Auteur: Jing Zhao, Zengchan Zhou, Yunlong Bu, etc.Source Media: Agricultural Engineering Technology (Treibhausgarten)

D'Planzfabréck kombinéiert modern Industrie, Biotechnologie, Nährstoffhydroponik an Informatiounstechnologie fir héich Präzisiounskontroll vun Ëmweltfaktoren an der Ariichtung ëmzesetzen.Et ass voll zouenen, huet niddereg Ufuerderungen un der Ëmgéigend, verkierzt d'Planzentwécklungsperiod, spuert Waasser an Dünger, a mat de Virdeeler vun der net-Pestizidproduktioun a keng Offallentloossung ass d'Eenheet Landverbrauchseffizienz 40 bis 108 Mol dovun. vun oppenen Terrain Produktioun.Ënnert hinne spillen déi intelligent kënschtlech Liichtquell a seng Liichtëmfeldreguléierung eng entscheedend Roll an hirer Produktiounseffizienz.

Als e wichtege physeschen Ëmweltfaktor spillt d'Liicht eng Schlësselroll bei der Reguléierung vun de Planzewachstum a Materialstoffwechsel."Ee vun den Haaptmerkmale vun der Planzfabrik ass déi voll kënschtlech Liichtquell an d'Realiséierung vun intelligenter Regulatioun vum Liichtëmfeld" ass en allgemenge Konsens an der Industrie ginn.

D'Planz brauch Luucht

Liicht ass déi eenzeg Energiequell vun der Pflanzenfotosynthese.D'Liichtintensitéit, d'Liichtqualitéit (Spektrum) a periodesch Verännerungen vum Liicht hunn e groussen Impakt op de Wuesstum an d'Entwécklung vu Kulturen, ënner deenen d'Liichtintensitéit de gréissten Impakt op d'Pflanzenfotosynthese huet.

■ Liicht Intensitéit

D'Intensitéit vum Liicht kann d'Morphologie vu Kulturen änneren, wéi Blummen, internode Längt, Stammdicke, a Blatgréisst an Dicke.D'Ufuerderunge vu Planzen fir d'Liichtintensitéit kënnen op liicht lieweg, mëttler liicht lieweg a kleng Liichttolerant Planzen opgedeelt ginn.Geméis si meeschtens liicht lieweg Planzen, an hir Liichtkompensatiounspunkten a Liicht Sättigungspunkte si relativ héich.An künstlech Liichtplanzenfabriken sinn déi relevant Ufuerderunge vun de Kulturen fir d'Liichtintensitéit eng wichteg Basis fir d'Auswiel vu kënschtleche Liichtquellen.D'Liichtfuerderunge vu verschiddene Planzen ze verstoen ass wichteg fir kënschtlech Liichtquellen ze designen, Et ass extrem noutwendeg fir d'Produktiounsleeschtung vum System ze verbesseren.

■ Liicht Qualitéit

D'Liichtqualitéit (Spektral) Verdeelung huet och e wichtegen Afloss op d'Pflanzenfotosynthese a Morphogenese (Figur 1).Liicht ass Deel vun der Stralung, a Stralung ass eng elektromagnetesch Welle.Elektromagnetesch Wellen hunn Welleneigenschaften a Quante (Partikel) Charakteristiken.De Quantum vum Liicht gëtt Photon am Hortologiefeld genannt.Stralung mat engem Wellelängtberäich vun 300 ~ 800nm ​​gëtt physiologesch aktiv Stralung vu Planzen genannt;a Stralung mat engem Wellelängteberäich vu 400 ~ 700nm gëtt Photosynthetesch aktiver Stralung (PAR) vu Planzen genannt.

Chlorophyll a Karotin sinn déi zwee wichtegst Pigmenter an der Planzefotosynthese.Figur 2 weist de Spektralabsorptiounsspektrum vun all photosynthetescht Pigment, an deem de Chlorophyll-Absorptiounsspektrum an de roude a bloe Bänner konzentréiert ass.De Beliichtungssystem baséiert op de Spektralbedürfnisser vun de Kulturen fir d'Liicht kënschtlech z'ergänzen, fir d'Photosynthese vu Planzen ze förderen.

