Otè: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, elatriye. Sous Medya: Teknoloji Jeni Agrikòl (ortikilti sèr)

Faktori plant lan konbine endistri modèn, byoteknoloji, idwoponik eleman nitritif ak teknoloji enfòmasyon pou aplike yon kontwòl presizyon faktè anviwònman yo nan etablisman an. Li konplètman fèmen, li pa mande anpil pou anviwònman an, li diminye peryòd rekòt plant yo, li ekonomize dlo ak angrè, epi avèk avantaj pwodiksyon san pestisid ak pa gen dechè, efikasite itilizasyon tè inite a se 40 a 108 fwa pi wo pase pwodiksyon nan jaden ouvè. Pami yo, sous limyè atifisyèl entelijan an ak règleman anviwònman limyè li jwe yon wòl desizif nan efikasite pwodiksyon li.

Kòm yon faktè anviwònman fizik enpòtan, limyè jwe yon wòl kle nan reglemante kwasans plant yo ak metabolis materyèl. "Youn nan karakteristik prensipal faktori plant yo se sous limyè atifisyèl konplè a ak realizasyon règleman entelijan anviwònman limyè a" vin tounen yon konsansis jeneral nan endistri a.

Bezwen plant yo pou limyè

Limyè se sèl sous enèji pou fotosentèz plant yo. Entansite limyè, kalite limyè (spectre) ak chanjman peryodik limyè yo gen yon gwo enpak sou kwasans ak devlopman rekòt yo, pami yo entansite limyè a gen pi gwo enpak sou fotosentèz plant yo.

■ Entansite limyè

Entansite limyè a ka chanje mòfoloji rekòt yo, tankou flè, longè internod, epesè tij, ak gwosè ak epesè fèy yo. Bezwen plant yo an tèm de entansite limyè kapab divize an plant ki renmen limyè, plant ki renmen limyè mwayen, ak plant ki tolere limyè ki ba. Legim yo se sitou plant ki renmen limyè, epi pwen konpansasyon limyè yo ak pwen saturation limyè yo relativman wo. Nan faktori plant limyè atifisyèl yo, bezwen enpòtan rekòt yo an tèm de entansite limyè se yon baz enpòtan pou chwazi sous limyè atifisyèl. Konprann bezwen limyè diferan plant yo enpòtan pou konsepsyon sous limyè atifisyèl, Li trè nesesè pou amelyore pèfòmans pwodiksyon sistèm nan.

■ Kalite limyè

Kalite limyè a (distribisyon espektral) gen yon enfliyans enpòtan tou sou fotosentèz ak mòfojènèz plant yo (Figi 1). Limyè fè pati radyasyon, epi radyasyon se yon ond elektwomayetik. Ond elektwomayetik yo gen karakteristik ond ak karakteristik kwantik (patikil). Kwantik limyè a rele foton nan domèn ortikilti a. Radyasyon ki gen yon longèdonn ant 300 ak 800nm ​​rele radyasyon fizyolojikman aktif plant yo; epi radyasyon ki gen yon longèdonn ant 400 ak 700nm rele radyasyon fotosentetikman aktif (PAR) plant yo.

Klowofil ak karotèn yo se de pigman ki pi enpòtan nan fotosentèz plant yo. Figi 2 montre spectre absòpsyon espektral chak pigman fotosentetik, kote spectre absòpsyon klowofil la konsantre nan bann wouj ak ble yo. Sistèm ekleraj la baze sou bezwen espektral rekòt yo pou konplete limyè atifisyèlman, pou ankouraje fotosentèz plant yo.

