Údar: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, srl. Foinse Meáin: Teicneolaíocht Innealtóireachta Talmhaíochta (Gairneoireacht Cheaptha Teasa)

Comhcheanglaíonn an Monarcha Plandaí tionscal nua-aimseartha, biteicneolaíocht, hidreafóinic chothaitheach agus teicneolaíocht faisnéise chun rialú ardchruinn a chur i bhfeidhm ar fhachtóirí comhshaoil ​​sa tsaoráid. Tá sé faoi iamh go hiomlán, tá riachtanais ísle aige ar an timpeallacht máguaird, laghdaíonn sé an tréimhse fómhair plandaí, sábhálann sé uisce agus leasachán, agus leis na buntáistí a bhaineann le táirgeadh neamh-lotnaidicíd táirgeadh páirce oscailte. Ina measc, tá ról cinntitheach ag an bhfoinse sholais shaorga chliste agus ag a rialachán timpeallachta éadrom maidir lena éifeachtúlacht táirgthe.

Mar fhachtóir tábhachtach comhshaoil ​​fisiciúil, tá ról lárnach ag an solas maidir le fás plandaí agus meitibileacht ábhair a rialáil. “Is é ceann de phríomhghnéithe an mhonarcha plandaí an fhoinse solais shaorga iomlán agus tá comhdhearcadh ginearálta sa tionscal tar éis teacht chun cinn rialachán cliste na timpeallachta solais”.

Riachtanas na bplandaí le haghaidh solais

Is é solas an t -aon fhoinse fuinnimh de fhótaisintéis plandaí. Bíonn tionchar mór ag déine solais, ar chaighdeán solais (speictream) agus ar athruithe tréimhsiúla solais ar fhás agus ar fhorbairt na mbarr, agus tá an tionchar is mó ag an déine solais ar fhótaisintéis plandaí.

■ Déine solais

Is féidir le déine an tsolais moirfeolaíocht na mbarr a athrú, mar shampla bláthanna, fad internode, tiús gas, agus méid agus tiús duille. Is féidir riachtanais na bplandaí le haghaidh déine solais a roinnt i bplandaí éadroma, grámhara meánacha, agus solas íseal-fhulaingthe. Is plandaí éadroma éadroma iad na glasraí den chuid is mó, agus tá a bpointí cúitimh éadroma agus a bpointí sáithiúcháin solais sách ard. I monarchana plandaí saorga saorga, is bunús tábhachtach iad na riachtanais ábhartha a bhaineann le déine solais chun foinsí saorga solais a roghnú. Tá sé tábhachtach tuiscint a fháil ar riachtanais solais plandaí éagsúla chun foinsí saorga solais a dhearadh, tá sé thar a bheith riachtanach feidhmíocht táirgthe an chórais a fheabhsú.

■ Caighdeán cáilithe solais

Tá tionchar tábhachtach ag an dáileadh ar chaighdeán solais (speictreach) ar fhótaisintéis plandaí agus ar mhoirfogenesis (Figiúr 1). Tá solas mar chuid de radaíocht, agus is tonn leictreamaighnéadach é an radaíocht. Tá tréithe tonn agus tréithe candam (cáithníní) ag tonnta leictreamaighnéadacha. Tugtar fótón ar chandam an tsolais sa réimse gairneoireachta. Tugtar radaíocht phlandaí atá gníomhach go fiseolaíoch ar radaíocht le raon tonnfhaid de 300 ~ 800nm; agus tugtar radaíocht fhótaisintéiseach (PAR) de phlandaí ar radaíocht le raon tonnfhaid de 400 ~ 700nm.

