Réamhrá

Tá ról lárnach ag solas i bpróiseas fáis plandaí. Is é an leasachán is fearr é chun ionsú clóraifill plandaí agus ionsú cáilíochtaí fáis plandaí éagsúla amhail carotéin a chur chun cinn. Mar sin féin, is fachtóir cuimsitheach é an fachtóir cinntitheach a chinneann fás plandaí, ní hamháin a bhaineann le solas, ach atá doscartha ó chumraíocht uisce, ithreach agus leasacháin, coinníollacha timpeallachta fáis agus rialú teicniúil cuimsitheach freisin.

Le dhá nó trí bliana anuas, tá tuairiscí gan teorainn ann faoi chur i bhfeidhm na teicneolaíochta soilsithe leathsheoltóra maidir le monarchana plandaí tríthoiseacha nó fás plandaí. Ach tar éis iad a léamh go cúramach, bíonn mothú míshuaimhneach éigin ann i gcónaí. Go ginearálta, níl aon tuiscint cheart ann ar an ról ba chóir a bheith ag solas i bhfás plandaí.

Ar dtús, déanaimis tuigbheáil ar speictream na gréine, mar a thaispeántar i bhFíor 1. Is léir gur speictream leanúnach é speictream na gréine, ina bhfuil an speictream gorm agus glas níos láidre ná an speictream dearg, agus go bhfuil raon speictream an tsolais infheicthe idir 380 agus 780 nm. Tá fás orgánach sa nádúr bainteach le déine an speictrim. Mar shampla, fásann formhór na bplandaí sa cheantar in aice leis an meánchiorcal go han-tapa, agus ag an am céanna, tá méid a bhfáis sách mór. Ach ní bhíonn déine ard radaíochta na gréine i gcónaí níos fearr, agus tá leibhéal áirithe roghnaíochta ann maidir le fás ainmhithe agus plandaí.

Fíor 1, Saintréithe an speictrim gréine agus a speictrim solais infheicthe

Ar an dara dul síos, taispeántar i bhFíor 2 an dara léaráid speictrim de roinnt eilimintí ionsúcháin thábhachtacha i bhfás plandaí.

Fíor 2, Speictrim ionsúcháin roinnt aicsiní i bhfás plandaí

Is léir ó Fhíor 2 go bhfuil difríocht shuntasach idir speictrim ionsúcháin solais roinnt aicsiní tábhachtacha a mbíonn tionchar acu ar fhás plandaí. Dá bhrí sin, ní ábhar simplí é soilse fáis plandaí LED a chur i bhfeidhm, ach tá sé an-spriocdhírithe. Anseo, is gá coincheapa an dá ghné fhótaisintéiseacha fáis plandaí is tábhachtaí a thabhairt isteach.

• Clóraifill

Tá clóraifill ar cheann de na líocha is tábhachtaí a bhaineann le fótaisintéis. Tá sé i ngach orgánach ar féidir leis fótaisintéis a chruthú, lena n-áirítear plandaí glasa, algaí gorma-uaine prócarótacha (cianobacteria) agus algaí eocarótacha. Glacann clóraifill fuinneamh ón solas, a úsáidtear ansin chun dé-ocsaíd charbóin a thiontú ina charbaihiodráití.

Is é clóraifill a a ionsúnn solas dearg den chuid is mó, agus is é clóraifill b a ionsúnn solas gorm-corcra den chuid is mó, go príomha chun idirdhealú a dhéanamh idir plandaí scátha agus plandaí gréine. Tá cóimheas clóraifill b agus clóraifill a i bplandaí scátha beag, mar sin is féidir le plandaí scátha solas gorm a úsáid go láidir agus oiriúnú don fhás sa scáth. Tá clóraifill a gorm-uaine, agus tá clóraifill b buí-uaine. Tá dhá ionsú láidir de chlóraifill a agus clóraifill b ann, ceann sa réigiún dearg le tonnfhad 630-680 nm, agus an ceann eile sa réigiún gorm-corcra le tonnfhad 400-460 nm.

• Carotenoidí

Is téarma ginearálta iad carotenoidí do rang líocha nádúrtha tábhachtacha, a fhaightear go coitianta i líocha buí, oráiste-dearg nó dearg in ainmhithe, i bplandaí níos airde, i bhfungais agus in algaí. Go dtí seo, tá breis is 600 carotenoid nádúrtha aimsithe.