■ fotoperyòd
Relasyon ki genyen ant fotosentèz ak fotomorfojènèz plant yo ak dire jounen an (oswa tan fotoperyòd) rele fotoperyòd plant yo. Fotoperyòd la gen yon relasyon sere avèk kantite èdtan limyè, ki refere a tan rekòt la resevwa limyè. Diferan rekòt bezwen yon sèten kantite èdtan limyè pou konplete fotoperyòd la pou yo ka fleri epi donnen. Selon diferan fotoperyòd yo, yo ka divize yo an rekòt ki gen jounen long, tankou chou, elatriye, ki bezwen plis pase 12-14 èdtan limyè nan yon sèten etap kwasans yo; rekòt ki gen jounen kout, tankou zonyon, soya, elatriye, bezwen mwens pase 12-14 èdtan ekleraj; rekòt ki gen solèy mwayen, tankou konkonm, tomat, piman, elatriye, ka fleri epi donnen anba limyè solèy ki pi long oswa ki pi kout.
Pami twa eleman anviwònman an, entansite limyè a se yon baz enpòtan pou chwazi sous limyè atifisyèl. Kounye a, gen plizyè fason pou eksprime entansite limyè, sitou twa sa yo.
(1) Ekleraj refere a dansite sifas flux lumineux (flux lumineux pa inite sifas) ki resevwa sou plan eklere a, an lux (lx).

(2) Radyasyon fotosentetik aktif, PAR, Inite: W/m².

(3) Dansite flux foton fotosentetikman efikas PPFD oubyen PPF a se kantite radyasyon fotosentetikman efikas ki rive oubyen ki travèse inite tan ak inite sifas, inite: μmol/(m²·s). Sitou refere a entansite limyè 400~700nm ki dirèkteman gen rapò ak fotosentèz. Li se tou endikatè entansite limyè ki pi souvan itilize nan domèn pwodiksyon plant.

Analiz sous limyè nan yon sistèm limyè siplemantè tipik
Sipleman limyè atifisyèl la se pou ogmante entansite limyè a nan zòn sib la oswa pou pwolonje tan limyè a lè w enstale yon sistèm limyè siplemantè pou satisfè bezwen limyè plant yo. Anjeneral, sistèm limyè siplemantè a gen ladan l ekipman limyè siplemantè, sikui ak sistèm kontwòl li. Sous limyè siplemantè yo sitou gen ladan plizyè kalite komen tankou lanp enkandesan, lanp fliyoresan, lanp alid metalik, lanp sodyòm presyon wo ak LED. Akòz efikasite elektrik ak optik ki ba nan lanp enkandesan yo, efikasite enèji fotosentetik ki ba ak lòt enpèfeksyon, mache a te elimine yo, kidonk atik sa a pa fè yon analiz detaye.

■ Lanp fliyoresan
Lanp fliyoresan yo fè pati kalite lanp egzeyat gaz presyon ba. Tib an vè a plen ak vapè mèki oswa gaz inaktif, epi miray enteryè tib la kouvri ak poud fliyoresan. Koulè limyè a varye selon materyèl fliyoresan ki kouvri tib la. Lanp fliyoresan yo gen bon pèfòmans espektral, gwo efikasite lumineux, ti puisans, pi long lavi (12000h) konpare ak lanp enkandesan, epi pri relativman ba. Paske lanp fliyoresan an li menm emèt mwens chalè, li ka pre plant yo pou ekleraj epi li apwopriye pou kiltivasyon twa dimansyon. Sepandan, layout espektral lanp fliyoresan an pa rezonab. Metòd ki pi komen nan mond lan se ajoute reflektè pou maksimize konpozan sous limyè efikas rekòt yo nan zòn kiltivasyon an. Konpayi adv-agri Japonè a te devlope tou yon nouvo kalite sous limyè siplemantè HEFL. HEFL aktyèlman fè pati kategori lanp fliyoresan yo. Li se tèm jeneral pou lanp fliyoresan katod frèt (CCFL) ak lanp fliyoresan elektwòd ekstèn (EEFL), epi li se yon lanp fliyoresan elektwòd melanje. Tib HEFL la trè mens, ak yon dyamèt sèlman anviwon 4mm, epi longè li ka ajiste soti nan 450mm rive nan 1200mm selon bezwen kiltivasyon an. Li se yon vèsyon amelyore nan lanp fliyoresan konvansyonèl la.

