一, De biologische effecten van de lichtomgeving op de plantengroei
Het fundamentele mechanisme van fotosynthese bij planten hangt af van de gecombineerde invloed van lichtkwaliteit, lichtintensiteit en fotoperiode. Chlorofyl absorbeert blauw licht het beste tussen 400 en 500 nm en rood licht het beste tussen 600 en 700 nm. Blauw licht helpt bij het openen van de huidmondjes en het maken van chlorofyl, terwijl rood licht belangrijker is voor de lichtmorfogenese en bloei. Experimentele gegevens geven aan dat het gebruik van LED-lampen met een verhouding van 3:1 van 660 nm rood licht tot 450 nm blauw licht de biomassa van hydrocultuursla met 37% kan verhogen en het vitamine C-gehalte met 22% kan verhogen.
Planten beginnen hun fysiologische cycli door de verandering van dag naar nacht waar te nemen. Dit is hoe ze hun fotoperiode beheersen. Om bloemknoppen te laten groeien, hebben korte-planten zoals chrysanten 12 uur volledige duisternis nodig. Lange-planten zoals geraniums hebben meer dan 14 uur licht nodig. Het slimme LED-systeem maakt gebruik van IoT-sensoren om de lichtcyclus automatisch te wijzigen, waardoor de bloeitijd van kamerplanten binnen ± 2 dagen onnauwkeurig blijft.
2, Analyse van de belangrijkste technische specificaties van de LED-groeilamp
1. Gebruik van Spectral Engineering
Moderne LED-groeilampen maken gebruik van multi-chipcombotechnologie om het hele spectrum te bestrijken. De Orphek PR72-serie heeft bijvoorbeeld 12 660 nm roodlichtchips, 8 450 nm blauwlichtchips en 4 witlichtchips (kleurtemperatuur van 6500 K) die een fotosynthetisch spectrum vormen dat 400-700 nm bestrijkt. Uit tests is gebleken dat deze kleurenmix planten uit de Mos-klasse in diep water 2,5 keer sneller kan laten groeien en de kans op algenbloei met 67% kan verkleinen.
2. Vind de juiste balans tussen hoe helder het licht is en hoe diep het kan gaan.
Op een diepte van 50 cm bedraagt de PAR-waarde demping van een standaard witte LED 82%. Een professionele aquarium-LED kan de PAR-waarde per watt echter met behulp van optische lenstechnologie verhogen tot 2,1 μmol/J. Een aquarium van 120 x 50 x 50 cm kan bijvoorbeeld twee LED-lampen van 80 W met volledig spectrum gebruiken om een onderste PAR-waarde van 160 μ mol/m²/s te verkrijgen, wat voldoende is voor fotosynthese in diep- waterplanten.
3. Beheer van warmte- en energieverbruik
De manier waarop een LED warmte naar buiten laat, heeft een direct effect op hoe lang het licht meegaat. De Orphek PR72 heeft een dubbel circulatiesysteem dat gebruik maakt van een aluminium vin en vloeistofkoeling om de temperatuur van de chipjunctie onder de 65 graden te houden en de lichtdegradatiesnelheid terug te brengen van 15% per jaar naar 3%. Deze aanpak zorgt ervoor dat LED's langer meegaan, van 30.000 uur naar 80.000 uur, en verlaagt de onderhoudskosten met 72%.
3, Hoe je een LED-groeilamp op een wetenschappelijke manier gebruikt
1. Technologie voor het veranderen van de fotoperiode
Basisinstellingen: Een timer kan automatisch de hoeveelheid licht aanpassen die de meeste planten nodig hebben, namelijk 12 tot 16 uur per dag. Door bijvoorbeeld een cyclus van 16 uur licht/8 uur donker te gebruiken tijdens het stadium van tomatenzaailingen, kan de tijd die nodig is om de zaailingen te laten groeien met 25% worden bespaard.
Dynamische regulatie: Wanneer planten groeien en zich klaarmaken om zich voort te planten, helpt het verhogen van de middaglichtintensiteit tot 200 μmol/m²/s en het overschakelen naar verrood licht (730 nm) bij 50 μmol/m²/s in de avond de aanmaak van anthocyanen.
In dit geval moeten vetplanten hun rusttijd terugbrengen tot 8 uur licht per dag om te voorkomen dat ze te veel groeien. Planten die op de bladeren letten, kunnen 14 uur licht aanhouden om de bladeren er beter uit te laten zien.
2. De afstand en helderheid van het licht aanpassen
De algemene regel is dat het LED-licht zich op een afstand van 30 tot 60 cm van het bladerdak moet bevinden. De exacte afstand moet worden gewijzigd op basis van het vermogen. Een LED van 100W kan op een hoogte van 50cm een PPFD-waarde van 300 μmol/m²/s bereiken, wat voor de meeste planten voldoende is.
