Kaip galima optimizuoti raudonos šviesos koeficientus siekiant maksimalaus efektyvumo? Išsamus augalų derlingumo didinimo kiekviename augimo etape vadovas
Tikriausiai jau skaitėte autoritetingą techninę apžvalgąDr. Erik Runkle iš Mičigano valstijos universitetoarba pradedančiajam{0}}draugiška apžvalga „VantenLED“. Esminį faktą, kad raudona šviesa skatina augalų vystymąsi, nustato abu šaltiniai. Tačiau yra atotrūkis tarp gilių mokslinių publikacijų ir paviršutiniškų interpretacijų. Praktiniai skaičiai-santykiai, augimo fazės ir pasėlių -specifiniai duomenys-, kurių komerciniai gamintojai reikalauja priimti sprendimus, nėra susiję su raudonos šviesos mokslu vienu šaltiniu.
Tą tuštumą užpildo šis vadovas. Čia yra išsamus, praktiškas pagrindas, kaip naudoti raudoną šviesą kaip tikslią priemonę jūsų versle.
1. Trumpa raudonos šviesos poveikio augalams apžvalga
Kad galėtume aptarti santykius ir metodus, mums reikia bendros bazės. Vystantis augalams raudona šviesa turi tris pagrindinius tikslus. Pagrindinis mechanizmas, kuriuo grindžiamas kiekvienas, yra apibendrintas toliau pateiktoje lentelėje.
| Funkcija | Pirminis mechanizmas | Kodėl tai svarbu augintojams |
|---|---|---|
| Fotosintezė | Chlorofilas sugeria raudoną šviesą (600–700 nm) efektyviau nei kiti bangos ilgiai; McCree kreivė rodo, kad raudonieji fotonai turi didžiausią santykinį kvantinį efektyvumą. | Raudona šviesa yra elektra efektyviausias būdas paskatinti biomasės gamybą. |
| Fotomorfogenezė | Raudona šviesa sukelia šešėlio{0}}vengimo reakcijas (stiebo pailgėjimą, lapų išsiplėtimą), nebent ją atsveria mėlyna šviesa. | Tik raudona- šviesa užaugina aukštus, silpnus augalus. Sprendimas yra subalansuotas raudonos-ir-mėlynos santykis. |
| Fotoperiodizmas | Fitochromo pigmentas aptinka raudoną šviesą, kad sureguliuotų žydėjimą; vos 1 µmol/m²/s raudonos šviesos naktį gali slopinti trumpadienių augalų žydėjimą. | Štai kodėl šiltnamio efektą sukeliančios užuolaidos ir naktinis{0}}pertraukiamasis apšvietimas yra veiksmingi. |
Šių metodų dėka raudona šviesa gali būti strategiškai pritaikyta. Pradėkime nuo raudonos ir toli{1}}raudonos santykio, kuris yra labiausiai nepanaudota valdymo svirtis.
2. Raudonos ir tolimosios{1}}raudonos (R:FR) santykis: svarbiausia valdymo svirtis
Raudona lemputė neveikia savaime. Raudonos (600–700 nm) ir tolimosios raudonos (700–750 nm) šviesos santykis arba R:FR turi didelę įtaką augalų formai.
Tiesioginiai saulės spinduliai rodomi dideliu R:FR santykiu (daugiau raudonos, mažiau toli{0}}raudonos). Reaguodama į tai, augalai auga kompaktiškai ir sukuria trumpesnius tarpubamblius. Netoliese esančių augalų šešėlį rodo mažas R:FR santykis (mažiau raudonos spalvos, palyginti su toli-raudona). Reaguodamos į tai, augalai išsitiesia aukščiau, bandydami konkuruoti dėl šviesos.