■ Lanp metal alid
Lanp alid metalik la se yon lanp dechaj gwo entansite ki ka eksite diferan eleman pou pwodui diferan longèdonn lè yo ajoute divès alid metalik (bromi eten, iyodid sodyòm, elatriye) nan tib dechaj la sou baz yon lanp mèki presyon wo. Lanp alojèn yo gen gwo efikasite lumineux, gwo puisans, bon koulè limyè, lavi ki long, ak yon spectre laj. Sepandan, paske efikasite lumineux la pi ba pase lanp sodyòm presyon wo, epi lavi a pi kout pase lanp sodyòm presyon wo, kounye a li sèlman itilize nan kèk faktori plant.

■ Lanp sodyòm presyon wo
Lanp sodyòm presyon wo yo fè pati kalite lanp egzeyat gaz presyon wo yo. Lanp sodyòm presyon wo a se yon lanp ki gen gwo efikasite kote yo mete vapè sodyòm presyon wo nan tib egzeyat la, epi yo ajoute yon ti kantite ksenon (Xe) ak alojèn metal mèki. Piske lanp sodyòm presyon wo yo gen yon gwo efikasite konvèsyon elektwo-optik ak pi ba pri fabrikasyon, lanp sodyòm presyon wo yo kounye a se pi lajman itilize nan aplikasyon limyè siplemantè nan enstalasyon agrikòl yo. Sepandan, akòz enpèfeksyon efikasite fotosentetik ki ba nan spectre yo, yo gen enpèfeksyon efikasite enèji ki ba. Nan lòt men an, konpozan spectre ki emèt pa lanp sodyòm presyon wo yo sitou konsantre nan bann limyè jòn-zoranj lan, ki manke spectre wouj ak ble ki nesesè pou kwasans plant yo.

■ Dyòd ki emèt limyè
Kòm yon nouvo jenerasyon sous limyè, dyòd ki emèt limyè (LED) yo gen anpil avantaj tankou pi gwo efikasite konvèsyon elektwo-optik, spectre reglabl, ak gwo efikasite fotosentèz. LED ka emèt limyè monokromatik ki nesesè pou kwasans plant yo. Konpare ak lanp fliyoresan òdinè ak lòt sous limyè siplemantè, LED gen avantaj ekonomize enèji, pwoteksyon anviwònman, lavi ki long, limyè monokromatik, sous limyè frèt, elatriye. Avèk amelyorasyon plis efikasite elektwo-optik LED yo ak rediksyon depans ki koze pa efè echèl la, sistèm ekleraj kwasans LED yo pral vin ekipman prensipal pou konplete limyè nan enstalasyon agrikòl yo. Kòm rezilta, limyè kwasans LED yo te aplike nan plis pase 99.9% faktori plant yo.

Atravè konparezon, nou ka konprann byen klè karakteristik diferan sous limyè siplemantè yo, jan yo montre nan Tablo 1.

