótaisintéis plandaí agus morphogenesis (Fíor 1). Is cuid den radaíocht é solas, agus is tonn leictreamaighnéadach í an radaíocht. Tá tréithe tonnta agus tréithe chandamach (cáithníneach) ag tonnta leictreamaighnéadacha. Tugtar fótón ar chandamach an tsolais i réimse na gairneoireachta. Tugtar radaíocht ghníomhach fiseolaíoch ar phlandaí ar radaíocht le raon tonnfhad 300~800nm; agus radaíocht le raon tonnfhaid de 400~700nm a dtugtar radaíocht fótaisintéiseach gníomhach (PAR) de phlandaí.

Is iad clóraifill agus carotenes an dá líocha is tábhachtaí i bhfótaisintéis plandaí. Léiríonn Fíor 2 speictream ionsú speictreach gach lí fótaisintéiseach, ina bhfuil an speictream ionsú clóraifill comhchruinnithe sna bannaí dearga agus gorma. Tá an córas soilsithe bunaithe ar riachtanais speictreach na mbarr chun solas a fhorlíonadh go saorga, chun fótaisintéis plandaí a chur chun cinn.

■ fótatréimhse
Tugtar photoperiodity de phlandaí ar an ngaol idir fótaisintéis agus fótamorphogenesis plandaí agus fad lae (nó am fótatréimhse). Tá dlúthbhaint ag an photoperiodity leis na huaireanta solais, rud a thagraíonn don am a bhfuil an barr ionradaithe ag solas. Éilíonn barra éagsúla líon áirithe uaireanta solais chun an photoperiod a chríochnú chun torthaí a bhláth agus a iompróidh. De réir na photoperiods éagsúla, is féidir é a roinnt ina bharra fad-lae, mar shampla cabáiste, etc., a éilíonn níos mó ná 12-14h uaireanta solais ag céim áirithe dá fhás; Éilíonn barra gearr-lae, mar shampla oinniúin, pónairí soighe, etc., níos lú ná 12-14h uair an chloig Soilsiú; Is féidir le barra meán-ghrian, mar shampla cucumbers, trátaí, piobair, etc., bláth agus torthaí a iompróidh faoi sholas na gréine níos faide nó níos giorra.
I measc na dtrí ghné den timpeallacht, tá déine solais mar bhunús tábhachtach chun foinsí solais saorga a roghnú. Faoi láthair, tá go leor bealaí ann chun déine solais a chur in iúl, go príomha lena n-áirítear na trí cinn seo a leanas.
（1） Tagraíonn soilsiú do dhlús dromchla an fhlosc lonrúil (flosca lonrúil in aghaidh an aonaid achair) a fhaightear ar an eitleán soilsithe, i lux (lx).

（2） Radaíocht atá gníomhach go grianghraf, PAR, Aonad: W/m².

（3） Is é an dlús flosc fótóin atá éifeachtach ó thaobh fótaisintéise ná PPFD nó PPF líon na radaíochta atá éifeachtach go fótaisintéiseach a shroicheann nó a théann trí am aonaid agus achar an aonaid, aonad: μmol/(m²·s)。 Tagraíonn go príomha don déine solais 400 ~ 700nm a bhaineann go díreach le fótaisintéis. Is é freisin an táscaire déine solais is coitianta a úsáidtear i réimse an táirgthe plandaí.

Anailís foinse solais ar ghnáthchóras forlíontach solais
Is éard atá i bhforlíonadh solas saorga ná an déine solais sa sprioclimistéar a mhéadú nó an t-am solais a leathnú trí chóras solais forlíonta a shuiteáil chun éileamh solais plandaí a chomhlíonadh. Go ginearálta, cuimsíonn an córas solais forlíontach trealamh solais forlíontach, ciorcaid agus a chóras rialaithe. Áirítear le foinsí solais forlíontacha go príomha roinnt cineálacha coitianta mar lampaí gealbhruthacha, lampaí fluaraiseacha, lampaí hailíde miotail, lampaí sóidiam ardbhrú agus stiúir. Mar gheall ar éifeachtacht íseal leictreach agus optúil lampaí gealbhruthacha, éifeachtacht fuinnimh íseal fótaisintéiseach agus easnaimh eile, tá deireadh curtha leis an margadh, mar sin ní dhéanann an t-alt seo anailís mhionsonraithe.

