Com optimitzar la combinació de llums d'aquari i creixement de plantes en hivernacles, hidroponia o micropaisatges (on es combinen l'aigua i les plantes) Quins són els punts clau, com ara la relació de llum vermella/blava i el temps d'il·luminació?

一, La idea principal darrere de la regulació espectral: com funcionen junts la llum vermella i blava
1. Els papers biològics de la llum vermella (630–680 nm)
La llum vermella és una part important de l'espectre que ajuda les plantes a créixer, florir i fer fruits. Els estudis indiquen que la llum vermella pot estimular el pigment fotosensible B (phyB), que governa el canvi de les plantes del creixement vegetatiu al reproductiu. En les proves de tomàquet hidropònic, els espectres amb llum vermella que representen més del 70% poden augmentar molt el rendiment de fruita. Tanmateix, cal afegir llum blava per mantenir la forma de la planta. La llum vermella també pot ajudar a créixer les arrels. A les plantes de cansalada d'aigua, la llum vermella fa que les puntes de les arrels produeixin més citoquinines, la qual cosa augmenta la biomassa de les arrels en més d'un 30%.
2. La llum blava (430–470 nm) està regulada de moltes maneres.
La llum blava és molt important per a com les plantes creixen i canvien de forma. En activar la fototropina i el criptocrom, controla el creixement de les fulles, l'obertura dels estomes i el gruix de la tija. En les verdures de fulla hidropònica com l'enciam, els espectres amb un 40% a un 50% de llum blava poden fer que les fulles siguin un 15% més gruixudes i el contingut de clorofil·la un 22% més gran. La llum blava també pot impedir que les plantes creixin massa. En l'experiment hidropònic de maduixes, l'alçada de la planta va baixar un 28% quan la quantitat de llum blava va arribar al 35%. Al mateix temps, la quantitat de sucre soluble a la fruita va augmentar un 18%.
3. La proporció de llum vermella-blava canvia amb el temps
Les plantes han de canviar la quantitat de llum vermella i blava que reben durant el seu cicle de creixement:
La millor proporció de llum vermella a blava per a l'etapa de creixement nutricional és de 5:1 a 7:1. Això ajuda a que les fulles es desenvolupin i la zona fotosintètica creixi. Amb una proporció de llum vermella-blava de 6:1, l'enciam hidropònic, per exemple, tenia un pes fresc per planta un 41% més gran que el control d'espectre complet.
Per fomentar la diferenciació dels brots florals i l'expansió del fruit durant el període de floració i fructificació, canvieu la proporció a 3:1 a 4:1. En l'experiment del cogombre hidropònic, aquesta proporció va fer augmentar un 25% el nombre de flors femenines i un 19% el pes d'un sol fruit.
Etapa de creixement de l'arrel: l'exposició a curt termini-a una llum vermella intensa (8:1) la irradiació de pols pot estimular la síntesi de citoquinines a les cèl·lules arrels; tanmateix, l'addició de llum blava és necessària per inhibir un desenvolupament excessiu.
2, Regulació precisa de la durada de la llum: interacció entre el fotoperíode i el ritme circadià.
1. El fotoperíode controla els cicles de les plantes.
Les plantes utilitzen pigments fotosensibles i criptocroms per saber quant de temps són el dia i la nit, i els utilitzen per controlar quan s'activen els gens de floració. els cultius diversos tenen necessitats força diverses pel que fa al fotoperíode.
Les plantes que necessiten molta llum, com els espinacs i el blat, necessiten de 14 a 18 hores de llum al dia. En els sistemes hidropònics, la programació LED es pot utilitzar per crear llum addicional segmentada. Per exemple, adoptar un cicle de 16 hores de llum i 8 hores de foscor als hivernacles d'hivern pot augmentar la producció d'espinacs en un 35%.
Les plantes que floreixen a l'hivern, inclosos els crisantems i la soja, hauríeu de mantenir la llum diària a menys de 12 hores. La il·luminació de l'aquari pot utilitzar un temporitzador per imitar el cicle de la llum natural. Els estudis han revelat que el tractament breu d'un dia pot fer que els crisantems floreixin de 10 a 15 dies abans.
A les plantes neutres, com els tomàquets i els pebrots, no els importa la durada del dia, però necessiten de 12 a 14 hores de llum cada dia per prosperar al màxim.
