يعتقد معظم الناس أن الإضاءة التكميلية الاصطناعية تستخدم فقط في الدفيئات ذات أشعة الشمس غير الكافية . ، ومع ذلك ، فإن بعض المناطق لديها أشعة الشمس الوفيرة ولا تحتاج إلى إضاءة تكميلية . سأقدم بعض البيانات التحليلية حول هذه المشكلة للرجوع إليها .
أولاً ، يتم إعطاء الاستنتاج:
1) جودة ضوء الشمس غير مناسبة لضوء التمثيل الضوئي .
2) كمية الضوء في معظم الدفيئات غير كافية وغير مستقرة .
3) كفاءة التمثيل الضوئي للبيوتور في المناطق المشمسة ليست عالية .
4) بدون إضاءة تكميلية مصطنعة ، فإن تحقيق العائد المستمر والمستقر وضمان الجودة في زراعة الدفيئة أمر مستحيل .
1. جودة ضوء الشمس
الشكل أدناه هو طيف للمجموعة الكاملة لأشعة الشمس القياسية AM1 . 5g الطول الموجي . تظهر خطوط الامتصاص أو نطاقات الامتصاص في بعض الأطوال الموجية . هذا هو أنه عندما يمر أشعة الشمس عبر الغلاف الجوي ، فإنه يتم تمتلئه أو متخلفه عن بعض العناصر في الغزارة. في هذه الأطوال الموجية ، تشكل الاكتئاب . ، يمكن ملاحظة أن نطاق الطول الموجي الطيفي لأشعة الشمس القياسية هو 280-4000 nm.
الطيف الشمسي القياسي هو معيار طيفي شائع الاستخدام في أبحاث وتطبيقات الطاقة الشمسية والطاقة الشمسية .
(ملاحظة: AM1 . 5g هو طيف أشعة الشمس القياسية ، ويمثل الخصائص الطيفية لأشعة الشمس عندما ينتشر رأسياً في الغلاف الجوي . Am يقف على كتلة الغلاف الجوي ، ويعني 1.5 من البهجة ، والطول المقطوع من أشعة الشمس عبر الغلاف الجوي. يرمز إلى العالمية.)
لأبحاث إضاءة النبات ، يكون نطاق الطول الموجي 350-850 nm .
الشكل التالي هو طيف AM1.5G في هذه الفرقة:
المحتوى الإشعاعي لهذا الفرقة:
ضوء الأشعة فوق البنفسجية (350-399 nm): 9.34 ٪
الضوء الأزرق (400-499 nm): 21.21 ٪
Greenlight (500-599 nm): 23.22 ٪
الضوء الأحمر (600-700 nm): 21.62 ٪
FAR-RED (701-850 nm): 24.61 ٪ Red Blue Ratio R: B =1.02
لبحث التمثيل الضوئي النباتي ، يكون نطاق الطول الموجي 400-700 nm ، المعروف أيضًا باسم par .
الشكل التالي هو طيف AM1.5G في النطاق الاسمية:
محتوى الإشعاع في هذا النطاق:
الضوء الأزرق (400-499 nm): 32.33 ٪
Greenlight (500-599 nm): 35.40 ٪
الضوء الأحمر (600-700 nm): 32.27 ٪
R:B=1.02
الشكل التالي هو مخطط التوزيع للفوتونات في النطاق الاسمية
من البيانات المذكورة أعلاه ، تتم مقارنة جودة ضوء الشمس مع بيانات اختبار الزراعة لدينا . إن معدل النمو وكفاءة التمثيل الضوئي للنباتات تحت الإضاءة الاصطناعية أعلى بكثير من ضوء الشمس .
على الرغم من أن جودة ضوء أشعة الشمس ليست جيدة ، إلا أنها تلبي الثانية من المبادئ الثلاثة للتكنولوجيا الطيفية: تتبع كمية الضوء الأسبقية على جودة الضوء .
إذن ، ما هي جودة ضوء الشمس الفعلية على الأرض؟
جودة ضوء الشمس في مناطق مختلفة من 23 درجة ن (أزرق) ، 39 درجة ن (أحمر) ، و 44 درجة ن (رمادي) مختلفة .
الشكل أعلاه هو مخطط طيف طبيعي . يمكن رؤيته من الشكل أنه كلما ارتفع خط العرض ، كلما زاد مكون الضوء الأزرق . ومع ذلك ، لا يمكن أن يفسر هذا الرقم نسبة من اللون الأحمر إلى الأزرق . يعبر عن الاتجاه . أدناه .
2. جودة أشعة الشمس في الدفيئة
بغض النظر عن نوع الدفيئة ، يتم تخفيف أشعة الشمس ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تأثير الأجزاء الهيكلية ، وفيلم الدفيئة أو الزجاج ، وما إلى ذلك. ، ويتغير طيف أشعة الشمس أيضًا .
يوضح الشكل التالي تغييرات الطيف داخل الدفيئة (الأحمر) والخارج (الأزرق) ، باستخدام بيانات الطيف المطلق لرسم الخريطة .
عند حساب الشكل أعلاه ، يتم استنتاج أن كمية أشعة الشمس في الدفيئة يتم تخفيفها بأكثر من 35 ٪ .
حتى دفيئة Venlo سيكون لها أكثر من 28 ٪ من أشعة الشمس .
إن توهين جودة الضوء بواسطة المواد الشفافة الدفيئة هو بشكل أساسي فوق البنفسجي والضوء الأزرق .
من حساب الطيف النسبي داخل الدفيئة وخارجها ، يتم امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والضوء الأزرق من أشعة الشمس جزئيًا ، وبالتالي فإن النسبة من اللون الأحمر إلى الأزرق في الدفيئة ستزداد .
