האם נורות לד רגילות עוזרות לצמיחת צמחים?

一, יסודות הפוטוביולוגיה: איך צמחים "רואים" אור LED
צמחים יכולים לראות אור בגלל ההשפעות המשולבות של מערכת הפיגמנטים הפוטוסינתטיים ופיגמנטים רגישים לאור. כלורופיל a/b סופג אור בצורה הטובה ביותר ב-660nm אדום וב-450nm כחול, בעוד קרוטנואידים עוזרים ב-480nm כחול. הסלקטיביות הספקטרלית הטבעית הזו מאפשרת לטכנולוגיית LED להשפיע על צמיחת הצמח על ידי שינוי זהיר של רכיבי הספקטרום.
הספקטרום של נורות LED רגילות (LED לבן) מיועד לראייה אנושית, אך עדיין יש לו אור כחול (450-470 ננומטר) ואור אדום (620-660 ננומטר) שצמחים צריכים כדי לבצע פוטוסינתזה. מחקרים מצביעים על כך שכ-18% עד 25% משטף הפוטונים הנפלטים מנורות LED לבנות נופל בספקטרום הקרינה הפוטוסינתטית היעילה לצמחים (400-700 ננומטר). אחוז זה נמוך מ-80% עד 90% של מנורות צמחים מקצועיות, אך הוא עדיין יכול לכסות את הצרכים המינימליים לאור נוסף. לדוגמה, כאשר יורד גשם או כאשר אין הרבה אור בפנים, נורות LED רגילות יכולות לשמור על הצמחים חשופים לאור במשך 14 עד 16 שעות ביום. זה מקצר את מחזור החיים של מזונות ירוקים כמו חסה ב-15% עד 20%.
2, תרחיש יישום: מגוון נורות LED טיפוסיות
1. לטווח קצר-יותר אור וצמחים עם עלים
עבור צמחים עם עלים, כגון jackfruit ו-chlorophytum comosum, ניתן להשתמש בנורות LED רגילות כמקורות אור לטווח קצר-. ניסויים הוכיחו כי הקרנת צמחים במשך 6 שעות ביום ממרחק של 30 ס"מ יכולה להעלות את תכולת הכלורופיל של העלים שלהם ב-12% עד 15%. אבל שימוש בו במשך זמן רב (יותר משלושה חודשים) עלול להפוך את הגבעולים לארוכים מדי, ותצטרך לקצץ אותם באופן קבוע.
2. גידול שתילים וצמחים עשבוניים
בעת הכנת צמחים עשבוניים כמו נבטים ועשבי תיבול במפעל, נורות LED רגילות וסרט מחזיר אור יכולים להשתמש ב-80% מאנרגיית האור. חווה משפחתית בשנג'ן השתמשה באור תקרה מסוג LED שונה (ערך PPFD של כ-120 מיקרומטר מול/מ"ר לשנייה), שהעלה את שיעור ההשתרשות של שתילי בזיליקום מ-65% באור טבעי ל-92%. אבל הקצב שבו גידולי הפירות (כמו עגבניות) צמחו רק ב-8%, שזה הרבה פחות מהעלייה של 35% שגרמה תאורת צמחים מקצועית.
3. תאורת חירום לאורך כל עונות השנה
בחורף ניתן להשתמש בנורות לד רגילות להדלקת חממות באזורי הצפון. בדיקות בבסיס ירקות במחוז הביי הראו שהוספת נורות לד רגילות למשך 4 שעות ביום, גם כשמזג ​​האוויר גרוע מאוד ויש פחות מ-4 שעות אור, יכולה לשמור על 78% מתפוקת המלפפון הרגילה. עם זאת, תכולת ויטמין C בפרי נמוכה ב-19% מזו של קבוצת התאורה המשלימה המקצועית.
3, בעיות טכניות: שלוש בעיות עיקריות עם נורות LED רגילות
1. חלקים ספקטרליים לא מאוזנים
אור ירוק (500-570 ננומטר) מהווה 40% עד 50% מנורות LED רגילות, אך הצמחים סופגים רק פחות מ-5% ממנו. ה"אור הלא יעיל" הזה לא רק הופך את אנרגיית האור לפחות שימושית, אלא הוא גם יכול להעלות את הטמפרטורה של העלים ב-2 עד 3 מעלות צלזיוס באמצעות השפעות תרמיות. כדי לתקן זאת, יש להגדיל את מרווח המנורות (עדיף 40 עד 50 ס"מ).
