一, Tác động sinh học của môi trường ánh sáng đến sự phát triển của thực vật
Cơ chế cơ bản của quá trình quang hợp ở thực vật phụ thuộc vào ảnh hưởng tổng hợp của chất lượng ánh sáng, cường độ ánh sáng và chu kỳ quang. Chất diệp lục hấp thụ ánh sáng xanh tốt nhất trong khoảng từ 400 đến 500 nm và ánh sáng đỏ tốt nhất trong khoảng từ 600 đến 700 nm. Ánh sáng xanh giúp mở khí khổng và tạo ra chất diệp lục, trong khi ánh sáng đỏ quan trọng hơn đối với sự hình thành ánh sáng và ra hoa. Dữ liệu thực nghiệm chỉ ra rằng việc sử dụng đèn LED với tỷ lệ 3:1 của ánh sáng đỏ 660nm và ánh sáng xanh 450nm có thể tăng sinh khối của rau diếp thủy canh lên 37% và nâng cao hàm lượng vitamin C lên 22%.
Thực vật bắt đầu chu kỳ sinh lý của mình bằng cách cảm nhận sự thay đổi từ ngày sang đêm. Đây là cách họ kiểm soát quang kỳ của mình. Để nụ hoa phát triển, những cây-ngày ngắn như hoa cúc cần 12 giờ trong bóng tối hoàn toàn. Những cây dài{5}}ngày như phong lữ cần hơn 14 giờ ánh sáng. Hệ thống đèn LED thông minh sử dụng cảm biến IoT để tự động thay đổi chu kỳ ánh sáng, giữ cho thời gian nở hoa của cây trồng trong nhà không chính xác trong vòng ± 2 ngày.
2, Phân tích các thông số kỹ thuật chính của đèn tăng trưởng LED
1. Sử dụng Kỹ thuật Quang phổ
Đèn tăng trưởng LED hiện đại sử dụng công nghệ kết hợp nhiều chip để mở rộng toàn bộ quang phổ. Ví dụ: dòng Orphek PR72 có chip ánh sáng đỏ 12 660nm, chip ánh sáng xanh 8 450nm và 4 chip ánh sáng trắng (nhiệt độ màu 6500K) tạo nên quang phổ quang hợp bao phủ 400-700nm. Các thử nghiệm đã chỉ ra rằng sự kết hợp màu sắc này có thể làm cho thực vật lớp Mos phát triển nhanh hơn 2,5 lần ở vùng nước sâu và giảm 67% nguy cơ tảo nở hoa.
2. Tìm sự cân bằng phù hợp giữa độ sáng của ánh sáng và độ sâu của nó.
Ở độ sâu 50 cm, tỷ lệ suy giảm giá trị PAR của đèn LED trắng tiêu chuẩn là 82%. Tuy nhiên, đèn LED hồ cá chuyên nghiệp có thể nâng cao giá trị cải cách hành chính trên mỗi watt lên 2,1 μ mol/J bằng công nghệ thấu kính quang học. Ví dụ: một bể cá 120 cm × 50 cm × 50 cm có thể sử dụng hai đèn LED quang phổ đầy đủ 80W để có giá trị cải cách hành chính đáy là 160 μ mol/m ²/s, đủ để cây thủy sinh{10}sâu quang hợp.
3. Quản lý sử dụng nhiệt và năng lượng
Cách đèn LED tỏa nhiệt có ảnh hưởng trực tiếp đến thời lượng ánh sáng tồn tại. Orphek PR72 có hệ thống tuần hoàn kép sử dụng vây nhôm và làm mát bằng chất lỏng để giữ nhiệt độ điểm nối chip dưới 65 độ và giảm tốc độ suy giảm ánh sáng từ 15% mỗi năm xuống 3%. Cách tiếp cận này giúp đèn LED có tuổi thọ cao hơn, từ 30.000 giờ đến 80.000 giờ và cắt giảm 72% chi phí bảo trì.
3, Cách sử dụng đèn tăng trưởng LED một cách khoa học
1. Công nghệ thay đổi quang kỳ
Cài đặt cơ bản: Bộ hẹn giờ có thể tự động điều chỉnh lượng ánh sáng mà hầu hết các loại cây cần, từ 12 đến 16 giờ mỗi ngày. Ví dụ, sử dụng chu kỳ sáng 16 giờ/tối 8 giờ trong giai đoạn cây giống cà chua có thể tiết kiệm 25% thời gian để cây con phát triển.
Điều tiết động: Khi cây đang phát triển và chuẩn bị sinh sản, việc nâng cường độ ánh sáng buổi trưa lên 200 μmol/m 2/s và chuyển sang ánh sáng đỏ xa (730nm) ở mức 50 μ mol/m 2/s vào buổi tối giúp tạo ra anthocyanin.
Trong trường hợp này, cây mọng nước cần giảm thời gian ngủ nghỉ xuống còn 8 giờ có ánh sáng mỗi ngày để không phát triển quá nhiều. Cây ngắm lá có thể giữ được ánh sáng 14 giờ để lá trông đẹp hơn.