■ photoperiod
D'Relatioun tëscht Fotosynthese a Photomorphogenese vu Planzen an Daglängt (oder Fotoperiodzäit) gëtt Photoperioditéit vu Planzen genannt.D'Photoperioditéit ass enk mat de Liichtstonnen verbonnen, wat op d'Zäit bezitt, wou d'Ernte vu Liicht bestraalt gëtt.Verschidde Kulturen erfuerderen eng gewëssen Unzuel u Stonnen Liicht fir d'Fotoperiod ze kompletéieren fir ze bléien a Fruucht ze droen.No de verschiddene Fotoperioden kann et a laang-Dag Kulturen opgedeelt ginn, wéi Kabes, etc., déi méi wéi 12-14h Liichtstonnen an enger gewësser Phase vu sengem Wuesstum erfuerderen;kuerz-Dag Kulturen, wéi Ënnen, Sojabohnen, etc., verlaangen manner wéi 12-14h Beliichtung Stonnen;mëttel-Sonn Kulturen, wéi Gurken, Tomaten, Peppers, etc., kënne bléien an Uebst droen ënner länger oder kuerzer Sonn.
Ënnert den dräi Elementer vun der Ëmwelt ass d'Liichtintensitéit eng wichteg Basis fir d'Auswiel vu kënschtleche Liichtquellen.Am Moment ginn et vill Weeër fir d'Liichtintensitéit auszedrécken, haaptsächlech déi folgend dräi.
（1） Beliichtung bezitt sech op d'Uewerflächedichte vum Liichtflux (Liichtflux pro Eenheet Beräich) kritt op der beliichte Fliger, a Lux (lx).

（2） Fotosynthetesch aktiver Stralung, PAR， Eenheet: W/m².

(3) Déi photosynthetesch effektiv Photonflux Dicht PPFD oder PPF ass d'Zuel vun der fotosynthetesch effektiver Stralung déi duerch Eenheet Zäit an Eenheetsfläch erreecht oder passéiert, Eenheet: μmol / (m²·s) 。 bezitt sech haaptsächlech op d'Liichtintensitéit vu 400 ~ 700nm direkt mat der Photosynthese verbonnen.Et ass och de meescht benotzte Liichtintensitéitsindikator am Feld vun der Planzeproduktioun.

Liichtquell Analyse vun typesch Zousaz Liicht System
Kënschtlech Liichtergänzung ass d'Liichtintensitéit am Zilberäich ze erhéijen oder d'Liichtzäit ze verlängeren andeems en Zousaz Liichtsystem installéiert ass fir d'Liichtfuerderung vu Planzen ze erfëllen.Allgemeng enthält den Zousazlichtsystem zousätzlech Liichtausrüstung, Circuiten a säi Kontrollsystem.Zousätzlech Liichtquellen enthalen haaptsächlech verschidde gemeinsam Aarte wéi Glühwäin, Leuchtstofflampen, Metallhalogenidlampen, Héichdrock Natriumlampen a LEDs.Wéinst der gerénger elektrescher an optescher Effizienz vu Glühbirnen, gerénger Fotosynthetesch Energieeffizienz an aner Mängel ass et vum Maart eliminéiert ginn, sou datt dësen Artikel keng detailléiert Analyse mécht.

■ Fluorescentlampe
Fluorescent Luuchten gehéieren zu der Aart vu Low-Drock Gas Entladungslampen.D'Glasröhre ass mat Quecksëlwerdamp oder Inertgas gefüllt, an déi bannescht Mauer vum Röhre ass mat Leuchtstoffpulver beschichtet.D'Liichtfaarf variéiert mam fluoreszentem Material dat am Röhre beschichtet ass.Leuchtstofflampen hunn eng gutt Spektralleistung, héich Liichteffizienz, geréng Kraaft, méi laang Liewensdauer (12000h) am Verglach mat Glühwäin, a relativ niddreg Käschten.Well d'Leuchtstofflampe selwer manner Hëtzt emittéiert, kann se no bei de Planzen fir Beliichtung sinn an ass fir dreidimensional Kultivatioun gëeegent.Wéi och ëmmer, de spektralen Layout vun der Leuchtstofflampe ass onverständlech.Déi heefegst Method op der Welt ass Reflektoren ze addéieren fir déi effektiv Liichtquellekomponente vun de Kulturen am Kultivatiounsberäich ze maximéieren.D'japanesch adv-agri Firma huet och eng nei Zort vun zousätzlech Liichtquelle HEFL entwéckelt.HEFL gehéiert eigentlech zu der Kategorie vu Leuchtstofflampen.Et ass den allgemenge Begrëff fir Kalkathode Leuchtstofflampen (CCFL) an extern Elektroden Leuchtstofflampen (EEFL), an ass eng gemëscht Elektroden Leuchtstofflampe.Den HEFL Röhre ass extrem dënn, mat engem Duerchmiesser vu nëmmen ongeféier 4mm, an d'Längt kann vun 450mm bis 1200mm ugepasst ginn no de Bedierfnesser vun der Kultivatioun.Et ass eng verbessert Versioun vun der konventioneller Leuchtstofflampe.