العديد من العوامل تؤثر على جودة ضوء أشعة الشمس في الدفيئة . العامل الأكثر لا يمكن السيطرة عليه هو أن أشعة الشمس نفسها تتأثر بالمواسم ، والطقس ، وتراكم الغبار للمواد الشفافة ، وما إلى ذلك ، ويجب أن يتم ضبط الاستنتاج بشكل مستمر على جودة الخفيفة في الجودة. النباتات .
3. كمية أشعة الشمس في الدفيئة
كيفية حساب كمية أشعة الشمس في الدفيئة؟
أولاً ، دعونا نقدم مفهومًا: dli .
DLI: التراكم اليومي لأشعة الشمس ، مما يعني الكمية المولية من أشعة الشمس لكل متر مربع يوميًا ، وتستخدم لقياس تراكم الضوء للمحاصيل . الوحدة: mol/d/m2
يرتبط DLI بالموقع الجغرافي . DLI يؤثر على معدل التمثيل الضوئي ونمو النبات . تختلف استجابة نمو النبات إلى DLI اعتمادًا على الأنواع والأصناف .
يختلف DLI خارج الدفيئة عن DLI داخل الدفيئة ، عادةً مع اختلاف 4-8 mol/d/m2
يجب قياس DLI في الدفيئة لفترة طويلة ، وهو معلمة إضاءة مهمة لضمان زراعة الدفيئة .
حساب الدفيئة DLI:
dli=σ 0.0036*ppfdi*hi (i =12... n)
حيث: فترات مختلفة ، الوحدة: ساعات مختلفة النباتات لها متطلبات مختلفة لـ DLI .
يختلف DLI في مناطق زراعة مختلفة أيضًا بشكل كبير .
لا يرتبط حساب فهرس DLI بحد ذاته بجودة ضوء أشعة الشمس .
عامل XD:في نطاق الطول الموجي لـ 400-700 nm ، عندما يتم تحديد المورفولوجيا الطيفية ، يمكن لمصدر الضوء تحويل PPFD عن طريق قياس قيمة الإضاءة السطحية المضيئة (LX) . هذا ثابت التحويل هو عامل XD {}}}
طريقة التحويل:PPFD=قيمة الإضاءة (LX)/عامل XD ، حيث وحدة الإضاءة LX: LM/M2 ، وحدة PPFD: UMOL/S/M2
ملحوظة:يرتبط عامل XD بالشكل الطيفي لمصدر الضوء . أشكال طيفية مختلفة لنفس جودة الضوء لها عوامل XD مختلفة . يوفر معهد أبحاث مصادر الإضاءة الصلبة Haoliang عوامل XD .
يتم توفير عوامل XD التالية للرجوع إليها:
23 درجة شمال خط العرض ، عامل XD: 57
39 درجة شمال خط العرض ، عامل XD: 55.4
44 درجة شمال خط العرض ، عامل XD: 55
ملاحظة: يتطلب عامل XD الدقيق حسابًا احترافيًا .
وض
إذا كان وقت الإضاءة الفعال لأشعة الشمس في الدفيئة هو 7 ساعات ، فإن DLI في الدفيئة هو 0.0036*228*7=5.74 mol/d/m2
بالنسبة إلى DLI في الدفيئة أدناه 6 ، يعتبر مستوى ضوء منخفض .
4. هل تحتاج المناطق ذات الظروف الأفضل للإضاءة إلى إضاءة تكميلية مصطنعة؟
من عامل XD ، يمكن ملاحظة أنه كلما ارتفع خط العرض ، كلما زادت مكونات الضوء الأزرق ، كلما كان عامل XD أصغر ، أكبر قيمة PPFD المحسوبة في نفس مستوى الإضاءة ، مما يؤدي أيضًا إلى نسبة أقل من الأزرق الأحمر من الطيف وجودة الضوء الأسوأ {-1}}
يمكن ملاحظة تأثير جودة ضوء الشمس من الظواهر الطبيعية ، مثل ارتفاع الارتفاع ، وكلما زادت PPFD ، ولكن كلما كان نمو النبات أقصر .
إذا بلغت DLI في المنطقة القابلة للزراعة 45 مول/د/م 2 ، فستكون ذروة PPFD لأشعة الشمس أكبر من 2000 UMOL/S/M2 ، وسوف تسبب كمية الضوء في الإجهاد الخفيف للنباتات {{4} من النباتات ليست كافية . في نفس الوقت ، فإن محتوى الضوء الأزرق العالي نفسه له تأثير على فسيولوجيا النبات ، ويؤثر الضوء الأزرق العالي أيضًا على طعم الفواكه والخضروات ، مما يجعلها تعكر أو مريرة .
المنتجات الزراعية عالية الجودة هي العلامة الأساسية للزراعة الزراعية الحديثة . في المناطق ذات المستويات العالية من أشعة الشمس ، يتطلب زراعة الدفيئة إضاءة اصطناعية لضبط جودة الضوء ، وإلا ، لا يمكن تحقيق نسبة الإدخال والمخرجات .
خاتمة
يستخدم Optics الحيوي نظرية حساب الفوتون الكمومي لاستخلاص نموذج الخوارزمية تمامًا لإضاءة الدفيئة ، مما يجعل إضاءة الدفيئة تقنية إضاءة زراعة يمكن التحكم فيها .
إذا لم يكن هناك تطبيق لتكنولوجيا الإضاءة الاصطناعية في الدفيئة ، فلا يمكن القول أنها تقنية زراعة زراعية حديثة ، ناهيك عن تطبيق تقنية الدفيئة الذكية .