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

■ Photoperiod
Tugtar fótagrafaíocht plandaí ar an ngaol idir fótaisintéis agus fótamorphogenesis de phlandaí agus fad lae (nó am fótagrafaíochta). Tá dlúthbhaint ag an bhfótagrafaíocht leis na huaireanta solais, a thagraíonn don am a ionradaítear an barr le solas. Éilíonn barraí éagsúla líon áirithe uaireanta solais chun an photoperiod a chomhlánú chun torthaí a bhláth agus a iompar. De réir na bhfóta-fhótagrafaíochta éagsúla, is féidir é a roinnt ina bharra fad-lae, amhail cabáiste, etc., a éilíonn níos mó ná 12-14h uaireanta solais ag céim áirithe dá fhás; Éilíonn barra gearr-lae, mar oinniúin, pónaire soighe, etc., níos lú ná 12-14h uaireanta soilsithe; Is féidir le barra meánmhéide, amhail cucumbers, trátaí, piobair, etc., torthaí a bhláth agus a iompar faoi sholas na gréine níos faide nó níos giorra.
I measc na dtrí ghné den chomhshaol, is bunús tábhachtach é déine solais chun foinsí saorga solais a roghnú. Faoi láthair, tá go leor bealaí ann chun déine solais a chur in iúl, go príomha na trí cinn seo a leanas.
（1） Tagraíonn soilsiú do dhlús dromchla flosc luminous (flosc lonrúil in aghaidh an aonaid) a fuarthas ar an eitleán soilsithe, i Lux (LX).

（2） Radaíocht atá gníomhach go fótaisintéiseach, par, aonad: w/m²。

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

Anailís ar fhoinse solais ar ghnáthchóras solais forlíontach
Is é an forlíonadh saorga solais 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, áirítear sa chóras solais forlíontach trealamh solais forlíontach, ciorcaid agus a chóras rialaithe. I measc na bhfoinsí solais forlíontacha go príomha tá roinnt cineálacha coitianta ar nós lampaí gealbhruthacha, lampaí fluaraiseacha, lampaí hailíde miotail, lampaí sóidiam ardbhrú agus soilse. Mar gheall ar éifeachtúlacht íseal leictreach agus optúil na lampaí gealbhruthacha, éifeachtúlacht fuinnimh fótaisintéiseach íseal agus easnaimh eile, tá sé díothaithe ag an margadh, mar sin ní dhéanann an t -airteagal seo anailís mhionsonraithe.

■ Lampa fluaraiseacha
Baineann lampaí fluaraiseacha leis an gcineál lampaí scaoilte gáis ísealbhrú. Tá an feadán gloine líonta le gal mearcair nó le gás támh, agus tá an balla istigh den fheadán brataithe le púdar fluaraiseacha. Athraíonn an dath éadrom leis an ábhar fluaraiseacha atá brataithe sa fheadán. Tá feidhmíocht mhaith speictreach ag lampaí fluaraiseacha, éifeachtúlacht ard lonrúil, cumhacht íseal, saol 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 leis a bheith gar do na plandaí le haghaidh soilsithe agus tá sé oiriúnach do shaothrú 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 éifeachtacha foinse solais na mbarr sa limistéar saothraithe a uasmhéadú. Tá cineál nua d'fhoinse solais fhorlíontach forbartha ag Cuideachta Adv-Agri na Seapáine freisin. Baineann HEFL leis an gcatagóir lampaí fluaraiseacha i ndáiríre. Is é an téarma ginearálta é le haghaidh lampaí fluaraiseacha catóide fuar (CCFL) agus lampaí fluaraiseacha leictreoidí seachtracha (EEFL), agus is lampa fluaraiseacha leictreoidí measctha é. Tá an feadán Hefl an -tanaí, agus níl ach trastomhas de thart ar 4mm, agus is féidir an fad a choigeartú ó 450mm go 1200mm de réir riachtanais na saothraithe. Is leagan feabhsaithe é den ghnáth -lampa fluaraiseacha.