■ Metallhalogenidlampe
D'Metallhalogenidlampe ass eng Héichintensitéit Entladungslampe déi verschidden Elementer opreege kann fir verschidde Wellelängten ze produzéieren andeems verschidde Metallhalogeniden (Zinnbromid, Natriumjodid, asw.) am Entladungsröhr op Basis vun enger Héichdrock Quecksilberlampe bäigefüügt ginn.Halogenlampen hunn héich Liichteffizienz, héich Kraaft, gutt Liichtfaarf, laang Liewen a grousse Spektrum.Wéi och ëmmer, well d'Liichteffizienz méi niddereg ass wéi déi vun Héichdrock Natriumlampen, an d'Liewensdauer méi kuerz ass wéi déi vun Héichdrocknatriumlampen, gëtt se de Moment nëmmen an e puer Planzenfabriken benotzt.

■ Héichdrock Natriumlampe
Héich-Drock Natrium Luuchten gehéieren zu der Zort vun héich-Drock Gas Offlossquantitéit Luuchten.D'Héichdrock Natriumlampe ass eng héicheffizient Lampe, an där Héichdrocknatriumdamp am Entladungsröhr gefëllt ass, an eng kleng Quantitéit Xenon (Xe) a Quecksilbermetallhalogenid ginn dobäigesat.Well Héichdrock Natriumlampen eng héich elektro-optesch Konversiounseffizienz mat méi nidderegen Fabrikatiounskäschte hunn, sinn Héichdrocknatriumlampen am Moment am meeschte verbreet an der Uwendung vun Zousazlicht an landwirtschaftlechen Ariichtungen.Wéi och ëmmer, wéinst de Mängel vun der gerénger fotosynthetescher Effizienz an hirem Spektrum, hunn se d'Mängel vun enger gerénger Energieeffizienz.Op der anerer Säit sinn d'Spektralkomponenten, déi duerch Héichdrock-Natriumlampen emittéiert sinn, haaptsächlech an der giel-orange Liichtband konzentréiert, déi déi rout a blo Spektre feelt, déi fir de Planzewuesstum néideg sinn.

■ Liicht Emissioun Diode
Als nei Generatioun vu Liichtquellen hunn d'Liichtemittéierdioden (LEDs) vill Virdeeler wéi méi héich elektro-optesch Konversiounseffizienz, justierbare Spektrum, an héich fotosynthetesch Effizienz.LED kann monochromatescht Liicht emittéieren, wat fir Planzenwuesstem néideg ass.Am Verglach mat gewéinleche Leuchtstofflampen an aner Ergänzungslichtquellen huet LED d'Virdeeler vun Energiespueren, Ëmweltschutz, laang Liewen, monochromatescht Liicht, kal Liichtquell a sou weider.Mat der weiderer Verbesserung vun der elektro-optescher Effizienz vun LEDs an der Reduktioun vun de Käschten, déi duerch de Skala Effekt verursaacht ginn, ginn LED wuessen Beliichtungssystemer d'Mainstream Ausrüstung fir d'Ergänzung vum Liicht an landwirtschaftlechen Ariichtungen.Als Resultat sinn LED wuessen Luuchten iwwer 99,9% Planzenfabriken applizéiert ginn.

Duerch Verglach kënnen d'Charakteristike vu verschiddenen Ergänzungslichtquellen kloer verstane ginn, wéi an der Tabell 1 gewisen.

