Sarrera

Argiak funtsezko eginkizuna du landareen hazkuntzaren prozesuan. Ongarri onena da landare klorofila xurgatzea eta karoteno bezalako landareen hazkuntza-kalitatearen xurgapena sustatzea. Hala ere, landareen hazkundea zehazten duen faktore erabakigarria faktore integrala da, argiarekin lotuta ez ezik, uraren, lurzoruaren eta ongarriaren, hazkunde ingurunearen baldintzak eta kontrol tekniko integrala ere bereiztezinak dira.

Azken bi edo hiru urteetan, hiru dimentsiotako landare lantegiei edo landareen hazkuntzari buruzko argiztapen teknologikoaren aplikazioari buruzko txosten amaigabeak izan dira. Baina arretaz irakurri ondoren, beti dago sentimendu deseroso bat. Orokorrean, ez dago benetako ulermena zer nolako argiak landareen hazkuntzan jokatu behar duen.

Lehenik eta behin, ulertu dezagun eguzkiaren espektroa, ikus daiteke eguzki espektroak etengabeko espektroa dela, eta bertan espektro urdina eta berdea espektro gorria baino indartsuagoa da eta ikusgai dagoen espektro ikusgarria da 380 eta 780 nm. Naturan organismoen hazkundea espektroaren intentsitatearekin lotuta dago. Adibidez, ekuatorearen ondoan dagoen landare gehienak oso azkar hazten dira, eta, aldi berean, hazkundearen tamaina nahiko handia da. Eguzkiaren irradiazioaren intentsitate handia ez da beti hobe, eta animalien eta landareen hazkuntzarako nolabaiteko selektibitatea dago.

1. irudia, eguzki-espektroaren ezaugarriak eta ikusitako argi espektroak

Bigarrenik, landareen hazkuntzaren funtsezko hainbat xurgapen elementuen bigarren espektroaren diagrama 2. irudian agertzen da.

2. irudia, landareen hazkuntzan hainbat auxinen xurgapen espektroa

2. iruditik ikus daiteke landareen hazkuntzan eragina duten hainbat auxina gakoa xurgatzeko espektroak nabarmen desberdinak direla. Hori dela eta, LED landareen hazkunde argien aplikazioa ez da gai erraza, baina oso zuzenduta dago. Hemen beharrezkoa da landare fotosintetikoen hazkunde elementu garrantzitsuenen kontzeptuak aurkeztea.

• klorofila

Klorofila fotosintesiarekin lotutako pigmentu garrantzitsuenetako bat da. Photosintesia sor dezaketen organismo guztietan dago, landare berdeak barne, alga urdin berdeak (zianobakterioak) eta alga eukariotikoak. Klorofilak energia argitik xurgatzen du, eta, ondoren, karbono dioxidoa karbohidrato bihurtzeko erabiltzen da.

Klorofilak argi gorria xurgatzen du batez ere, eta klorofila B-k batez ere argi-more-argia xurgatzen du, batez ere itzal landareak eguzki landareetatik bereizteko. Klorofila B klorofilaren arteko erlazioa itzal landareak txikiak dira, beraz, itzal landareek argi urdinak biziki erabil ditzakete eta itzalpean hazten dira. Klorofila a urdin-berdea da, eta klorofila B horia-berdea da. Klorofila A eta klorofila B-ren xurgapen sendoak daude, eskualde gorrian, 630-680 nm uhin-luzera du eta bestea 400-460 nm uhin-luzera duen uhin-luzerarekin.

• Karotenoideak

Karotenoideak dira pigmentu natural garrantzitsuen klaseko termino orokorra. Orain arte, 600 karotenoide natural baino gehiago aurkitu dira.

Karotenoideen xurgapen arinak od303 ~ 505 nm-ko sorta estaltzen du, elikagaien kolorea ematen duena eta gorputzaren elikagaien kontsumoa eragiten du. Algetan, landareetan eta mikroorganismoetan, bere kolorea klorofilak estaltzen du eta ezin da agertu. Landare-zeluletan, karotenoideek energia xurgatu eta transferitzen dute, fotosintesia laguntzeko, baina zelulak elektroi bakarreko oxigeno molekulek suntsitu beharreko zelulak babesteko funtzioa dute.

Kontzeptu-gaizki ulertu batzuk

Energia aurrezteko efektua edozein dela ere, argiaren selektibitatea eta argiaren koordinazioa, argiztapen erdieroaleak abantaila handiak erakutsi ditu. Hala ere, azken bi urteetako garapen azkarretik, argi-garbiketan ulertu ugari ere ikusi ditugu argiaren diseinuan eta aplikazioan, batez ere alderdi hauetan islatzen direnak.

Aspaldiko uhin-luzera baten patata frijituak eta urdinak erlazio jakin batean konbinatzen dira, landareen laborantzan erabil daitezke, adibidez, gorria urdinaren ratioa 4: 1, 6: 1, 9: 1 eta 1 da on.