Gelaagde verlichting: In meer-plantenrekken zijn de lampen aan de bovenkant 40 cm verwijderd van de planten, de lampen in het midden 60 cm en de lampen aan de onderkant 80 cm. Dit zorgt ervoor dat de verlichting zelfs meer dan 90% van de tijd aan is.
Dynamische aanpassing: Verplaats de lamp elke week 1-2 cm omhoog of omlaag terwijl de plant groeit, om te voorkomen dat de bladeren verbranden. Uit experimenten is gebleken dat als je de lamp voortdurend op 50 cm afstand van de slablaadjes houdt, deze met 18% kunnen groeien.
3. Plan voor spectrale aanpassing
Voor bladgewassen vormt blauw licht 40% van het spectrum tijdens de zaailingfase om de wortels te helpen groeien. Om de bladeren dikker te maken, wijzigt u de voedingsgroeiperiode naar 30% rood licht, 25% blauw licht en 45% wit licht.
Bloemtype: Tijdens de bloemknopdifferentiatie kan het verhogen van de hoeveelheid rood licht naar 50% en de hoeveelheid koolstofdioxide naar 10 μmol/mol ervoor zorgen dat chrysanten 7 dagen eerder bloeien.
Groenten en fruit: Tijdens de vruchtvormingsfase wordt een verhouding van 1:1 van 660 nm rood licht en 730 nm verrood licht gebruikt om de vruchten te helpen meer suiker op te slaan. Hierdoor hebben aardbeien 15% meer oplosbare vaste stoffen.
4, Strategie voor samenwerking om het milieu te reguleren
1. Houd de temperatuur en luchtvochtigheid in de gaten
Als LED-lampen branden, stijgt de temperatuur in de kamer met 2 tot 5 graden Celsius. Om de kamer comfortabel te houden, moeten de lampen samenwerken met het ventilatiesysteem. Tropische planten hebben bijvoorbeeld een temperatuur van 25 tot 30 graden Celsius en een luchtvochtigheid van 60 tot 80 procent nodig om te kunnen bloeien, terwijl vetplanten een temperatuur van 15 tot 25 graden Celsius en een luchtvochtigheid van 40 tot 60 procent nodig hebben.
2. Plan voor het toevoegen van voedingsstoffen
Systeem voor hydrocultuur: Je kunt de groei van sla versnellen door wekelijks 0,5 g/l stikstof-fosfor-kaliummeststof toe te voegen en LED-licht te gebruiken.
Bodembewerking: door één keer per maand langzaam-mest af te geven en blauw licht-verbeterde LED-verlichting te gebruiken, kunnen de stengels van groene klimop 30% dikker worden.
3. Het stoppen en beheersen van ziekten en plagen
LED-verlichting kan de groei van infecties tegengaan. Het onderzoek toont aan dat het gebruik van 450 nm blauw licht gedurende 8 uur het voorkomen van echte meeldauw met 54% kan verminderen. Met behulp van ventilatiesystemen kan het aantal bladluizen tegelijkertijd onder de 3% worden gehouden.
5, Een analyse van een case study in de industrie
1. Een zakelijke aquariumoplossing
Het Shanghai Aquarium heeft een gelaagd verlichtingssysteem. De toplaag maakt gebruik van 200W LED-lampen (PPFD 350 μ mol/m²/s) om drijfplanten te helpen groeien. De middelste laag maakt gebruik van 100W LED-lampen (PPFD 200 μ mol/m²/s) om te voldoen aan de behoeften van ondergedompelde planten. De onderste laag maakt gebruik van een lichtgeleidingsplaat om lichtenergie naar een diepte van 1,5 meter te sturen. Deze strategie verhoogt de dekkingsgraad van de tentoonstellingstank van 65% naar 92% en verlaagt de jaarlijkse onderhoudsuitgaven met 40%.
2. De praktijk van verticale familiale landbouw
Een gezin in Shenzhen gebruikt modulaire LED-plantrekken en een mobiele app om het spectrum en de fotoperiode aan te passen. Op een ruimte van 3 vierkante meter kun je wekelijks 2 kg bladgroenten kweken, acht keer meer dan wat je met traditioneel planten zou verkrijgen.
3. Voorbeelden van toepassingen op onderzoeksniveau
Het Institute of Botany van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft met succes alpine rododendron binnen gekweekt met behulp van het verstelbare spectrum LED-systeem. Hierdoor werd de bloeidatum vervroegd naar het Lentefestival en steeg de marktwaarde van de plant met 300%.