Mobile Beliichtung Apparat
D'Intensitéit vum Liicht ass enk mat dem Wuesstum vun de Kulturen verbonnen.Dräidimensional Kultivatioun gëtt dacks a Planzefabriken benotzt.Wéi och ëmmer, wéinst der Begrenzung vun der Struktur vun de Kultivatiounsracks, wäert d'ongläich Verdeelung vu Liicht an Temperatur tëscht de Racken d'Ausbezuele vun de Kulturen beaflossen an d'Erntezäit gëtt net synchroniséiert.Eng Firma zu Peking huet erfollegräich e manuelle Liftlichtergänzungsapparat entwéckelt (HPS Beliichtungsarmatur an LED wuessen Beliichtungsarmatur) am Joer 2010. De Prinzip ass d'Driftwelle an de Winder fixéiert op et ze rotéieren andeems de Grëff rëselt fir de klenge Filmroll ze rotéieren fir den Zweck z'erreechen fir d'Draadseil zréckzezéien an z'entwéckelen.D'Draadseil vum Wuesslicht ass mat dem Wicklungsrad vum Lift duerch verschidde Sätze vun ëmgedréint Rieder verbonnen, sou datt den Effekt vun der Héicht vum Wuesslicht ugepasst gëtt.Am 2017 huet déi uewe genannte Firma en neien mobilen Liichtergänzungsapparat entwéckelt an entwéckelt, deen automatesch d'Héicht vun der Liichtergänzung an Echtzäit no Erntewachstumsbedürfnisser upassen kann.D'Upassung Apparat ass elo op der 3-Layer Liichtjoer Quell Levée Typ dräi-zweedimensional ubauen Rack installéiert.Déi iewescht Schicht vum Apparat ass den Niveau mat de beschten Liichtbedingungen, sou datt et mat Héichdrock Natriumlampen ausgestatt ass;d'Mëttschicht an d'ënnescht Schicht si mat LED wuessen Luuchten an e Lift Upassungssystem ausgestatt.Et kann automatesch d'Héicht vum Wuesslicht upassen fir e passend Beliichtungsëmfeld fir d'Ernte ze bidden.

Am Verglach mam mobilen Liichtergänzungsapparat, dee fir dreidimensional Kultivatioun geschnidde gëtt, huet Holland en horizontal bewegbare LED Grow Light Supplement Liichtapparat entwéckelt.Fir den Afloss vum Schied vum Wuesslicht op de Wuesstum vun de Planzen an der Sonn ze vermeiden, kann de Wuess-Liichtsystem op béide Säiten vun der Klammer duerch d'teleskopesch Rutsch an der horizontaler Richtung gedréckt ginn, sou datt d'Sonn voll ass. bestrahlt op de Planzen;op bewölktem a verreenten Deeg ouni Sonneliicht, Dréckt de wuessen Liichtsystem an d'Mëtt vun der Klammer fir d'Liicht vum wuessen Liichtsystem gläichméisseg d'Planzen ze fëllen;Beweegt de wuessen Liichtsystem horizontal duerch d'Rutsch op der Klammer, evitéiert heefeg Demontage an Entfernung vum wuessen Liichtsystem, a reduzéiert d'Aarbechtsintensitéit vun de Mataarbechter, sou datt d'Aarbechtseffizienz effektiv verbessert gëtt.

Design Iddien vun typesch wuessen Liichtjoer System
Et ass net schwéier aus dem Design vum mobilen Beliichtungsergänzungsapparat ze gesinn datt den Design vum Ergänzungsbeleuchtungssystem vun der Planzfabrik normalerweis d'Liichtintensitéit, d'Liichtqualitéit an d'Photoperiodparameter vu verschiddene Erntewachstumsperioden als Kärgehalt vum Design hëlt , Vertrauen op den intelligenten Kontrollsystem fir ëmzesetzen, d'ultimativ Zil vun Energiespueren an héich Ausbezuelen z'erreechen.

Am Moment ass den Design an d'Konstruktioun vun Ergänzungsliicht fir Blatgeméis lues a lues reift.Zum Beispill, Blieder Geméis kann an véier Etappe ënnerdeelt ginn: seedling Etapp, Mëtt-Wuesstem, Spéit-Wuesstem, an Enn Etapp;Uebst-Geméis kann an seedling Etapp, vegetativ Wuesstem Etapp, Bléiennuecht Stadium, an Recolte Etapp ënnerdeelt ginn.Vun den Attributer vun der ergänzender Liichtintensitéit soll d'Liichtintensitéit an der Keimlingstadium liicht méi niddereg sinn, bei 60 ~ 200 μmol / (m²·s), an dann graduell eropgoen.Blatgeméis kënne bis zu 100 ~ 200 μmol/(m²·s) erreechen, an Uebstgeméis kënnen 300~500 μmol/(m²·s) erreechen fir d'Liichtintensitéit Ufuerderunge vun der Pflanzenfotosynthese an all Wuesstumsperiod ze garantéieren an d'Bedierfnesser ze erfëllen héich Ausbezuele;Wat d'Liichtqualitéit ugeet, ass de Verhältnis vu rout bis blo ganz wichteg.Fir d'Qualitéit vu Séiwierker ze erhéijen an exzessive Wuesstum an der Keimlingstadium ze vermeiden, gëtt de Verhältnis vu rout bis blo allgemeng op engem nidderegen Niveau [(1~2):1] gesat, an dann graduell reduzéiert fir d'Bedierfnesser vun der Planz z'erreechen. Liichtmorphologie.D'Verhältnis vu roude bis bloe bis Blieder Geméis kann op (3 ~ 6) gesat ginn: 1.Fir d'Photoperiod, ähnlech wéi d'Liichtintensitéit, sollt et e Trend vun der Erhéijung vun der Verlängerung vun der Wuesstumsperiod weisen, sou datt Blatgeméis méi Fotosynthese fir Fotosynthese hunn.D'Liicht Ergänzungsdesign vun Uebst a Geméis wäert méi komplizéiert sinn.Zousätzlech zu den uewe genannte Grondgesetzer, sollte mir op d'Astellung vun der Fotoperiod während der Blummenzäit konzentréieren, an d'Blummen an d'Fruucht vu Geméis musse gefördert ginn, fir net zréckzekommen.