■ Lampa fluaraiseacha
Baineann lampaí fluaraiseacha leis an gcineál lampaí urscaoilte gáis ísealbhrú. Tá an feadán gloine líonta le gal mearcair nó gás támh, agus tá balla istigh an fheadáin brataithe le púdar fluaraiseacha. Athraíonn an dath éadrom leis an ábhar fluaraiseacha atá brataithe sa fheadán. Tá dea-fheidhmíocht speictreach ag lampaí fluaraiseacha, éifeachtacht ard lonrúil, ísealchumhachta, saolré níos faide (12000h) i gcomparáid le lampaí gealbhruthacha, agus costas réasúnta íseal. Toisc go n-astaíonn an lampa fluaraiseacha féin níos lú teasa, is féidir é a bheith gar do na plandaí le haghaidh soilsiú agus tá sé oiriúnach le haghaidh saothrú tríthoiseach. Mar sin féin, tá leagan amach speictreach an lampa fluaraiseacha míréasúnta. Is é an modh is coitianta ar domhan ná frithchaiteoirí a chur leis chun comhpháirteanna foinse solais éifeachtacha na mbarr sa limistéar saothraithe a uasmhéadú. Tá cineál nua foinse solais forlíontach HEFL forbartha ag cuideachta adv-agri na Seapáine freisin. Baineann HEFL leis an gcatagóir de lampaí fluaraiseacha. Is é an téarma ginearálta do lampaí fluaraiseacha catóide fuar (CCFL) agus lampaí fluaraiseacha leictreoid seachtracha (EEFL), agus is lampa fluaraiseacha leictreoid measctha é. Tá an feadán HEFL thar a bheith tanaí, le trastomhas ach thart ar 4mm, agus is féidir an fad a choigeartú ó 450mm go 1200mm de réir riachtanais na saothraithe. Is leagan feabhsaithe é den lampa fluaraiseacha traidisiúnta.

■ Lampa hailíde miotail
Is lampa urscaoilte ard-déine é an lampa halide miotail a fhéadfaidh gnéithe éagsúla a ghríosú chun tonnfhaid éagsúla a tháirgeadh trí hailídí miotail éagsúla (bróimíd stáin, iaidíd sóidiam, etc.) a chur sa fheadán urscaoilte ar bhonn lampa mearcair ardbhrú. Tá éifeachtacht ard lonrúil ag lampaí halaigine, ardchumhacht, dath éadrom maith, saolré fada, agus speictream mór. Mar sin féin, toisc go bhfuil an éifeachtacht lonrúil níos ísle ná lampaí sóidiam ardbhrú, agus go bhfuil an saolré níos giorra ná lampaí sóidiam ardbhrú, ní úsáidtear é faoi láthair ach i roinnt monarchana plandaí.

■ Lampa sóidiam ardbhrú
Baineann lampaí sóidiam ardbhrú leis an gcineál lampaí urscaoilte gáis ardbhrú. Is lampa ard-éifeachtúlachta é an lampa sóidiam ardbhrú ina líontar gal sóidiam ardbhrú sa fheadán urscaoilte, agus cuirtear méid beag xeanón (Xe) agus hailíd miotail mearcair leis. Toisc go bhfuil éifeachtacht chomhshó leictreastatach ard ag lampaí sóidiam ardbhrú agus costais déantúsaíochta níos ísle, is iad lampaí sóidiam ardbhrú na cinn is mó a úsáidtear faoi láthair i gcur i bhfeidhm solas forlíontach in áiseanna talmhaíochta. Mar sin féin, mar gheall ar na heasnaimh a bhaineann le héifeachtúlacht fótaisintéise íseal ina speictream, tá na heasnaimh acu ar éifeachtacht íseal fuinnimh. Ar an láimh eile, tá na comhpháirteanna speictreach a astaíonn lampaí sóidiam ardbhrú comhchruinnithe go príomha sa bhanna solais buí-oráiste, nach bhfuil an speictream dearg agus gorm atá riachtanach le haghaidh fás plandaí ann.