Clúdaíonn ionsú solais carotenoidí an raon OD303 ~ 505 nm, rud a sholáthraíonn dath an bhia agus a théann i bhfeidhm ar iontógáil bia an choirp. I algaí, plandaí agus miocrorgánaigh, clúdaítear a dhath le clóraifill agus ní féidir é a fheiceáil. I gcealla plandaí, ní hamháin go n-ionsúnn agus aistríonn na carotenoidí a tháirgtear fuinneamh chun cabhrú le fótaisintéis, ach tá feidhm acu freisin cealla a chosaint ó mhilleadh ag móilíní ocsaigine nasc aonleictreon spreagtha.

Roinnt míthuiscintí coincheapúla

Beag beann ar an éifeacht coigilte fuinnimh, roghnaíocht solais agus comhordú solais, tá buntáistí móra léirithe ag soilsiú leathsheoltóra. Mar sin féin, ó fhorbairt thapa an dá bhliain anuas, tá go leor míthuiscintí feicthe againn freisin i ndearadh agus i gcur i bhfeidhm solais, rud a léirítear go príomha sna gnéithe seo a leanas.

①Chomh fada agus a chuirtear na sceallóga dearga agus gorma de thonnfhad áirithe le chéile i gcóimheas áirithe, is féidir iad a úsáid i saothrú plandaí, mar shampla, is é an cóimheas dearg go gorm ná 4:1, 6:1, 9:1 agus mar sin de.

② Chomh fada agus is solas bán é, is féidir leis solas na gréine a athsholáthar, amhail an feadán solais bán trí phríomhúil a úsáidtear go forleathan sa tSeapáin, etc. Bíonn tionchar áirithe ag úsáid na speictrim seo ar fhás plandaí, ach níl an éifeacht chomh maith leis an bhfoinse solais a dhéantar le LED.

③ Chomh fada agus a shroicheann an PPFD (dlús sreabhadh chandamach solais), paraiméadar tábhachtach soilsithe, innéacs áirithe, mar shampla, má tá an PPFD níos mó ná 200 μmol·m-2·s-1. Mar sin féin, agus an táscaire seo á úsáid agat, ní mór duit aird a thabhairt ar cibé an planda scátha nó planda gréine é. Ní mór duit pointe sáithiúcháin cúitimh solais na bplandaí seo a fhiosrú nó a aimsiú, ar a dtugtar an pointe cúitimh solais freisin. I bhfeidhmchláir iarbhír, is minic a dhóitear nó a chreimtear síológa. Dá bhrí sin, ní mór dearadh an pharaiméadair seo a dhearadh de réir speiceas an phlanda, an chomhshaoil ​​​​fáis agus na gcoinníollacha.

Maidir leis an gcéad ghné, mar a tugadh isteach sa réamhrá, ba cheart go mbeadh an speictream atá riachtanach le haghaidh fáis plandaí ina speictream leanúnach le leithead dáilte áirithe. Is léir nach cuí foinse solais a úsáid atá déanta as dhá sceallóga tonnfhaid shonracha de dhearg agus gorm le speictream an-chúng (mar a thaispeántar i bhFíor 3(a)). I dturgnaimh, fuarthas amach go mbíonn claonadh ag plandaí a bheith buí, go mbíonn gais na nduilleog an-éadrom, agus go mbíonn gais na nduilleog an-tanaí.

I gcás feadáin fhluaraiseacha le trí phríomhdhath a úsáideadh go coitianta sna blianta roimhe seo, cé go ndéantar bán a shintéisiú, tá na speictrim dearga, glasa agus gorma scartha (mar a thaispeántar i bhFíor 3(b)), agus tá leithead an speictrim an-chúng. Tá déine speictreach an chuid leanúnaigh ina dhiaidh sin sách lag, agus tá an chumhacht fós sách mór i gcomparáid le soilse LED, 1.5 go 3 huaire an tomhaltas fuinnimh. Dá bhrí sin, níl an éifeacht úsáide chomh maith le soilse LED.

Fíor 3, Solas plandaí LED dearg agus gorm agus speictream solais fluaraiseacha trí phríomhdhath

Is é PPFD an dlús flosc chandamach solais, a thagraíonn don dlús flosc solais radaíochta éifeachtach solais i bhfótaisintéis, a léiríonn líon iomlán na gcandam solais a théann i bhfeidhm ar ghaiscí duille plandaí sa raon tonnfhaid 400 go 700 nm in aghaidh an aonaid ama agus an aonaid achar. Is é μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1) a aonad. Tagraíonn an radaíocht ghníomhach fótaisintéiseach (PAR) don radaíocht gréine iomlán le tonnfhad sa raon 400 go 700 nm. Is féidir é a chur in iúl trí chandam solais nó trí fhuinneamh radaíochta.