Šioje lentelėje išvardyti įvairūs R:FR santykio įtaka augalų morfologijai, taip pat situacijos, kuriose jie taikomi.
| R:FR santykis | Morfologinis poveikis | Taikymo scenarijus |
|---|---|---|
| High (>3:1) | Slopina tempimą; kompaktiška, tanki struktūra | Viduje auga su aukščio apribojimais; šiltnamio užtemimo patalpos |
| Vidutinė (2:1–3:1) | Subalansuotas augimas su nedideliu atstumu tarp mazgų | Bendras daugelio augalų vegetatyvinis augimas |
| Žemas (<1.5:1) | Skatina stiebo pailgėjimą ir lapų išsiplėtimą | Ilgų auginių auginimas; padidina aukštį pernelyg kompaktiškiems augalams |
Vienas reikšmingų skirtumų nuo MSU tyrimų yra tas, kad vidinis vien{0}}šaltinio apšvietimas daro daug didesnį poveikį augalų formai nei šiltnamio papildomas apšvietimas. Šviesos diodų apšvietimas su tiksliu R:FR yra mažiau svarbus šiltnamiuose nei patalpose be langų, nes ten augalai jau gauna visą saulės spektrą.
Profesionalo patarimas: proporcingai padidinkite bendrą šviesos intensyvumą, jei papildysite toli{0}}raudona spalva, kad paskatintumėte lapų išsiplėtimą. Taip išgaunamas didesnio lapų ploto pranašumas, tuo pačiu neutralizuojamas tempimo poveikis.
3. Raudonos-ir-mėlynos spalvos santykis pagal pasėlius: informacija-pagrįstas vadovas
Ne kiekvienas derlius gerai reaguoja į vieną raudonos{0}}ir-mėlynos spalvos santykį. Šioje lentelėje apibendrinama verslo praktika ir esami įrodymais pagrįstų pagrindų tyrimai.
Labai svarbu: šie santykiai nėra universalios rekomendacijos; veikiau jie atspindi patikrintus atskaitos taškus. Optimaliems santykiams įtakos turi įrenginių apribojimai, veislių pasirinkimas ir aplinkos veiksniai. Prieš užbaigdami diegimą atlikite nedidelio masto-patikrinimui eksperimentus.
| Apkarpyti | Rekomenduojamas raudonos: mėlynos spalvos santykis | Šaltinis | Pagrindinės pastabos |
|---|---|---|---|
| Agurkas (sėjinukai) | 9:1 | Wang ir kt{0}} (PMC) | Didžiausia biomasė 100 µmol/m²/s; mėlyna šviesa, pirmiausia skirta fotomorfogeniniam valdymui |
| Pomidoras | 7:3 iki 8:2 | Literatūros apžvalga | Žydėjimo metu palaikykite šiek tiek aukštesnę mėlyną spalvą, kad vaisiai susiformuotų kompaktiškai |
| Salotos | 8:2 iki 9:1 | Literatūros apžvalga | Didesnis raudonumo santykis palankus lapų biomasei; pridėti minimaliai mėlynos spalvos, kad išvengtumėte galiuko nudegimo |
| Kanapės (žydinčios) | 8:2 iki 9:1 | Komercinė praktika | Derinkite su UV papildais vėlyvojo žydėjimo metu, kad vystytųsi trichoma |
Ypač naudingi duomenys apie agurkus. Išbandę septynis raudonos- ir-mėlynos santykius, Wang ir kt. (2024) atrado, kad 9:1 gaunama didžiausia biomasė. Tačiau biomasę labai sumažino gryna raudona šviesa, o tai rodo, kad net 10% mėlynos šviesos yra labai svarbios. Tyrimas taip pat parodė, kad nors raudona šviesa palaiko pastovų fotosintezės greitį, kuris skatina derliaus kaupimąsi, mėlyna šviesa pagreitina augalo fotosintezės reakciją į staigius šviesos pokyčius (fotoindukcijos greitis).
Augintojo pasirinkimas: kurdami spektrą pradėkite nuo raudonos -ir-mėlynos santykio, pateikto aukščiau pateiktoje diagramoje, ir atlikite koregavimus, atsižvelgdami į augalų reakcijas. Padidinkite mėlyną šviesą 5%, jei augalai per daug tempiasi. Jei augimas per kompaktiškas, sumažinkite mėlyną spalvą arba pridėkite nedidelį kiekį toli{5}}raudonos spalvos.
4. Raudonosios šviesos valdymas visuose augimo etapuose
Derlingumą ir kokybę ant stalo palieka nustatytas spektras nuo sėklos iki derliaus nuėmimo. Taip turėtų pasikeisti raudonos šviesos strategija progresuojant pasėlių ciklui.