■ Dé-óid astaithe solais
Mar ghlúin nua d'fhoinsí solais, tá go leor buntáistí ag dé-óid astaithe solais (LEDs) mar éifeachtacht chomhshó leictreastatach níos airde, speictream inchoigeartaithe, agus éifeachtacht ard fótaisintéiseach. Is féidir le stiúir astú solas monacrómatach atá ag teastáil le haghaidh fás plandaí. I gcomparáid le gnáth-lampaí fluaraiseacha agus foinsí solais forlíontacha eile, tá na buntáistí a bhaineann le coigilt fuinnimh, cosaint an chomhshaoil, saol fada, solas monacrómatach, foinse solais fuar agus mar sin de. Le feabhas breise ar éifeachtúlacht leictreastatach na stiúir agus laghdú ar chostais de bharr an éifeacht scála, beidh córais soilsithe fás LED mar an trealamh príomhshrutha chun solas a fhorlíonadh in áiseanna talmhaíochta. Mar thoradh air sin, cuireadh soilse fás LED i bhfeidhm níos mó ná 99.9% monarchana plandaí.

Trí chomparáid a dhéanamh, is féidir tréithe foinsí solais forlíontacha éagsúla a thuiscint go soiléir, mar a thaispeántar i dTábla 1.

Gléas soilsithe soghluaiste
Tá dlúthbhaint ag déine an tsolais le fás barra. Is minic a úsáidtear saothrú tríthoiseach i monarchana plandaí. Mar sin féin, mar gheall ar theorannú struchtúr na racaí saothraithe, beidh tionchar ag dáileadh míchothrom an tsolais agus an teocht idir na racaí ar thoradh an bharra agus ní dhéanfar an tréimhse fómhar a shioncrónú. D'éirigh le cuideachta i mBéising gléas forlíonta solais ardaithe láimhe (daingneán soilsithe HPS agus daingneán soilsithe fás LED) a fhorbairt i 2010. Is é an prionsabal ná an seafta tiomána agus an winder socraithe air a rothlú tríd an láimhseáil a chroitheadh ​​chun an ríl scannáin bhig a rothlú. chun an cuspóir a bhaint amach chun an rópa sreang a tharraingt siar agus a scaoileadh. Tá rópa sreang an tsolais fáis ceangailte le roth foirceannadh an ardaitheora trí shraitheanna iomadúla de rothaí aisiompaithe, ionas go mbainfear amach an éifeacht a bhaineann le airde an tsolais fáis a choigeartú. I 2017, dhear agus d'fhorbair an chuideachta thuasluaite gléas forlíonta solais soghluaiste nua, ar féidir leis an airde forlíonta solais a choigeartú go huathoibríoch i bhfíor-am de réir riachtanais fáis na mbarr. Tá an gléas coigeartaithe suiteáilte anois ar an raca saothraithe tríthoiseach cineál foinse solais 3-ciseal. Is é ciseal barr an fheiste an leibhéal leis an riocht solais is fearr, agus mar sin tá sé feistithe le lampaí sóidiam ardbhrú; tá an ciseal lár agus an ciseal bun feistithe le soilse fás LED agus córas coigeartaithe ardaithe. Féadann sé airde an tsolais fáis a choigeartú go huathoibríoch chun timpeallacht soilsithe oiriúnach a sholáthar do na barraí.