Et ass derwäert ze ernimmen datt d'Liichtformel d'Ennbehandlung fir d'Liichtëmfeld Astellunge soll enthalen.Zum Beispill, kontinuéierlech Liichtergänzung kann d'Ausbezuelung an d'Qualitéit vun hydroponesche Blieder Geméis Séiwierker staark verbesseren, oder d'UV Behandlung benotze fir Sprossen a Blatgeméis (besonnesch purpurroude Blieder a roude Blat Salat) d'Ernährungsqualitéit wesentlech ze verbesseren.

Zousätzlech fir d'Liichtergänzung fir ausgewielte Kulturen ze optimiséieren, huet d'Liichtquell Kontrollsystem vun e puer kënschtlech Liichtplanzenfabriken och an de leschte Joeren séier entwéckelt.Dëse Kontrollsystem baséiert allgemeng op der B / S Struktur.Fernsteierung an automatesch Kontroll vun Ëmweltfaktoren wéi Temperatur, Fiichtegkeet, Liicht a CO2 Konzentratioun während dem Wuesstum vun de Kulturen ginn duerch WIFI realiséiert, a gläichzäiteg gëtt eng Produktiounsmethod realiséiert, déi net vun externe Bedéngungen limitéiert ass.Dës Aart vun intelligenten Ergänzungsliichtsystem benotzt LED Grow Light Armature als Ergänzungslichtquell, kombinéiert mat Fern-Intelligent Kontrollsystem, kann d'Bedierfnesser vun der Planzwellelängtbeliichtung entspriechen, ass besonnesch gëeegent fir liicht kontrolléiert Planzekultivatiounsëmfeld, a ka gutt Maartfuerderung entspriechen .

Ofschlossbemierkungen
Planzenfabriken ginn als e wichtege Wee ugesinn fir d'Weltressourcen, d'Bevëlkerung an d'Ëmweltproblemer am 21.Als nei Aart vun der landwirtschaftlecher Produktiounsmethod sinn Planzenfabriken nach ëmmer an der Léier- a Wuesstumsstadium, a méi Opmierksamkeet a Fuerschung si gebraucht.Dësen Artikel beschreift d'Charakteristiken an d'Virdeeler vun allgemenge Ergänzungsbeleuchtungsmethoden a Planzenfabriken, a stellt d'Designidee vun typesche Ernte-Ergänzungsbeliichtungssystemer vir.Et ass net schwéier duerch de Verglach ze fannen, fir mat dem nidderegen Liicht verursaacht duerch schwéiert Wieder wéi kontinuéierlech bewölkt an Niwwel ze këmmeren an eng héich a stabil Produktioun vun Ariichtungskulturen ze garantéieren, LED Grow Liichtquelleausrüstung ass am meeschten am Aklang mat der aktueller Entwécklung Trends.

Déi zukünfteg Entwécklungsrichtung vun de Planzenfabriken soll sech op nei héichpräzis, bëlleg Sensoren, Fernsteierbar, justierbar Spektrumbeleuchtungssystemer an Expert Kontrollsystemer konzentréieren.Zur selwechter Zäit wäerten déi zukünfteg Planzfabriken weider a Richtung Low-Cost, intelligent a selbst adaptiv entwéckelen.D'Benotzung an d'Populariséierung vun LED wuessen Liichtquellen garantéieren eng héich Präzisioun Ëmweltkontrolle vu Planzenfabriken.LED Liichtëmfeld Reguléierung ass e komplexe Prozess deen ëmfaassend Reguléierung vu Liichtqualitéit, Liichtintensitéit a Fotoperiod involvéiert.Relevant Experten a Geléiert mussen déif Fuerschung ausféieren, LED Ergänzungsbeleuchtung an kënschtleche Liichtplanzfabriken förderen.