2. Điều chỉnh khoảng cách và độ sáng của đèn
Nguyên tắc chung là đèn LED phải cách tán cây từ 30 đến 60 cm. Khoảng cách chính xác nên được thay đổi dựa trên sức mạnh. Một đèn LED 100W có thể đạt giá trị PPFD là 300 μmol/m2/s ở độ cao 50 cm, đủ cho hầu hết các loại cây.
Chiếu sáng theo lớp: Trong giá trồng cây nhiều lớp, các đèn ở phía trên cách cây 40 cm, các đèn ở giữa cách cây 60 cm và các đèn ở phía dưới cách cây 80 cm. Điều này đảm bảo rằng ánh sáng thậm chí còn chiếm hơn 90% thời gian.
Điều chỉnh động: Di chuyển đèn lên hoặc xuống 1–2 cm mỗi tuần khi cây phát triển để giữ cho lá không bị cháy. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc luôn đặt đèn cách xa lá rau diếp 50 cm có thể khiến chúng tăng trưởng 18%.
3. Kế hoạch thích ứng quang phổ
Đối với cây ăn lá, ánh sáng xanh chiếm 40% quang phổ trong giai đoạn cây con để giúp rễ phát triển. Để lá dày hơn, thay đổi thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng thành 30% ánh sáng đỏ, 25% ánh sáng xanh và 45% ánh sáng trắng.
Loại hoa: Trong giai đoạn phân hóa nụ hoa, tăng lượng ánh sáng đỏ lên 50% và lượng carbon dioxide lên 10 μmol/mol có thể làm cho hoa cúc nở sớm hơn 7 ngày.
Trái cây và rau quả: Trong giai đoạn đậu quả, tỷ lệ 1:1 của ánh sáng đỏ 660nm và ánh sáng đỏ xa 730nm được sử dụng để giúp trái cây lưu trữ nhiều đường hơn. Điều này làm cho dâu tây có chất rắn hòa tan nhiều hơn 15%.
4, Chiến lược phối hợp điều tiết môi trường
1. Để ý đến nhiệt độ và độ ẩm
Khi đèn LED bật, nhiệt độ trong phòng sẽ tăng từ 2 đến 5 độ C. Để giữ cho căn phòng luôn thoải mái, đèn cần phải hoạt động với hệ thống thông gió. Ví dụ, cây nhiệt đới cần nhiệt độ từ 25 đến 30 độ C và độ ẩm từ 60 đến 80% để phát triển, trong khi cây mọng nước cần nhiệt độ từ 15 đến 25 độ C và độ ẩm từ 40 đến 60%.
2. Kế hoạch bổ sung chất dinh dưỡng
Hệ thống thủy canh: Bạn có thể tăng tốc độ phát triển của rau diếp bằng cách thêm 0,5g/L phân bón hợp chất nitơ phốt pho kali mỗi tuần và sử dụng đèn LED.
Làm đất: Sử dụng phân bón nhả chậm-mỗi tháng một lần và đèn LED tăng cường ánh sáng xanh-có thể làm cho thân cây thường xuân xanh dày hơn 30%.
3. Ngăn chặn và kiểm soát sâu bệnh
Đèn LED có thể ngăn chặn sự lây nhiễm phát triển. Cuộc điều tra chứng minh rằng việc sử dụng ánh sáng xanh có bước sóng 450 nm trong 8 giờ có thể làm giảm tỷ lệ xuất hiện bệnh phấn trắng tới 54%. Với việc sử dụng hệ thống thông gió, số lượng rệp có thể được giữ ở mức dưới 3% cùng một lúc.
5, Phân tích một nghiên cứu điển hình trong ngành
1. Giải pháp bể cá kinh doanh
Thủy cung Thượng Hải có hệ thống chiếu sáng nhiều lớp. Lớp trên cùng sử dụng đèn LED 200W (PPFD 350 μ mol/m 2/s) giúp thực vật nổi phát triển. Lớp giữa sử dụng đèn LED 100W (PPFD 200 μmol/m 2/s) đáp ứng nhu cầu trồng cây ngập nước. Lớp dưới cùng sử dụng tấm dẫn hướng ánh sáng để truyền năng lượng ánh sáng xuống độ sâu 1,5 mét. Chiến lược này nâng tỷ lệ bao phủ nhà máy của bể triển lãm từ 65% lên 92% và cắt giảm 40% chi phí bảo trì hàng năm.
2. Thực hành canh tác theo chiều dọc của gia đình
Một gia đình ở Thâm Quyến sử dụng giá trồng cây bằng đèn LED mô-đun và ứng dụng di động để tùy chỉnh quang phổ và chu kỳ quang. Trong không gian 3 mét vuông, bạn có thể trồng 2 kg rau ăn lá mỗi tuần, gấp 8 lần so với những gì bạn thu được khi trồng truyền thống.
3. Ví dụ về ứng dụng ở cấp độ nghiên cứu
Viện Thực vật học của Viện Khoa học Trung Quốc đã trồng thành công cây đỗ quyên núi cao bên trong bằng hệ thống đèn LED quang phổ có thể điều chỉnh được. Điều này khiến ngày ra hoa diễn ra trước Lễ hội mùa xuân và nâng giá trị thị trường của cây lên 300%.
