一, יסודות הפוטוביולוגיה: מה צריכים צמחים וכיצד להתאים את הספקטרום שלהם
כלורופיל הוא מה שצמחים משתמשים בו כדי לספוג אורכי גל מסוימים של אור. הרצועות העיקריות הן אור אדום (600-700 ננומטר) ואור כחול (400-500 ננומטר). אור אדום שולט בייצור הורמוני הפריחה על ידי שימוש בפיגמנטים רגישים לאור. זה עוזר לפירות לאגור יותר סוכר. האור הכחול, לעומת זאת, מפסיק את התארכות נובעת ומאיץ את ייצור הכלורופיל באמצעות קריפטוכרום. ניסויים מגלים שכאשר היחס בין אור אדום לכחול הוא 4:1, כמות החומר היבש בחסה עולה ב-30% בהשוואה לצבע אחד בלבד, וכמות הכלורופיל עולה ב-22%.
אבל הדרך שבה נורות LED רגילות מיוצרות מבוססת על מה שנוח לאנשים לראות, ובדרך כלל יש להן הרבה אור ירוק (500–600 ננומטר) שלא עוזר לצמחים. לדוגמה, LED לבן יוצר ספקטרום שלם על ידי אבקת פלורסנט צהובה מלהיבה עם שבב אור כחול. עם זאת, כמות האור האדום היא פחות מ-20%, שזה הרבה פחות מ-40% עד 60% הדרושים לצמחים לשגשג. חוסר האיזון הספקטרלי הזה הופך את הצמחים לפחות יעילים בפוטוסינתזה, ושימוש בו במשך זמן רב עלול ליצור בעיות כולל עלים מצהיבים ומערכות שורשים חלשות.
2, הבדלים בטכנולוגיה: השוואה בסיסית של נורות לד רגילות ואורות גידול צמחים
1. היכולת לשנות את הספקטרום
מנורות מקצועיות לגידול צמחים מקבלים בקרת ספקטרום עדינה על ידי שימוש במספר שבבים יחד:
שילוב אור כחול אדום: במהלך תקופת הצמיחה התזונתית, יחס של 3:1 מופעל כדי לעזור לעלים להתרחב, ובמהלך תקופת הגדילה של הרבייה, אור אדום רחוק (730 ננומטר) מוגבר ל-15% כדי להתחיל לפרוח.
עיצוב לכל הספקטרום: הדמיית פס השמש (400–720 ננומטר), היפטר מקרני אולטרה סגול ואינפרא אדום והורד את הסיכוי לנזקי חום.
הספקטרום של נורות LED רגילות, לעומת זאת, מוגדר ולא ניתן לשינוי בהתבסס על מחזור הצמיחה של הצמחים. לדוגמה, השיא האדום של נורות LED לבנות של 5000K המשמשות לעתים קרובות בבתים הוא רק 620nm, וכמות האור הכחול גבוהה מדי (כ-35%). זה עלול לגרום לירקות עלים כמו חסה לגדול יותר מדי.
2. ניהול חום ושימוש מושכל באנרגיה
לטכנולוגיית LED יש מספר יתרונות, כגון תפוקת חום נמוכה ויעילות אור גדולה (בסביבות 200 lm/W). עם זאת, ישנם הבדלים באופן שבו נורות LED טיפוסיות ואורות גידול צמחים נפטרים מחום:
מנורת גידול צמחים: משתמשת במצע פיזור חום קרמי או במערכת קירור נוזל פעילה כדי לשמור על טמפרטורת השבב מתחת ל-60 מעלות, מה שמאריך את חייו ל-50,000 שעות;
נורות LED רגילות מעסיקות גופי קירור מאלומיניום, ואם אתה משתמש בהן במשך זמן רב בעוצמה גבוהה, טמפרטורת השבב יכולה לעלות מעל 80 מעלות, מה שמאיץ את ריקבון האור.
במבחן חווה אנכית בשנג'ן, לוח מנורות גידול הצמחים המקצועי היה קריר ב-15 מעלות מנורות LED רגילות לאחר 12 שעות של שימוש רצוף. גם שיעור הטרנספירציה של הצמחים עלה ב-18%.