San am atá thart, ba é gile an déine solais a léiríodh leis an soilsitheoir, ach athraíonn speictream fáis na bplandaí mar gheall ar airde an daingneáin solais ón bplanda, an clúdach solais agus cibé an féidir leis an solas dul trí na duilleoga. Dá bhrí sin, níl sé cruinn par a úsáid mar tháscaire ar dhéine solais i staidéar na fótaisintéise.

Go ginearálta, is féidir an mheicníocht fótaisintéise a thionscnamh nuair a bhíonn PPFD an phlanda a bhfuil grá aige don ghrian níos mó ná 50 μmol·m-2·s-1, agus ní theastaíonn ach 20 μmol·m-2·s-1 ó PPFD an phlanda scáthaigh. Dá bhrí sin, agus soilse fáis LED á gceannach agat, is féidir leat líon na soilse fáis LED a roghnú bunaithe ar an luach tagartha seo agus ar an gcineál plandaí a chuireann tú. Mar shampla, má tá PPFD solais LED aonair 20 μmol·m-2·s-1, tá níos mó ná 3 bholgán plandaí LED ag teastáil chun plandaí a bhfuil grá acu don ghrian a fhás.

Roinnt réitigh dearaidh soilsiúcháin leathsheoltóra

Úsáidtear soilsiú leathsheoltóra le haghaidh fás nó plandáil plandaí, agus tá dhá mhodh tagartha bhunúsacha ann.

• Faoi láthair, tá an-tóir ar mhúnla plandála faoi dhíon sa tSín. Tá roinnt tréithe ag baint leis an tsamhail seo:

①Is é ról na soilse LED speictream iomlán soilsithe plandaí a sholáthar, agus tá sé de dhíth ar an gcóras soilsithe an fuinneamh soilsithe go léir a sholáthar, agus tá an costas táirgthe sách ard;
②Ní mór leanúnachas agus sláine an speictrim a chur san áireamh i ndearadh soilse fáis LED;
③Is gá am agus déine an tsoilsithe a rialú go héifeachtach, amhail ligean do na plandaí scíth a ligean ar feadh cúpla uair an chloig, mura leor déine an radaíochta nó má tá sí ró-láidir, srl.;
④Caithfidh an próiseas iomlán aithris a dhéanamh ar na coinníollacha a theastaíonn ón timpeallacht fáis is fearr iarbhír do phlandaí lasmuigh, amhail taise, teocht agus tiúchan CO2.

• Modh plandála lasmuigh le bunús maith plandála cheaptha teasa lasmuigh. Is iad seo a leanas tréithe an mhúnla seo:

①Is é ról soilse LED solas a fhorlíonadh. Ceann amháin ná déine an tsolais a fheabhsú sna ceantair ghorma agus dearga faoi sholas na gréine i rith an lae chun fótaisintéis plandaí a chur chun cinn, agus an ceann eile ná cúiteamh a dhéanamh nuair nach mbíonn solas na gréine ann san oíche chun ráta fáis plandaí a chur chun cinn.
②Ní mór don solas forlíontach céim fáis an phlanda a chur san áireamh, amhail an tréimhse síolóige nó an tréimhse bláthanna agus torthúla.

Dá bhrí sin, ba cheart go mbeadh dhá mhodh dearaidh bhunúsacha ag dearadh soilse fáis plandaí LED ar dtús, eadhon, soilsiú 24 uair an chloig (laistigh) agus soilsiú forlíonta fáis plandaí (lasmuigh). Maidir le saothrú plandaí faoi dhíon, ní mór trí ghné a chur san áireamh i ndearadh soilse fáis LED, mar a thaispeántar i bhFíor 4. Ní féidir na sceallóga a phacáistiú le trí phríomhdhath i gcóimheas áirithe.

Fíor 4, An smaoineamh dearaidh maidir le soilse borrtha plandaí LED faoi dhíon a úsáid le haghaidh soilsiú 24 uair an chloig

Mar shampla, i gcás speictrim i gcéim na naíolann, agus á bhreithniú go gcaithfidh sé fás fréamhacha agus gais a neartú, craobhacha na nduilleog a neartú, agus go n-úsáidtear an fhoinse solais laistigh, is féidir an speictream a dhearadh mar a thaispeántar i bhFíor 5.