I gcomparáid leis an bhfeiste forlíonta solais soghluaiste atá oiriúnaithe do shaothrú tríthoiseach, d'fhorbair an Ísiltír gléas forlíonta solais fás LED atá inaistrithe go cothrománach. D'fhonn tionchar scáth an tsolais fáis a sheachaint ar fhás plandaí sa ghrian, is féidir an córas solais fáis a bhrú ar an dá thaobh den lúibín tríd an sleamhnán teileascópach sa treo cothrománach, ionas go mbeidh an ghrian go hiomlán. ionradaithe ar na plandaí; ar laethanta scamallach agus na coise tinne gan solas na gréine, Brúigh an córas solais fáis go lár an lúibín chun solas an chórais solais fáis a dhéanamh chun na plandaí a líonadh go cothrom; bog an córas solais fáis go cothrománach tríd an sleamhnán ar an lúibín, seachain díchóimeáil go minic agus deireadh a chur leis an gcóras solas fáis, agus laghdaigh déine saothair na bhfostaithe, rud a fheabhsóidh éifeachtacht oibre go héifeachtach.

Smaointe dearaidh de chóras solais fáis tipiciúil
Níl sé deacair a fheiceáil ó dhearadh an fheiste forlíontach soilsithe soghluaiste go nglacann dearadh córas soilsithe forlíontach an mhonarcha plandaí de ghnáth déine solais, cáilíocht solais agus paraiméadair photoperiod tréimhsí fáis éagsúla barra mar chroí-ábhar an dearadh. , ag brath ar an gcóras rialaithe Chliste a chur i bhfeidhm, a bhaint amach an sprioc deiridh a shábháil fuinnimh agus toradh ard.

Faoi láthair, tá dearadh agus tógáil solas forlíontach le haghaidh glasraí duilleacha ag aibiú de réir a chéile. Mar shampla, is féidir glasraí duilleacha a roinnt ina cheithre chéim: céim síológ, lár-fhás, fás déanach, agus céim deiridh; is féidir glasraí torthaí a roinnt ina chéim síológ, céim fáis fásúil, céim bláthanna, agus céim fómhair. Ó na tréithe déine solais fhorlíontaigh, ba cheart go mbeadh an déine solais sa chéim síológ beagán níos ísle, ag 60 ~ 200 μmol / (m²·s), agus ansin méadú de réir a chéile. Is féidir le glasraí duilleacha suas le 100~200 μmol/(m²·s) a bhaint amach, agus is féidir le glasraí torthaí 300~500 μmol/(m²·s) a bhaint amach chun riachtanais déine solais fótaisintéise plandaí a chinntiú i ngach tréimhse fáis agus riachtanais toradh ard; Maidir le cáilíocht éadrom, tá an cóimheas idir dearg agus gorm an-tábhachtach. D'fhonn cáilíocht na síológa a mhéadú agus cosc ​​a chur ar fhás iomarcach sa chéim síológ, socraítear an cóimheas idir dearg agus gorm go ginearálta ag leibhéal íseal [(1 ~ 2): 1], agus ansin laghdaítear é de réir a chéile chun freastal ar riachtanais plandaí. deilbhíocht éadrom. Is féidir an cóimheas idir dearg agus gorm le glasraí duilleacha a shocrú go (3~6):1. Maidir leis an photoperiod, cosúil leis an déine solais, ba cheart go léireodh sé treocht méadaithe le síneadh na tréimhse fáis, ionas go mbeidh níos mó ama fótaisintéise ag glasraí duilleacha le haghaidh fótaisintéise. Beidh dearadh forlíonta éadroma torthaí agus glasraí níos casta. Chomh maith leis na dlíthe bunúsacha thuasluaite, ba cheart dúinn díriú ar an bhfótatréimhse a shocrú le linn na tréimhse bláthanna, agus ní mór bláthanna agus torthaí glasraí a chur chun cinn, ionas nach gcuirfí ar ais.