■ Lampa hailíde miotail
Is lampa scaoilte ard-déine é an lampa hailíde miotail ar féidir leis eilimintí difriúla a spreagadh chun tonnfhaid éagsúla a tháirgeadh trí hailídí miotail éagsúla (bróimíd stáin, iaidíd sóidiam, etc.) a chur leis sa fheadán urscaoilte ar bhonn lampa mearcair ardbhrú. Tá éifeachtúlacht ard luminous, ardchumhacht, dath maith solais, saol fada, agus speictream mór ag lampaí halaigine. Mar sin féin, toisc go bhfuil an éifeachtúlacht lonrúil níos ísle ná an éifeachtúlacht luminous lampaí sóidiam ardbhrú, agus go bhfuil an saolré níos giorra ná an saolré de lampaí sóidiam ardbhrú, níl sé in úsáid ach i roinnt monarchana plandaí faoi láthair.

■ Lampa sóidiam ardbhrú
Baineann lampaí sóidiam ardbhrú leis an gcineál lampaí scaoilte gáis ardbhrú. Is lampa ard-éifeachtúlachta é an lampa sóidiam ardbhrú ina líontar gal sóidiam ardbhrú san fheadán urscaoilte, agus cuirtear méid beag xenon (XE) agus hailíd mhiotail mearcair leis. Toisc go bhfuil éifeachtúlacht ard-optúil ard-optúil ag lampaí sóidiam ardbhrú le costais déantúsaíochta níos ísle, is iad lampaí sóidiam ardbhrú an ceann is mó a úsáidtear i bhfeidhmiú an tsolais fhorlíontaigh i saoráidí talmhaíochta. Mar sin féin, mar gheall ar na heasnaimh a bhaineann le héifeachtúlacht fótaisintéiseach íseal ina speictream, tá easnaimh éifeachtúlachta ísealfhuinnimh acu. Ar an láimh eile, tá na comhpháirteanna speictrim a astaítear le lampaí sóidiam ardbhrú comhchruinnithe den chuid is mó sa bhanda éadrom buí-oráiste, nach bhfuil an speictream dearg agus gorm riachtanach le haghaidh fás plandaí.

■ dé -óid astaithe solais
Mar ghlúin nua d'fhoinsí solais, tá go leor buntáistí ag dé-óidí astaithe solais (LEDanna), mar shampla éifeachtúlacht tiontaithe leictrea-optúil níos airde, speictream inchoigeartaithe, agus éifeachtúlacht fótaisintéiseach ard. Is féidir le LED solas monacrómatach a astú a theastaíonn 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 a chur ar éifeachtúlacht leictrea-optúil na LEDanna agus an laghdú ar chostais de bharr an éifeacht scála, beidh córais soilsithe faoi stiúir an trealaimh phríomhshrutha chun solas a fhorlíonadh i saoráidí talmhaíochta. Mar thoradh air sin, cuireadh soilse fáis LED i bhfeidhm os cionn 99.9% monarchana plandaí.

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

Gléas soilsithe soghluaiste
Tá dlúthbhaint ag déine an tsolais le fás na mbarr. Is minic a úsáidtear saothrú tríthoiseach i monarchana plandaí. Mar sin féin, mar gheall ar theorannú struchtúr na racaí saothraithe, ní bheidh tionchar ag dáileadh míchothrom an tsolais agus an teochta idir na racaí ar thoradh na mbarr agus ní dhéanfar an tréimhse buainte a shioncronú. D'fhorbair cuideachta i mBéising gléas forlíonadh solais ardaithe láimhe go rathúil (daingneán soilsithe HPS agus daingneán soilsithe faoi stiúir) i 2010. Is é an prionsabal an seafta tiomána a rothlú agus an gaoth a shocrú air tríd an láimhseáil a chroitheadh ​​chun an spól beag scannán a rothlú Chun cuspóir an rópa sreinge a tharraingt siar agus a scaoileadh. Tá rópa sreinge an tsolais fáis ceangailte le roth foirceanta an ardaitheora trí ilshraitheanna de rothaí aisiompaithe, chun an éifeacht a bhaineann le hairde an tsolais fáis a choigeartú a bhaint amach. In 2017, dhearaigh 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 barr. Tá an gléas coigeartaithe suiteáilte anois ar an raca saothraithe tríthoiseach tríthoiseach. Is é an ciseal uachtarach den fheiste an leibhéal leis an riocht solais is fearr, mar sin tá lampaí sóidiam ardbhrú ann; Tá an ciseal meánach agus an ciseal bun feistithe le soilse fáis LED agus córas coigeartaithe ardaithe. Is féidir leis airde an tsolais fáis a choigeartú go huathoibríoch chun timpeallacht soilsithe oiriúnach a sholáthar do na barra.

