[Resumo] Baseándose nun gran número de datos experimentais, este artigo aborda varias cuestións importantes na selección da calidade da luz nas fábricas de plantas, incluíndo a selección de fontes de luz, os efectos da luz vermella, azul e amarela e a selección de rangos espectrais, co fin de proporcionar información sobre a calidade da luz nas fábricas de plantas. A determinación da estratexia de correspondencia proporciona algunhas solucións prácticas que se poden usar como referencia.
Selección da fonte de luz

As fábricas de plantas xeralmente usan luces LED. Isto débese a que as luces LED teñen as características de alta eficiencia luminosa, baixo consumo de enerxía, menor xeración de calor, longa vida útil e intensidade e espectro de luz axustables, o que non só pode cumprir os requisitos do crecemento das plantas e a acumulación eficaz de material, senón que tamén aforra enerxía, reduce a xeración de calor e os custos de electricidade. As luces LED de cultivo pódense dividir aínda máis en luces LED de amplo espectro dun só chip para uso xeral, luces LED de amplo espectro específicas para plantas dun só chip e luces LED de espectro axustable combinadas de varios chips. O prezo destes dous últimos tipos de luces LED específicas para plantas é xeralmente máis de 5 veces superior ao das luces LED ordinarias, polo que se deben seleccionar diferentes fontes de luz segundo os diferentes propósitos. Para as grandes fábricas de plantas, os tipos de plantas que cultivan cambian coa demanda do mercado. Para reducir os custos de construción e non afectar significativamente a eficiencia da produción, o autor recomenda usar chips LED de amplo espectro para iluminación xeral como fonte de iluminación. Para as fábricas de plantas pequenas, se os tipos de plantas son relativamente fixos, para obter unha alta eficiencia de produción e calidade sen aumentar significativamente o custo de construción, pódense usar chips LED de amplo espectro para iluminación xeral ou específica da planta como fonte de iluminación. Se se trata de estudar o efecto da luz no crecemento das plantas e a acumulación de substancias eficaces, para así proporcionar a mellor fórmula de luz para a produción a grande escala no futuro, pódese usar unha combinación multichip de luces LED de espectro axustable para cambiar factores como a intensidade da luz, o espectro e o tempo de luz para obter a mellor fórmula de luz para cada planta, proporcionando así a base para a produción a grande escala.

A luz vermella e azul

No que respecta aos resultados experimentais específicos, cando o contido de luz vermella (R) é maior que o de luz azul (B) (leituga R:B = 6:2 e 7:3; espinacas R:B = 4:1; mudas de cabaza R:B = 7:3; mudas de pepino R:B = 7:3), o experimento mostrou que o contido de biomasa (incluíndo a altura da planta da parte aérea, a área foliar máxima, o peso fresco e o peso seco, etc.) era maior, pero o diámetro do talo e o índice de mudas fortes das plantas eran maiores cando o contido de luz azul era maior que o de luz vermella. Para os indicadores bioquímicos, un contido de luz vermella superior ao da luz azul é xeralmente beneficioso para o aumento do contido de azucre soluble nas plantas. Non obstante, para a acumulación de VC, proteínas solubles, clorofila e carotenoides nas plantas, é máis vantaxoso usar iluminación LED con maior contido de luz azul que a luz vermella, e o contido de malondialdehído tamén é relativamente baixo nestas condicións de iluminación.

Dado que a fábrica de plantas se usa principalmente para o cultivo de verduras de folla ou para o cultivo industrial de mudas, dos resultados anteriores pódese concluír que, baixo a premisa de aumentar o rendemento e tendo en conta a calidade, é axeitado usar chips LED cun maior contido de luz vermella que a luz azul como fonte de luz. Unha mellor proporción é R:B = 7:3. Ademais, esta proporción de luz vermella e azul é basicamente aplicable a todo tipo de verduras de folla ou mudas, e non hai requisitos específicos para diferentes plantas.

Selección de lonxitudes de onda vermellas e azules

Durante a fotosíntese, a enerxía luminosa absórbese principalmente a través da clorofila a e da clorofila b. A figura seguinte mostra os espectros de absorción da clorofila a e da clorofila b, onde a liña espectral verde é o espectro de absorción da clorofila a e a liña espectral azul é o espectro de absorción da clorofila b. Pódese ver na figura que tanto a clorofila a como a clorofila b teñen dous picos de absorción, un na rexión da luz azul e o outro na rexión da luz vermella. Pero os 2 picos de absorción da clorofila a e da clorofila b son lixeiramente diferentes. Para ser precisos, as dúas lonxitudes de onda máximas da clorofila a son 430 nm e 662 nm, respectivamente, e as dúas lonxitudes de onda máximas da clorofila b son 453 nm e 642 nm, respectivamente. Estes catro valores de lonxitude de onda non cambiarán con diferentes plantas, polo que a selección de lonxitudes de onda vermellas e azuis na fonte de luz non cambiará con diferentes especies de plantas.

Espectros de absorción da clorofila a e da clorofila b

Unha iluminación LED ordinaria cun amplo espectro pode usarse como fonte de luz da fábrica da planta, sempre que a luz vermella e azul poidan cubrir as dúas lonxitudes de onda máximas da clorofila a e da clorofila b, é dicir, o rango de lonxitudes de onda da luz vermella é xeralmente de 620 a 680 nm, mentres que o rango de lonxitudes de onda da luz azul é de 400 a 480 nm. Non obstante, o rango de lonxitudes de onda da luz vermella e azul non debe ser demasiado amplo porque non só desperdicia enerxía luminosa, senón que tamén pode ter outros impactos.

Se se usa unha luz LED composta por chips vermellos, amarelos e azuis como fonte de luz da fábrica, a lonxitude de onda máxima da luz vermella debe axustarse á lonxitude de onda máxima da clorofila a, é dicir, a 660 nm, e a lonxitude de onda máxima da luz azul debe axustarse á lonxitude de onda máxima da clorofila b, é dicir, a 450 nm.

O papel da luz amarela e verde

É máis axeitado cando a proporción de luz vermella, verde e azul é R:G:B = 6:1:3. En canto á determinación da lonxitude de onda máxima da luz verde, dado que desempeña principalmente un papel regulador no proceso de crecemento das plantas, só precisa estar entre 530 e 550 nm.

Resumo

Este artigo analiza a estratexia de selección da calidade da luz nas fábricas de plantas tanto desde aspectos teóricos como prácticos, incluíndo a selección do rango de lonxitudes de onda da luz vermella e azul na fonte de luz LED e o papel e a proporción da luz amarela e verde. No proceso de crecemento das plantas, tamén se debe considerar exhaustivamente a correspondencia razoable entre os tres factores de intensidade da luz, calidade da luz e tempo de luz, e a súa relación cos nutrientes, a temperatura e a humidade e a concentración de CO2. Para a produción real, tanto se se planea usar unha luz LED de espectro sintonizable de amplo espectro como unha combinación de varios chips, a proporción de lonxitudes de onda é a consideración principal, porque ademais da calidade da luz, outros factores pódense axustar en tempo real durante o funcionamento. Polo tanto, a consideración máis importante na fase de deseño das fábricas de plantas debe ser a selección da calidade da luz.

Autor: Yong Xu

Fonte do artigo: Conta de Wechat de Tecnoloxía de Enxeñaría Agrícola (horticultura de invernadoiro)

Referencia: Yong Xu,Estratexia de selección da calidade da luz en fábricas de plantas [J]. Agricultural Engineering Technology, 2022, 42(4): 22-25.