4.1 Sėklų daiginimas
Nors ne visoms sėkloms sudygti reikia šviesos, raudona šviesa veikia kaip fotoblastinių sėklų, pvz., salotų ir tam tikrų žolelių, sukėlėjas. Įsisavinimo metu trumpas raudonos šviesos (660 nm) poveikis nutraukia ramybės būseną ir pradeda dygti. Prieš perkeliant sodinukus į pagrindinę auginimo patalpą, tai paprastai daroma daiginimo kamerose komercinėse operacijose.
Praktinis patarimas: pirmąsias 24 dygimo ciklo valandas naudojant raudoną{0} šviesą, pagerės vienodumas, jei kils problemų dėl netolygaus šviesai -jautrių pasėlių dygimo.
4.2 Vegetacijos tarpsnis
Vegetacinės stadijos tikslas yra sukurti tvirtą pagrindą būsimam derliui. Per didelis tempimas čia yra pagrindinis pavojus.
Strategija: raudonos{0}} ir-mėlynos santykį laikykite maždaug 8:2. Tai maksimaliai padidina fotosintezės efektyvumą esant raudonai šviesai ir tiekia pakankamai mėlynos šviesos (10–20 %), kad būtų išvengta įtempimo. Prieš keisdami bendrą intensyvumą, padidinkite mėlynos šviesos kiekį, jei jūsų augalai turi plonus stiebus arba ištįsusius tarpubamblius. Dažniau tempimas yra spektro, o ne ryškumo problema.
Žydėjimo{0}}scenos šviesų (ryškiai raudonos, padidintos toli-raudonos) naudojimas vegetatyvinio vystymosi metu yra dažna klaida. Dėl to yra aukšti, silpni augalai, kurių struktūrinis vientisumas yra silpnas.
4.3 Žydėjimo ir derėjimo etapas
Pasiekę dauginimosi stadiją augalams reikia daugiau raudonos šviesos. Šiuo metu raudona šviesa turėtų būti maksimaliai padidinta dėl dviejų priežasčių: fotoperiodinio signalizacijos ir fotosintezės efektyvumo.
Metodas: pakeiskite raudonos{0}}į-mėlynos santykį į maždaug 9:1. Kad išvengtumėte tempimo per lemiamą ankstyvą -žydėjimo laikotarpį, įsitikinkite, kad R:FR santykis išlieka didesnis nei 2:1. Bet koks tamsos sutrikdymas raudona šviesa, net esant labai mažam intensyvumui, gali uždelsti arba sutrikdyti fotoperiodo -jautrių{8}} trumpos dienos augalų žydėjimą. Tamsiuoju metu naudokite visišką užtemimą.
4.4 Apdaila ir nokinimas
Kai kurie gamintojai naudoja apdailos spektrą paskutines tris savaites prieš derliaus nuėmimą.
Išplėstinė strategija: norėdami pakartoti vėlyvojo{0} sezono aplinkybes, šiek tiek sumažinkite bendrą šviesos intensyvumą (iki maždaug 700–800 µmol/m²/s nuo 900–1050 piko). Laikykite aukštą raudonos spalvos santykį. Siekdami sugriežtinti galutinę pumpurų formą, kai kurie augintojai šiuo laikotarpiu sumažina raudonumą; nepaisant to, šiuo metu yra mažai šios strategijos tyrimų. Tai nėra būtinybė, o veikiau optimizavimo žingsnis. Pirmenybę teikite ankstesnių etapų įsisavinimui.
5. Raudona šviesa veikia: LED auginimo lempučių pasirinkimas ir taikymas
Suvokti raudonos šviesos teoriją yra vienas dalykas. Kitas dalykas yra tinkamos aparatinės įrangos pasirinkimas planui įgyvendinti. Tai yra pagrindiniai dalykai, apie kuriuos reikia galvoti.