Is fiú a lua gur chóir go n-áireofaí leis an bhfoirmle solais an chóireáil deiridh do shuíomhanna timpeallachta éadroma. Mar shampla, is féidir le forlíonadh leanúnach éadrom feabhas mór a chur ar tháirgeacht agus ar cháilíocht síológa glasraí duilleacha hidropónacha, nó cóireáil UV a úsáid chun sprouts agus glasraí duilleacha a fheabhsú go suntasach (go háirithe Duilleoga corcra agus leitís duille dearg) cáilíocht chothaitheach.

Chomh maith le forlíonadh solais a bharrfheabhsú le haghaidh barra roghnaithe, tá córas rialaithe foinse solais roinnt monarchana plandaí solais saorga tar éis forbairt go tapa le blianta beaga anuas freisin. Tá an córas rialaithe seo bunaithe go ginearálta ar an struchtúr B/S. Déantar rialú iargúlta agus rialú uathoibríoch ar fhachtóirí comhshaoil ​​mar theocht, taise, solas, agus tiúchan CO2 le linn fás barra a bhaint amach trí WIFI, agus ag an am céanna, déantar modh táirgthe nach bhfuil srianta ag coinníollacha seachtracha a bhaint amach. Úsáideann an cineál córas solas forlíontach cliste seo daingneán solais fás LED mar fhoinse solais fhorlíontach, in éineacht le córas rialaithe iargúlta cliste, is féidir leis freastal ar riachtanais soilsithe tonnfhad plandaí, tá sé oiriúnach go háirithe do thimpeallacht saothraithe plandaí faoi stiúir éadrom, agus is féidir freastal go maith ar éileamh an mhargaidh. .

Nótaí deiridh
Meastar go bhfuil monarchana plandaí mar bhealach tábhachtach chun fadhbanna acmhainní, daonra agus comhshaoil ​​​​an domhain a réiteach san 21ú haois, agus bealach tábhachtach chun féindóthain bia a bhaint amach i dtionscadail ardteicneolaíochta sa todhchaí. Mar chineál nua de mhodh táirgeachta talmhaíochta, tá monarchana plandaí fós sa chéim foghlama agus fáis, agus tá gá le níos mó aird agus taighde. Déanann an t-alt seo cur síos ar shaintréithe agus ar bhuntáistí modhanna soilsithe forlíontacha coitianta i monarchana plandaí, agus tugtar isteach smaointe dearaidh na gcóras soilsithe forlíontach barr tipiciúil. Níl sé deacair a fháil trí chomparáid, d'fhonn dul i ngleic leis an bhfianaise íseal de bharr drochaimsire cosúil le scamallach leanúnach agus Clear agus chun táirgeadh ard agus cobhsaí barra saoráide a chinntiú, tá trealamh foinse solais LED Grow ag teacht leis an bhforbairt reatha. treochtaí.

Ba cheart go ndíreodh treo forbartha monarchana plandaí sa todhchaí ar bhraiteoirí nua ardchruinneas, ar chostas íseal, córais feiste soilsithe speictrim inchoigeartaithe go cianda agus inchoigeartaithe agus córais rialaithe saineolaithe. Ag an am céanna, leanfaidh na monarchana plandaí sa todhchaí ag forbairt i dtreo ar chostas íseal, cliste, agus féin-oiriúnaitheach. Soláthraíonn úsáid agus tóiriú foinsí solais fás LED ráthaíocht do rialú comhshaoil ​​ard-chruinneas monarchana plandaí. Is próiseas casta é rialáil timpeallachta solais stiúir a bhaineann le rialáil chuimsitheach ar cháilíocht an tsolais, déine solais, agus photoperiod. Ní mór do shaineolaithe agus scoláirí ábhartha taighde domhain a dhéanamh, chun soilsiú forlíontach LED a chur chun cinn i monarchana saorga plandaí solais.