Como um importante ramo da agricultura moderna, o conceito de fábricas se tornou muito popular. No ambiente de plantio interno, a iluminação vegetal é uma fonte de energia essencial para a fotossíntese. As luzes das plantas LED têm vantagens esmagadoras que as luzes suplementares tradicionais não têm, e certamente se tornarão a primeira escolha para luzes principais ou suplementares em grandes aplicações comerciais, como fazendas verticais e estufas.
As plantas são uma das formas de vida mais complexas deste planeta. O plantio de plantas é extremamente simples, mas também difícil e complexo. Além da iluminação vegetal, muitas variáveis se afetam, equilibrar essas variáveis é uma arte soberba que os produtores precisam entender e dominar. Mas em termos de iluminação vegetal, ainda há muitos fatores que precisam ser cuidadosamente considerados.
Primeiro, vamos entender o espectro do sol e a absorção do espectro pelas plantas. Como pode ser visto a partir da figura abaixo, o espectro solar é um espectro contínuo, no qual o espectro azul e verde são mais fortes que o espectro vermelho, e o espectro de luz visível varia de 380 a 780 nm. Existem vários fatores-chave de absorção para o crescimento das plantas, e os espectros de absorção de luz de várias auxinas-chave que afetam o crescimento das plantas são significativamente diferentes. Portanto, a aplicação de luzes de crescimento de plantas LED não é uma questão simples, mas muito direcionada. Aqui é necessário introduzir os conceitos dos dois elementos de crescimento da planta fotossintética mais importantes.
A fotossíntese das plantas depende da clorofila no cloroplasto de folhas, que é um dos pigmentos mais importantes relacionados à fotossíntese. Existe em todos os organismos que podem criar fotossíntese, incluindo plantas verdes e plantas procarióticas. Algas azul-esverdeas (cianobactérias) e algas eucarióticas. A clorofila absorve a energia da luz e sintetiza dióxido de carbono e água em hidrocarbonetos.
Clorofila a é azul-verde e absorve principalmente a luz vermelha; clorofila b é verde-amarelo e absorve principalmente a luz azul-violeta. Principalmente para distinguir plantas de sombra das plantas solares. A proporção de clorofila b para clorofila a de plantas de sombra é pequena, de modo que as plantas de sombra podem usar a luz azul fortemente e adaptar-se ao crescimento em sombra. Há duas fortes absorções de clorofila a e clorofila b: a região vermelha com um comprimento de onda de 630~680 nm, e a região azul-violeta com um comprimento de onda de 400~460 nm.
Carotenoides (carotenoides) são um termo geral para uma classe de pigmentos naturais importantes, que são comumente encontrados em pigmentos amarelos, vermelho-laranja ou vermelho em animais, plantas mais altas, fungos e algas. Até agora, mais de 600 carotenoides naturais foram descobertos. Os carotenoides produzidos em células vegetais não só absorvem e transferem energia para ajudar no progresso da fotossíntese, mas também têm a função de proteger as células de serem destruídas por moléculas de oxigênio de ligação uni elétrons animados. Carotenoides absorvem luz na faixa de 303~505 nm. Eles fornecem a cor dos alimentos e afetam a ingestão de alimentos pelo corpo humano; em algas, plantas e microrganismos, sua cor não pode ser apresentada por estar coberta por clorofila.
No processo de projetar e selecionar luzes de plantas LED, há vários equívocos que precisam ser evitados, principalmente nos seguintes aspectos.
1.Proporção de comprimento de onda vermelho e azul do comprimento de onda da luz
Como as duas principais regiões de absorção para fotossíntese de duas plantas, o espectro emitido pelas luzes da planta LED deve ser principalmente luz vermelha e luz azul. Mas não pode ser simplesmente medido pela razão de vermelho para azul. Por exemplo, a proporção de vermelho para azul é 4:1, 6:1, 9:1 e assim por diante.
As espécies vegetais são muito diversas e têm hábitos diferentes, e diferentes estágios de crescimento também têm diferentes necessidades de foco de luz. O espectro necessário para o crescimento da planta deve ser um espectro contínuo com uma certa largura de distribuição. É obviamente inapropriado usar uma fonte de luz feita de dois chips específicos de comprimento de onda de vermelho e azul com um espectro muito estreito. Em experimentos, descobriu-se que as plantas tendem a ser amareladas, as hastes das folhas são muito leves, e os caules das folhas são muito finos. Houve um grande número de estudos sobre a resposta das plantas a diferentes espectros em países estrangeiros, como o efeito da parte infravermelha no fotoperíodo, o efeito da parte verde-amarela no efeito sombreamento, e o efeito da parte roxa sobre a resistência a pragas e doenças, nutrientes e assim por diante.