Raudoni šviesos diodai esant 630 nm ir 660 nm
Sodininkystėje du dažniausiai naudojami raudonos šviesos diodų bangos ilgiai turi skirtingas funkcijas. Jų savybės aprašytos toliau pateiktame palyginime.
| Bangos ilgis | Charakteristikos |
|---|---|
| 630 nm (oranžinė{1}}raudona) | Mažiau brangus; istoriškai naudojamas ankstyvuosiuose LED šviestuvuose; šiek tiek mažesnis fotosintezės efektyvumas |
| 660 nm (giliai raudona) | Arčiau chlorofilo absorbcijos piko; didžiausias kvantinis efektyvumas; pirmenybė teikiama šiuolaikiniams sodininkystės šviesos diodams |
Šiais laikais daugumoje aukščiausios klasės sodininkystės{0}}LED lempų kaip pagrindinis raudonos spalvos šaltinis yra 660 nm lustai, kartais pridedant nedidelį kiekį 630 nm, kad būtų išplėstas raudonasis spektras.
Raudonų šviesos diodų efektyvumo pranašumas
Kalbant apie vatų konvertavimą į fotosintetinius fotonus, raudoni šviesos diodai yra elektriškai efektyviausi. Tai paaiškina, kodėl, remiantis MSU išvadomis, komerciniai šviestuvai dažnai perduoda 75–85% savo spektro raudonajame regione. Užuot sutelkę dėmesį tik į liumenus arba vatus, lygindami šviestuvus, atsižvelkite į fotosintezės fotonų efektyvumo (PPE) įvertinimą, kuris išreiškiamas µmol/J. Kai AAP yra aukštesnė, vienam galios vienetui sukuriama daugiau fotosintezės šviesos.
Kanalų valdymas ir pritemdymas
Norint pritaikyti 4 skyriuje aprašytus etapu{0}}pagrįstus sprendimus, reikia reguliuoti spektrą. Ieškokite šviestuvų, turinčių dviejų-kanalų (arba kelių-kanalų) valdymą, kad raudoną ir mėlyną/baltą kanalus būtų galima pritemdyti atskirai.
Naršykite mūsų viso{0}}spektro LED šviestuvų asortimentą su atskirai reguliuojamu raudonos-ir-mėlynos spalvos santykiu →https://www.benweilight.com/professional-lighting/grow-light-for-plants.html
6. -Pažanga--Meno studijos: dinaminė fotosintezė ir kt.
Dinaminė fotosintezė yra sąvoka, pristatyta 2024 m. atliktame tyrime apie agurkų sodinukus (Wang ir kt., paskelbti Plants), kuri tikriausiai turės įtakos būsimai spektro metodų kartai.
Remiantis tyrimu, mėlyna šviesa paruošia augalo fotosintezės mechanizmus greičiau reaguoti į staigius šviesos pokyčius, pvz., praslenkančius debesis ar vėjo{0}}pučiamus lapus. Priešingai, pastovų fotosintezės greitį, kuris per valandas ir dienas kaupia biomasę, palaiko raudona šviesa. Kitaip tariant, augalai yra imlūs mėlynai šviesai ir produktyvūs raudonai.
Be to, mokslininkai ištyrė sodinukų, iš anksto{0}}apdorotų įvairiais raudonos-ir-mėlynos spalvos santykiu „svyruojančios šviesos“ sąlygomis, našumą, kuris atkartoja realų -pasaulio kintamumą keisdamas šviesos intensyvumą kas 15 minučių. Tokiomis kintančiomis aplinkybėmis geriausiai sekėsi sodinukams, kurie buvo auginami naudojant gryną mėlyną šviesą ir 9:1 raudonos-ir-mėlynos spalvos santykį.
Šioje tyrimų kryptyje siūlomos prisitaikančios apšvietimo sistemos, kurios realiu laiku modifikuoja spektrą pagal aplinkos kintamuosius. Kol kas praktinė reikšmė akivaizdi: optimalią pusiausvyrą tarp pastovios-būsenos produktyvumo ir dinaminio prisitaikymo užtikrina subalansuotas spektras, pagrįstas raudona šviesa, o mėlynos spalvos yra pakankamai, kad būtų išsaugotas jautrumas.
Apibendrinant
Nors tai nėra savarankiška{0}}įvestis, raudona šviesa yra veiksmingiausias fotosintezės aktyvatorius. Raudonos-ir-mėlynos spalvos santykis, kuris formuoja augalų architektūrą, raudonos-ir-tolimos-raudonos santykis, kuris kontroliuoja tempimą, ir etapo-specifiniai koregavimai, atitinkantys spektrą su augalo vystymusi, yra trys veiksniai, skiriantys augintoją, turintį LED šviestuvus, nuo tų, kurie juos aktyviai valdo.