Aparèy ekleraj mobil
Entansite limyè a gen yon relasyon sere avèk kwasans rekòt yo. Kiltivasyon twa dimansyon souvan itilize nan faktori plant yo. Sepandan, akòz limitasyon estrikti etajè kiltivasyon yo, distribisyon inegal limyè ak tanperati ant etajè yo ap afekte sede rekòt yo epi peryòd rekòt la p ap senkronize. Yon konpayi nan Beijing te devlope avèk siksè yon aparèy siplemantè limyè leve manyèl (aparèy ekleraj HPS ak aparèy ekleraj kwasans LED) an 2010. Prensip la se Thorne arbr kondwi a ak bobinè ki fiks sou li a lè w souke manch lan pou Thorne ti bobin fim nan pou reyalize objektif pou retire ak dewoule kòd fil la. Kòd fil limyè kwasans lan konekte ak wou bobin asansè a atravè plizyè seri wou ranvèse, pou reyalize efè ajisteman wotè limyè kwasans lan. An 2017, konpayi ki mansyone pi wo a te desine epi devlope yon nouvo aparèy siplemantè limyè mobil, ki ka otomatikman ajiste wotè sipleman limyè a an tan reyèl selon bezwen kwasans rekòt yo. Aparèy ajisteman an kounye a enstale sou etajè kiltivasyon twa dimansyon ki gen 3 kouch sous limyè a. Kouch anwo aparèy la se nivo ki gen pi bon kondisyon limyè a, kidonk li ekipe ak lanp sodyòm presyon wo; kouch mitan an ak kouch anba a ekipe ak limyè kwasans LED ak yon sistèm ajisteman leve. Li ka otomatikman ajiste wotè limyè kwasans lan pou bay yon anviwònman ekleraj apwopriye pou rekòt yo.

Konpare ak aparèy siplemantè limyè mobil ki fèt pou kiltivasyon twa dimansyon, Peyi Ba yo te devlope yon aparèy siplemantè limyè kwasans LED ki ka deplase orizontalman. Pou evite enfliyans lonbray limyè kwasans lan sou kwasans plant yo nan solèy la, sistèm limyè kwasans lan ka pouse sou tou de bò sipò a atravè glisad teleskopik la nan direksyon orizontal la, pou solèy la ka iradyasyon konplè sou plant yo; nan jou twoub ak lapli san limyè solèy, pouse sistèm limyè kwasans lan nan mitan sipò a pou limyè sistèm limyè kwasans lan ranpli plant yo respire; deplase sistèm limyè kwasans lan orizontalman atravè glisad sou sipò a, evite demonte ak retire souvan sistèm limyè kwasans lan, epi diminye entansite travay anplwaye yo, kidonk amelyore efikasite travay la efektivman.

Lide konsepsyon pou yon sistèm limyè tipik pou grandi
Li pa difisil pou wè nan konsepsyon aparèy siplemantè ekleraj mobil lan ke konsepsyon sistèm ekleraj siplemantè faktori plant lan anjeneral pran entansite limyè, kalite limyè ak paramèt fotoperyòd diferan peryòd kwasans rekòt kòm kontni prensipal konsepsyon an, li konte sou sistèm kontwòl entelijan an pou aplike, pou reyalize objektif final ekonomize enèji ak gwo sede.

Kounye a, konsepsyon ak konstriksyon limyè siplemantè pou legim fèy yo te vin pi matirite piti piti. Pa egzanp, legim fèy yo ka divize an kat etap: etap plantules, etap kwasans mitan, etap kwasans an reta, ak etap fen; legim fwi yo ka divize an etap plantules, etap kwasans vejetatif, etap flè, ak etap rekòt. Apati atribi entansite limyè siplemantè a, entansite limyè nan etap plantules la ta dwe yon ti kras pi ba, a 60 ~ 200 μmol/(m²·s), epi answit ogmante piti piti. Legim fèy yo ka rive jiska 100 ~ 200 μmol/(m²·s), epi legim fwi yo ka rive nan 300 ~ 500 μmol/(m²·s) pou asire bezwen entansite limyè fotosentèz plant yo nan chak peryòd kwasans epi satisfè bezwen gwo sede; An tèm de kalite limyè, rapò wouj ak ble trè enpòtan. Pou ogmante kalite plantules yo epi anpeche kwasans twòp nan etap plantules la, rapò wouj ak ble a jeneralman fikse nan yon nivo ki ba [(1 ~ 2): 1], epi answit redwi li piti piti pou satisfè bezwen mòfoloji limyè plant lan. Rapò wouj ak ble ak legim fèy yo ka fikse nan (3 ~ 6): 1. Pou fotoperyòd la, menm jan ak entansite limyè a, li ta dwe montre yon tandans ogmante ak pwolonjman peryòd kwasans lan, pou legim fèy yo gen plis tan fotosentèz pou fotosentèz. Konsepsyon sipleman limyè fwi ak legim yo pral pi konplike. Anplis lwa debaz ki mansyone pi wo yo, nou ta dwe konsantre sou fiksasyon fotoperyòd la pandan peryòd flè a, epi nou dwe ankouraje flè ak fruktifikasyon legim yo, pou yo pa fè kont ou.