2. לא מספיק עוצמת אור
אורות צמחים מקצועיים יכולים להיות בעלי ערך PPFD של 600–1000 מיקרומול/מ"ר לשנייה, בעוד שנורות LED רגילות הן בעלות ערך PPFD של 80-150 מיקרומטר מול/מ"ר בלבד במרחק של 30 ס"מ. עבור גידולים הזקוקים להרבה אור כדי לשגשג (כמו פלפל צ'ילי), נורות LED רגילות צריכות להישאר דולקות יותר מ-12 שעות כדי לספק את אותו אפקט כמו אורות מקצועיים למשך 6 שעות. זה משתמש פי 2.3 יותר אנרגיה מאשר אורות מקצועיים.
3. אין ויסות דינמי
כדי שצמחים יצמחו, איכות האור צריכה להשתנות בין שלב הצמיחה הווגטטיבי (כאשר יש צורך ב-60% אור כחול) לבין תקופת הגידול הרבייה (כאשר יש צורך ב-70% אור אדום). נורות LED רגילות בעלות ספקטרום קבוע ואינן יכולות לשנות את איכות האור באופן דינמי כמו שנורות מקצועיות יכולות. זה גורם ל"אי נוחות באיכות קלה" בגידולים כמו עגבניות, כלומר גבעולים חלשים בתקופת הצמיחה התזונתית ולא מספיק התמיינות ניצני פרחים בתקופת הגידול הרבייה.
4, תוכנית אופטימיזציה: תוכנית לגרום לנורות LED רגילות לעבוד טוב יותר
1. טכנולוגיה לשינוי הספקטרום
חלק מהאור הירוק יכול להשתנות לאור אדום על ידי הנחת אבקת פלורסנט על פני השטח של חרוזי LED. יש כבר ערכות בשוק שיכולות לשנות את נורות הלד הרגילות כך שיש להן 15% עד 30% יותר אור אדום ו-18% יותר יעילות פוטוסינתטית. לדוגמה, כאשר מגדלים צמחים בשרניים, נורות ה-LED המותאמות אישית יכולות להפוך את הצמחים ל-25% יותר קומפקטיים ואת העלים לעוביים ב-12%.
2. הרכבת מערכת השתקפות
בשימוש עם מחזירי רדיד אלומיניום או ציפויים מחזירי אור, שיעור ניצול אנרגיית האור יכול לעלות מ-35% ל-58%. בדיקת מעבדה ביתית בהאנגג'ואו מצאה כי לאחר שימוש במערכת מחזירה באזור שתילה של 1 ㎡, האור הנוסף מנורות LED רגילות טוב רק ב-68% מזה של אורות מקצועיים, אך הם עולים רק 1/5 מזה.
3. מודול שליטה חכמה
חיישן וטיימר חיצוני רגיש לאור יכולים לשנות באופן אוטומטי את כמות האור והזמן. לדוגמה, אם רמת האור הסביבתי היא פחות מ-2000 לוקס, המערכת מפעילה אוטומטית את אור המילוי של LED למשך הזמן הנתון כדי למנוע דיכוי אור מרוב אור.
5, מגמת שוק: כיצד משתנות נורות LED רגילות
כאשר מפעלי צמחים עוברים לבתים, השינוי ה"מבוסס-בצמח" של נורות LED רגילות הפך לאופנה חדשה. בשנת 2024, עסקים כמו Xiaomi ו-Philips ישחררו "נורות LED עם ספקטרום מלא". נורות אלה משתמשות בטכנולוגיית שילוב של-שבבים מרובים כדי להקיף את כל טווח ה-400-700nm, בעלות ערך PPFD של 200 מיקרומטר מול/מ"ר ²/s, ועלותן של 60% פחות מנורות מקצועיות. סוג זה של מוצר מהווה 32% משוק גינון המרפסת, ועד שנת 2025, הוא צפוי להוות יותר מ-50%.
יחד עם זאת, עיצוב מודולרי הפך לרעיון חדש וחשוב. ניתן להוסיף בקלות את "סרגל האור לגידול צמחים" של איקאה למנורות LED הנוכחיות. אתה יכול לשנות את הספקטרום והבהירות של האור עם אפליקציה לנייד, ולהפוך מנורות רגילות ל"אורות צמחים חכמים" מיד. גישת "טרנספורמציה קלה" זו מקלה על אנשים להקים חברות צמחיות ביתיות.