Pirmiausia reikia naudoti 3 skirsnyje nurodytus pasėlių -specifinius santykius. Stebėkite augalų reakcijas. Atlikite koregavimus. Ūkininkai, kurie gauna daugiausiai naudos iš investicijų į apšvietimą, yra tie, kurie spektrą traktuoja kaip aktyvų valdymo kintamąjį, o ne fiksuotą nustatymą.
DUK
K: 1. Kaip augalai reaguoja į raudoną šviesą?
A: Trys pagrindiniai raudonos šviesos (600–700 nm) tikslai yra skatinti fotosintezę esant aukščiausiam bet kurio matomo bangos ilgio kvantiniam efektyvumui, kontroliuoti žydėjimo laiką naudojant fitochromo-tarpininkaujamo fotoperiodo aptikimą ir reguliuoti augalų formą (morfologiją) per raudonos-su -mėlynos ir raudonos spalvos santykį{{}.
K: 2. Koks raudonos ir mėlynos šviesos santykis yra idealus augalų augimui?
A: Yra ne tik vienas idealus santykis. Tai lemia derliaus ir augimo tarpsnis. Daugumos vaisinių ir lapinių kultūrų komercinės patalpos paprastai prasideda 8:2–9:1 (raudona: mėlyna) atitinkamai žydėjimo ir vegetacijos tarpsniais. Konkrečių pasėlių-nuorodų rasite 3 skyriuje.
Kl.: 3. Ar augalai gali klestėti tik esant raudonai šviesai?
A: Jie gali ištverti, bet ne klestėti. Kadangi augalas „mano“, kad jis yra šešėlyje, gryna raudona šviesa sukelia šešėlio{1}}vengimo reakcijas, pvz., ištįsusius stiebus, plonus lapus ir silpną struktūrą. Kompaktiškas, tvirtas vystymasis atkuriamas tik 10–20 % mėlynos šviesos.
K: 4. Kuo skiriasi 630 nm ir 660 nm raudoni šviesos diodai?
A: Chlorofilo sugerties smailė yra labiau suderinta ties 660 nm (giliai raudona), o tai užtikrina didesnį fotosintezės efektyvumą. Nors ir pigiau, 630 nm (oranžinė{3}}raudona) yra šiek tiek mažiau efektyvus vienam vatui. Dauguma šiuolaikinių sodininkystės šviesos diodų teikia pirmenybę 660 nm lustams.
K: 5. Apibūdinkite R:FR santykį ir paaiškinkite jo reikšmę.
A: The ratio of red light (600–700 nm) to far-red light (700–750 nm) is known as R:FR. Plants with a high R:FR (>3:1) išlieka kompaktiškas. Lapų plėtimąsi ir stiebo pailgėjimą skatina mažas R:FR (<1.5:1). It is one of the main methods for regulating plant form in the absence of chemical growth regulators.
K: 6. Kaip žydėjimą veikia raudona šviesa?
A: Fitochromo pigmento sistema, kuri kontroliuoja žydėjimo laiką fotoperiodui{0}}jautriuose augaluose, aptinka raudoną šviesą. Kai vakarai ilgi, o tamsiuoju periodu nėra raudonos šviesos, žydi trumpos-dienos augalai. Ilgos-dienos augalai žydi trumpomis naktimis arba kai tamsųjį periodą pertraukia raudona šviesa.
K: 7. Kokia raudonos šviesos dalis idealiai tinka pomidorams? Salotos? Kanapės?
A: Įprastas raudonos{0}}ir-mėlynos pomidorų santykis yra 7:3–8:2, o žydėjimo metu šiek tiek daugiau mėlynos spalvos. Aukštesnė raudona palanki lapų biomasei, o salotoms – nuo 8:2 iki 9:1. Žydinčios kanapės dažnai auginamos santykiu 8:2–9:1, o UV spinduliai dažnai suteikiami vėlyvoje žydėjimo pradžioje, kad būtų skatinama trichomų gamyba. Visą nuorodų lentelę rasite 3 skyriuje.