2. Funcionament corporal durant el temps fosc
Les plantes no només s'asseuen i esperen durant el període fosc; és un moment molt important perquè respiren, mouen midó i produeixin hormones. Si el període fosc és inferior a 6 hores en sistemes hidropònics, pot provocar:
L'acumulació de productes fotosintètics es retarda i el contingut de midó a les fulles disminueix un 40%; L'augment de la síntesi d'etilè condueix a la senescència prematura de les fulles; La vitalitat del sistema radicular es redueix i l'eficiència d'absorció disminueix un 25%.
3, ús d'enginyeria de llums d'aquari: passar del laboratori a la fàbrica a través dels avenços tecnològics
1. Tecnologia per personalitzar espectres
Les llums LED d'aquari d'avui poden controlar una sola banda amb molta precisió. Per exemple:
Tecnologia de làmpades de corall de mar profund: en canviar entre la llum blava de 450 nm i la llum vermella de 660 nm, que imita les condicions de llum a l'oceà, la taxa de desenvolupament de les plàntules de manglar hidropònics augmenta un 60%.
Tecnologia per a la simulació d'espectre complet: quan combineu un espectre continu de 380-780 nm amb llum vermella llunyana (730 nm), la quantitat de flavonoides a les plantes medicinals hidropòniques (com el lotus) augmenta tres vegades.
2. Optimitzar el patró de com es propaga la llum
Per solucionar les variacions de profunditat dels sistemes hidropònics, cal canviar els accessoris d'il·luminació.
Hidroponia superficial (menys de 30 cm): utilitza una matriu de LED d'alta-densitat amb una taxa d'atenuació de la intensitat de la llum que es manté dins del 15 %;
Cultiu en aigües profundes (més de 50 cm): S'ha afegit una banda auxiliar de penetració de llum verda de 520 nm que accelera la fotosíntesi en un 22% en situacions d'aigües profundes;
Ús de micropaisatges: utilitzant la tecnologia de direcció de la llum de fibra òptica, les fonts de llum puntuals es poden estendre uniformement a les fonts de llum superficials, la qual cosa evita les cremades locals.
3. Trobar un equilibri entre el cost i l'eficiència energètica
Les làmpades LED d'aquari utilitzen un 60 % menys d'energia que les làmpades de sodi d'alta pressió-normals, segons dades del sector. Tanmateix, cal tenir en compte els següents factors econòmics:
Les verdures de fulla necessiten 200-300 μ mol/m²/s de densitat de flux de fotons fotosintètics (PPFD), mentre que les verdures de fruita necessiten 400-600 μ mol/m²/s.
Consum elèctric mitjà diari: es manté entre 0,8 i 1,2 kWh per metre quadrat de superfície de cultiu;
Quant dura la làmpada: els xips LED de bona qualitat poden durar fins a 50.000 hores, la qual cosa redueix les despeses de manteniment en un 75% anual.
4, Un exemple d'un cas típic: els llums de l'aquari impulsen les actualitzacions industrials
1. Pràctica de granja vertical nòrdica
Plantagon, una empresa sueca, té un sistema de control d'espectre dinàmic:
Matí (6:00-9:00): irradiació de pols de llum blava alta (450 nm) per aturar l'allargament;
Durant el dia (9:00–15:00): un espectre continu de llum vermella i blava en una proporció de 6:1, que maximitza l'eficiència fotosintètica;
Al vespre (15:00–18:00): la llum vermella llunyana (730 nm) ajuda a moure el midó; Aquesta modalitat escurça el cicle de creixement de l'enciam a 28 dies i augmenta la producció per unitat de superfície en 8 vegades en comparació amb les granges típiques.
2. Projecte de restauració dels esculls de corall del sud-est asiàtic El projecte Langkawi de Malàisia utilitza tecnologia de làmpades d'aquari per reconstruir ecosistemes de corall:
Durant el dia, canviar entre la llum blava de 420 nm i la llum vermella de 660 nm ajuda a les algues simbiòtiques del corall (Zooxanthellae) a fer la fotosíntesi;
A la nit, un pols de llum groga de 590 nm fa que s'encenguin els gens de calcificació del corall;
La cobertura de corall va passar del 12% al 47% després de tres anys d'ús, i el nombre d'espècies de peixos es va triplicar.