Em aplicações reais, as mudas são frequentemente queimadas ou muradas. Portanto, o desenho deste parâmetro deve ser projetado de acordo com as espécies vegetais, ambiente de crescimento e condições.
2. Luz branca comum e espectro completo
O efeito de luz "visto" pelas plantas é diferente do olho humano. Nossas lâmpadas de luz branca comumente usadas não podem substituir a luz do sol, como os três principais tubos de luz branca amplamente utilizados no Japão. O uso desses espectros tem um certo efeito sobre o crescimento das plantas, mas o efeito não é tão bom quanto a fonte de luz feita pelos LEDs. .
Para tubos fluorescentes com três cores primárias comumente usadas em anos anteriores, embora o branco seja sintetizado, os espectros vermelho, verde e azul são separados, e a largura do espectro é muito estreita, e a parte contínua do espectro é relativamente fraca. Ao mesmo tempo, a energia ainda é relativamente grande em comparação com os LEDs, 1,5 a 3 vezes o consumo de energia. Todo o espectro de LEDs projetado especificamente para iluminação vegetal otimiza o espectro. Embora o efeito visual ainda seja branco, ele contém a parte importante da luz necessária para a fotossíntese da planta.
3. Parâmetro de intensidade de iluminação PPFD
A densidade de fluxo de fotossíntese (PPFD) é um parâmetro importante para medir a intensidade da luz das plantas. Pode ser expressado pela luz quanta ou por energia radiante. Refere-se à densidade efetiva de fluxo de radiação da luz na fotossíntese, que representa o número total de incidentes de quanta leve em hastes de folhas vegetais na faixa de comprimento de onda de 400 a 700 nm por unidade de tempo e área da unidade. Sua unidade é μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). A radiação fotossintética ativa (PAR) refere-se à radiação solar total com um comprimento de onda na faixa de 400 a 700 nm.
O ponto de compensação de luz das plantas, também chamado de ponto de compensação de luz, significa que o PPFD precisa ser maior do que este ponto para que a fotossíntese seja maior que a respiração, e o crescimento das plantas é maior do que o consumo antes que as plantas possam crescer. Diferentes plantas têm diferentes pontos de compensação de luz, e não podem ser simplesmente consideradas como atingindo um determinado índice, como o PPFD superior a 200μmol·m-2·s-1.
A intensidade de luz do medidor de iluminação usado no passado é o brilho, mas porque o espectro de crescimento da planta muda devido à altura da fonte de luz da planta, à cobertura da luz, e se a luz pode passar pelas folhas, etc., é usada como luz ao estudar a fotossíntese. Indicadores fortes não são suficientemente precisos, e o PAR agora é usado principalmente.
Geralmente, o mecanismo de fotossíntese pode ser iniciado pela planta positiva PPFD> 50 μmol·m-2·s-1; enquanto a planta de sombra PPFD só precisa de 20 μmol·m-2·s-1. Portanto, ao instalar a luz da planta LED, você pode instalá-la e configurá-la de acordo com este valor de referência, selecionar a altura de instalação apropriada e alcançar o valor e uniformidade ideais de PPFD na superfície da folha.
4. Fórmula leve
A fórmula leve é um novo conceito recentemente proposto, que inclui principalmente três fatores: qualidade da luz, quantidade de luz e duração. Basta entender que a qualidade da luz é o espectro mais adequado para fotossíntese vegetal; a quantidade de luz é o valor e a uniformidade ppfd apropriados; duração é o valor cumulativo da irradiação e a razão do dia para a noite. Os agroculturistas holandeses descobriram que as plantas usam a proporção de infravermelho com luz vermelha para julgar a mudança do dia-noite. A razão infravermelha aumenta significativamente ao pôr do sol, e as plantas respondem rapidamente ao sono. Sem esse processo, levaria várias horas para a planta concluir esse processo.
Em aplicações práticas, é necessário acumular experiência através de testes e selecionar a melhor combinação.