Fíor 5, Struchtúir speictreacha atá oiriúnach do thréimhse naíolann faoi dhíon faoi stiúir

Maidir le dearadh an dara cineál solais fáis LED, tá sé dírithe go príomha ar réiteach dearaidh chun solas a fhorlíonadh chun plandáil a chur chun cinn ag bun cheaptha teasa lasmuigh. Taispeántar an smaoineamh dearaidh i bhFíor 6.

Fíor 6, Smaointe dearaidh maidir le soilse fáis lasmuigh 

Molann an t-údar go nglacfadh níos mó cuideachtaí plandála leis an dara rogha chun soilse LED a úsáid chun fás plandaí a chur chun cinn.

Ar an gcéad dul síos, tá blianta fada taithí agus réimse leathan taithí ag saothrú cheaptha teasa lasmuigh na Síne, sa deisceart agus sa tuaisceart araon. Tá bunús maith teicneolaíochta saothraithe cheaptha teasa aici agus soláthraíonn sí líon mór torthaí agus glasraí úra ar an margadh do chathracha máguaird. Go háirithe i réimse na hithreach agus an uisce agus na plandála leasacháin, tá torthaí taighde saibhir bainte amach.

Ar an dara dul síos, is féidir leis an gcineál seo réitigh solais fhorlíontaigh tomhaltas fuinnimh neamhriachtanach a laghdú go mór, agus ag an am céanna is féidir leis toradh torthaí agus glasraí a mhéadú go héifeachtach. Ina theannta sin, tá limistéar geografach fairsing na Síne an-áisiúil le haghaidh cur chun cinn.

Mar thaighde eolaíoch ar shoilsiú plandaí LED, soláthraíonn sé bonn turgnamhach níos leithne dó freisin. Is cineál solais fáis LED é Fíor 7 a d'fhorbair an fhoireann taighde seo, atá oiriúnach le haghaidh fás i dtithe gloine, agus taispeántar a speictream i bhFíor 8.

Fíor 7, Cineál solais fáis LED

Fíor 8, speictream de chineál solais fáis LED

De réir na smaointe dearaidh thuas, rinne an fhoireann taighde sraith turgnamh, agus tá na torthaí turgnamhacha an-suntasach. Mar shampla, i gcás solais fáis le linn naíolann, is lampa fluaraiseach le cumhacht 32 W agus timthriall naíolann 40 lá an lampa bunaidh a úsáideadh. Soláthraímid solas LED 12 W, a ghiorraíonn an timthriall síológ go 30 lá, a laghdaíonn tionchar teocht na lampaí sa cheardlann síológ go héifeachtach, agus a shábhálann tomhaltas cumhachta an oiriúntóra aer. Tá tiús, fad agus dath na síológ níos fearr ná an réiteach bunaidh um fhás síológ. Maidir le síológa glasraí coitianta, fuarthas conclúidí fíoraithe maithe freisin, atá achoimrithe sa tábla seo a leanas.

Ina measc, tá PPFD an ghrúpa solais fhorlíontaigh: 70-80 μmol·m-2·s-1, agus an cóimheas dearg-gorm: 0.6-0.7. Bhí raon luach PPFD lae an ghrúpa nádúrtha idir 40~800 μmol·m-2·s-1, agus bhí an cóimheas dearg go gorm idir 0.6~1.2. Is léir go bhfuil na táscairí thuas níos fearr ná táscairí síológa a fhástar go nádúrtha.

Conclúid

Tugann an t-alt seo isteach na forbairtí is déanaí i gcur i bhfeidhm soilse fáis LED i saothrú plandaí, agus tugann sé le fios roinnt míthuiscintí maidir le cur i bhfeidhm soilse fáis LED i saothrú plandaí. Ar deireadh, tugtar isteach na smaointe agus na scéimeanna teicniúla maidir le forbairt soilse fáis LED a úsáidtear le haghaidh saothrú plandaí. Ba chóir a thabhairt faoi deara go bhfuil roinnt fachtóirí ann freisin ar gá iad a chur san áireamh agus an solas á shuiteáil agus á úsáid, amhail an t-achar idir an solas agus an planda, raon radaíochta an lampa, agus conas an solas a chur i bhfeidhm le huisce gnáth, leasachán agus ithir.

Údar: Yi Wang et al. Foinse: CNKI