I gcomparáid leis an bhfeiste forlíonta solais soghluaiste atá curtha in oiriúint do shaothrú tríthoiseach, d'fhorbair an Ísiltír feiste éadrom forlíonta solais LED atá sochorraithe go cothrománach. D'fhonn tionchar scáth an tsolais fáis a sheachaint ar fhás plandaí sa ghrian, is féidir an córas solais a fhás 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 ag fás go lár an lúibín chun solas an chórais solais a fhás a líonadh go cothrom na plandaí; Bog an córas solais Grow go cothrománach tríd an sleamhnán ar an lúibín, seachain dí -chomhshuíomh go minic agus deireadh a chur leis an gcóras solais fáis, agus déine saothair na bhfostaithe a laghdú, rud a fheabhsaíonn éifeachtúlacht oibre go héifeachtach.

Smaointe Dearaidh an Chórais Solais Fás tipiciúil
Níl sé deacair a fheiceáil ó dhearadh na feiste forlíontach soilsithe soghluaiste go dtógann dearadh chóras soilsithe forlíontach an mhonarcha plandaí déine solais, cáilíocht an tsolais agus paraiméadair photoperiod de thréimhsí fáis éagsúla mar chroí -ábhar an dearaidh , ag brath ar an gcóras rialaithe cliste chun an sprioc deiridh maidir le coigilt fuinnimh agus an toradh ard a bhaint amach.

Faoi láthair, tá dearadh agus tógáil an tsolais fhorlíontaigh do ghlasraí duilleacha aibithe de réir a chéile. Mar shampla, is féidir glasraí duilleacha a roinnt i gceithre chéim: céim na síológ, an fhás lár, an fás déanach, agus an chéim deiridh; Is féidir vegetables torthaí a roinnt ina gcéim síológ, i gcéim fáis fásúil, i gcéim bláthanna, agus i gcéim bainte. Ó na tréithe a bhaineann le déine an tsolais fhorlíontach, ba chóir go mbeadh an déine solais sa chéim síológ beagán níos ísle, ag 60 ~ 200 μmol/(m²), agus ansin méadú de réir a chéile. Is féidir le glasraí duilleacha teacht suas le 100 ~ 200 μmol/(m² · s), agus is féidir le glasraí torthaí teacht ar 300 ~ 500 μmol/(m²) chun riachtanais déine solais a chinntiú i ngach tréimhse fáis agus riachtanais na bhfótaisintéis plandaí toradh ard; Maidir le cáilíocht an tsolais, tá an cóimheas dearg go gorm an -tábhachtach. D'fhonn caighdeán na síológa a mhéadú agus chun fás iomarcach a chosc sa chéim síológ, is iondúil go socraítear an cóimheas idir dearg agus gorm ag leibhéal íseal [(1 ~ 2): 1], agus ansin laghdaítear é de réir a chéile chun riachtanais an ghléasra a chomhlíonadh Moirfeolaíocht éadrom. Is féidir an cóimheas idir glasraí dearga go gorm go duilleog a shocrú go (3 ~ 6): 1. Maidir leis an bhfótagraf, cosúil leis an déine solais, ba chóir go dtaispeánfadh sé treocht chun méadú a dhéanamh ar an tréimhse fáis, ionas go mbeidh níos mó ama fótaisintéisí ag glasraí duilleacha le haghaidh fótaisintéise. Beidh dearadh forlíonadh éadrom torthaí agus glasraí níos casta. Chomh maith leis na dlíthe bunúsacha thuasluaite, ba cheart dúinn díriú ar shuíomh an fhóta-fhótair le linn na tréimhse bláthanna, agus caithfear glasraí a chur chun cinn agus a thorthú, ionas nach mbeidh siad ag cúlú.