Li enpòtan pou mansyone ke fòmil limyè a ta dwe gen ladan tretman final pou anviwònman limyè a. Pa egzanp, sipleman limyè kontinyèl ka amelyore anpil sede ak kalite plantules legim fèy idwoponik yo, oubyen itilize tretman UV pou amelyore kalite nitrisyonèl jèrm ak legim fèy (sitou fèy mov ak leti wouj).

Anplis optimize sipleman limyè pou rekòt yo chwazi, sistèm kontwòl sous limyè kèk faktori plant limyè atifisyèl yo te devlope rapidman tou nan dènye ane yo. Sistèm kontwòl sa a jeneralman baze sou estrikti B/S la. Kontwòl a distans ak kontwòl otomatik faktè anviwònman tankou tanperati, imidite, limyè, ak konsantrasyon CO2 pandan kwasans rekòt yo reyalize atravè WIFI, epi an menm tan, yo reyalize yon metòd pwodiksyon ki pa limite pa kondisyon ekstèn yo. Kalite sistèm limyè siplemantè entelijan sa a itilize aparèy limyè kwasans LED kòm sous limyè siplemantè, konbine avèk yon sistèm kontwòl entelijan a distans, ka satisfè bezwen ekleraj longèdonn plant yo, li patikilyèman apwopriye pou anviwònman kiltivasyon plant kontwole pa limyè, epi li ka byen satisfè demann mache a.

Remak konklizyon
Yo konsidere faktori plant yo kòm yon mwayen enpòtan pou rezoud pwoblèm resous mondyal yo, popilasyon an ak pwoblèm anviwònman an nan 21yèm syèk la, epi yon mwayen enpòtan pou reyalize otosifizans alimantè nan pwojè gwo teknoloji nan lavni. Kòm yon nouvo kalite metòd pwodiksyon agrikòl, faktori plant yo toujou nan etap aprantisaj ak kwasans, epi yo bezwen plis atansyon ak rechèch. Atik sa a dekri karakteristik ak avantaj metòd ekleraj siplemantè komen nan faktori plant yo, epi li prezante lide konsepsyon sistèm ekleraj siplemantè rekòt tipik yo. Li pa difisil pou jwenn atravè konparezon, pou fè fas ak limyè ki ba ki koze pa move tan tankou nyaj kontinyèl ak bwouya epi pou asire pwodiksyon rekòt etablisman ki wo ak ki estab, ekipman sous limyè LED Grow pi an konfòmite ak tandans devlopman aktyèl yo.

Direksyon devlopman nan lavni faktori plant yo ta dwe konsantre sou nouvo detèktè ki gen gwo presizyon ak pri ki ba, sistèm aparèy ekleraj spectre reglabl ki ka kontwole a distans, ak sistèm kontwòl ekspè. An menm tan, faktori plant nan lavni yo ap kontinye devlope nan direksyon pou pri ki ba, entelijan, ak oto-adaptasyon. Itilizasyon ak popilarizasyon sous limyè kwasans LED yo bay garanti pou kontwòl anviwònman ki gen gwo presizyon nan faktori plant yo. Règleman anviwònman limyè LED se yon pwosesis konplèks ki enplike règleman konplè sou kalite limyè, entansite limyè, ak fotoperyòd. Ekspè ak entelektyèl ki enpòtan yo bezwen fè rechèch apwofondi, pou ankouraje ekleraj siplemantè LED nan faktori plant ki gen limyè atifisyèl.