3. בהירות ואחידות של האור
צמחים צריכים לגדול בצורה שתעמוד בקריטריונים של צפיפות שטף פוטון פוטוסינתטי (PPFD):
עבור ירקות עליים, הטווח הוא 200-400 מיקרומטר מול/מ"ר לשנייה. עבור צמחים פורחים ופרי, הטווח הוא 400-800 מיקרון מול/מ"ר לשנייה.
מכיוון שיש להם זווית פליטה מוגדרת (בדרך כלל 120 מעלות), יש להשתמש בנורות LED רגילות בשילובים שונים כדי לכסות את אזור השתילה. לדוגמה, כדי לקבל 200 מיקרומטר מול/מ"ר בשטח שתילה של 1 מטר מרובע, תצטרך להתקין 4 נורות LED רגילות של 10W. מצד שני, אור גידול צמחים מקצועי 60W בודד יכול לכסות 400 מיקרומטר מול/מ"ר באופן שווה.
3, תוצאות יישום-במציאות: נתונים מניסויים ומקרי מקרה
1. ניסוי עם אור נוסף לזמן קצר
בניסוי השוואתי של 30-ימים שנערך במרפסת הפונה צפונה (עוצמת אור < 5000 לוקס):
קבוצת אורות ה-LED הרגילים משתמשת בשלוש נורות LED לבנות 10W כדי להוסיף אור במשך שמונה שעות ביום. מספר עלי החסה עולה ב-12%, אך קוטר הגבעול צר ב-0.3 מ"מ מקבוצת האור הטבעי.
קבוצת מנורות גידול צמחים: מספר עלי החסה גדל ב-28%, קוטר הגבעול גדל ב-0.5 מ"מ, ותכולת ה-VC גדלה ב-15% בשימוש במנורת צמח אחת של 60W אור כחול אדום.
2. דוגמאות לשתילה לאורך תקופה ארוכה
אדם בשנחאי השתמש בנורות LED רגילות כדי לגדל עגבניות. לאחר שישה חודשים, הבעיות האלה קרו:
זמן פריחה מאוחר: פרחים יצאו 12 ימים מאוחר יותר מהקבוצה עם אור טבעי;
עיוות פירות: 30% מהפירות מראים סדקים;
עלות השימוש באנרגיה: חשבון החשמל החודשי גבוה ב-40% מזה של הקבוצה עם מנורת הצמח.
לאחר הסבה למנורות מקצועיות לגידול צמחים, יבול העגבניות עלה ב-25%, כמות הסוכר המסיס בפרי עלתה ב-18%, וצריכת האנרגיה ירדה ב-30%.
4, פתרון תעשייתי: אסטרטגיה לשיפור נורות LED רגילות
1. תוכנית לתוספי ספקטרל
אנשים שאין להם הרבה כסף יכולים להשתמש ב"נורות LED רגילות + לוחות תוספי אור אדום וכחול" ביחד:
תאורה בסיסית: השתמש באור LED לבן 5000K כדי להאיר את החלל שלך מדי יום;
הוספת מודול LED אדום 660nm במהלך שלב הפריחה ומתן לצמחים 4 שעות נוספות של אור ביום יכול להאיץ את תהליך הפריחה ב-15%.
2. שליטה בסביבת אור משתנה
שימוש בשקעים חכמים להגדרת זמן-שיתוף תאורה:
תקופת הצמיחה התזונתית: בין השעות 6:00-18:00, הדליקו את הלד הלבן. בין השעות 18:00-22:00 יש לעבור לנורת ה-LED הכחולה.
במהלך שלב הגידול הרבייה, הגבירו את ה-LED האדום הרחוק מ-22:00 עד 2:00 כדי לעזור לקצב הצירקדי של הצמחים.
3. מערכת הפועלת יחד עם מספר ספקטרום
ניתן להשתמש בו לצד דברים אחרים בקופסאות שתילה קטנות.
תאורה עליונה: לוח תאורת LED מלא- בספקטרום מלא של 40W (PPFD 300 מיקרומטר מול/מ"ר לשנייה); תאורת צד: פס LED אדום 10W (660nm) כדי להפוך את צבע הפרי לעז יותר.
שיטה זו העלתה את תפוקת התותים ב-40% בהשוואה ללד לבן בודד ושיפרה את תכולת סוכר הפירות ב-2 מעלות בריקס במבחן המרפסת הביתית.