Is fiú a lua gur chóir go mbeadh an chóireáil deiridh do shuíomhanna timpeallachta solais san áireamh san fhoirmle solais. Mar shampla, is féidir le forlíonadh solais leanúnach feabhas mór a chur ar thoradh agus ar cháilíocht na síológa glasraí duilleacha hidreafónacha, nó úsáid a bhaint as cóireáil UV chun sprouts agus glasraí duilleacha (go háirithe duilleoga corcra agus leitís duille dearg) a fheabhsú go mór.

Chomh maith le forlíonadh solais a bharrfheabhsú do bharra roghnaithe, tá córas rialaithe foinse solais roinnt monarchana plandaí solais saorga forbartha go tapa le blianta beaga anuas. Is iondúil go mbíonn an córas rialaithe seo bunaithe ar struchtúr B/S. Déantar rialú cianda agus rialú uathoibríoch ar fhachtóirí comhshaoil ​​amhail teocht, 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 seo de chóras solais forlíontach cliste faoi stiúir daingneán éadrom a fhás mar fhoinse solais fhorlíontach, in éineacht le córas rialaithe cliste iargúlta, is féidir le riachtanais soilsiú tonnfhad plandaí a chomhlíonadh, go háirithe oiriúnach do thimpeallacht saothraithe plandaí atá faoi rialú éadrom, agus is féidir leis freastal go maith ar éileamh an mhargaidh .

Nótaí Críochnaitheach
Meastar gur bealach tábhachtach iad monarchana plandaí chun fadhbanna domhanda, daonra agus comhshaoil ​​a réiteach sa 21ú haois, agus bealach tábhachtach chun féin-leordhóthanacht bia a bhaint amach i dtionscadail ardteicneolaíochta amach anseo. Mar chineál nua de mhodh táirgthe talmhaíochta, tá monarchana plandaí fós sa chéim foghlama agus fáis, agus tá gá le níos mó airde agus taighde. Déanann an t -alt seo cur síos ar thréithe agus ar bhuntáistí na modhanna soilsithe forlíontacha coitianta i monarchana plandaí, agus tugtar isteach smaointe dearaidh tipiciúla córais soilsithe forlíontacha barr. Níl sé deacair teacht air trí chomparáid, chun déileáil leis an solas íseal de bharr drochaimsire amhail scamallach leanúnach agus féar agus chun táirgeadh ard agus cobhsaí barra saoráide a chinntiú, tá trealamh foinse solais LED ag teacht le forbairt reatha Treochtaí.

Ba chóir go ndíreodh treo forbartha na monarchana plandaí amach anseo ar bhraiteoirí nua ardchruinnithe, ar chostas íseal, ar chórais fheiste soilsithe speictrim inchoigeartaithe go cianda agus ar chórais rialaithe saineolaithe. Ag an am céanna, leanfaidh na monarchana plandaí amach anseo ag forbairt i dtreo costais íseal, cliste agus féin-oiriúnaitheach. Soláthraíonn úsáid agus tóir na bhfoinsí solais faoi stiúir ráthaíocht le haghaidh rialú comhshaoil ​​ard-bheachtais ar mhonarchana plandaí. Próiseas casta is ea rialachán an chomhshaoil ​​solais LED a bhaineann le rialáil chuimsitheach ar cháilíocht solais, déine solais, agus fótagraf. Ní mór do shaineolaithe agus do scoláirí ábhartha taighde domhain a dhéanamh, ag cur soilsiú forlíontach LED chun cinn i monarchana plandaí solais saorga.