Argi zuria denez, eguzkiaren argia ordezkatu dezake, hala nola Japonian oso erabilitako argi zuriko hodia, etab. Espektro horien erabilerak nolabaiteko eragina du landareen hazkuntzan, baina eragina da ez da LEDek egindako argi iturria bezain ona.

PPFD (fluxu arineko fluxuen dentsitate arina), argiztapen parametro garrantzitsua da, indize jakin batera iristen da, adibidez, PPFD 200 μm baino handiagoa da · m-2 · s - S-1. Hala ere, adierazle hau erabiltzen duzunean, itzal landarea edo eguzki planta den ala ez arreta jarri behar duzu. Landare horien argiztapen-konpentsazioaren punturik kontsultatu edo aurkitu behar duzu, eta horrek ere argi-kalte-ordaina deritzo. Benetako aplikazioetan, plantak askotan erre edo desagertu egiten dira. Hori dela eta, parametro honen diseinua landare espeziearen, hazkunde ingurunea eta baldintzak diseinatu behar dira.

Lehenengo alderdiari dagokionez, sarreran sartu den moduan, landareen hazkuntzarako beharrezkoa den espektroak etengabeko espektro bat izan beharko luke banaketa-zabalera jakin batekin. Jakina da, ez da egokia bi uhin-luzerako patata frijituak erabiltzea gorri eta urdinak oso espektro estu batekin (3. irudian (A) irudian erakusten den moduan). Esperimentuetan, landareak horixkak izan ohi direla aurkitu zen, hosto zurtoinak oso arinak dira eta hosto zurtoinak oso meheak dira.

Aurreko urteetan gehien erabiltzen diren hiru kolore nagusi dituzten hodiak fluoreszenteak izan arren, espektro gorria, berdea eta urdina bereizten dira (3. irudian (b) irudian erakusten den moduan, eta espektroaren zabalera oso estua da. Hurrengo zati jarraikoaren intentsitate espektrala nahiko ahula da, eta potentzia nahiko handia da oraindik LEDekin alderatuta, 1,5 eta 3 aldiz energia kontsumoa. Hori dela eta, erabileraren efektua ez da LED argiak bezain ona.

3. irudia, txip gorria eta urdina LED landare argia eta hiru lehen mailako kolore fluoreszente arina espektro

PPFD fluxu-fluxu-dentsitate arina da, fotosintesian argi-fluxu-dentsitate eraginkor eraginkorra aipatzen duena. Landare-hosto-hostoetako istilu argien kopuru osoa 400 eta 700 nm unitate bakoitzeko unitateko denbora eta unitate eremuan . Bere unitatea μe · m-2 · s - 1 (μmol · m-2 · s - 1). Fotosintetikoki erradiazio aktiboa (par) eguzki-erradiazio osoari egiten dio erreferentzia 400 eta 700 nm bitarteko uhin-luzera duen. Kucha arinak edo energia distiratsuaren bidez adieraz daiteke.

Iraganean, argiztapenak islatzen zuen argiaren intentsitatea distira izan zen, baina landareen hazkunde espektroa aldatu egiten da landarearen argiaren argiaren altueraren ondorioz, estaldura arina eta argia hostoetatik igaro daitekeen ala ez. Hori dela eta, ez da zehatza fotosintesiaren azterketan argiaren intentsitatearen adierazle gisa erabiltzea.

Orokorrean, fotosintesia mekanismoa eguzkitako landarearen PPFDa 50 μmol baino handiagoa denean has daiteke eta Landare itzalaren PPFDak 20 · 2 · S-1 baino ez ditu behar. . Hori dela eta, LED hazten diren argiak erosterakoan, erreferentziako balio horretan eta landare motaren araberako LED hazteko argien kopurua aukeratu dezakezu. Adibidez, LED bakar baten PPFD 20 μm-koa bada · 2 · 1, 3 LED landare bonbilla baino gehiago behar dira eguzkia maite duten landareak hazteko.

Argiztapen erdieroaleen diseinu irtenbide batzuk

Erdieroaleen argiztapena landareen hazkuntzarako edo landatzeko erabiltzen da, eta oinarrizko bi erreferentziako metodo daude.

• Gaur egun, barruko landaketa eredua oso beroa da Txinan. Eredu honek hainbat ezaugarri ditu:

LED argien rola landareen argiztapen espektro osoa ematea da, eta argiztapen sistema argiztapen energia guztia eman behar da, eta ekoizpen kostua nahiko altua da;
② LED hazteko argien diseinuak espektroaren jarraitutasuna eta osotasuna kontuan hartu behar ditu;
③it beharrezkoa da argiztapen denbora eta argiztapen intentsitatea modu eraginkorrean kontrolatzeko, hala nola landareak ordu batzuetan atseden uztea, irradiazioaren intentsitatea ez da nahikoa edo indartsua edo indartsua;
④ Prozesu osoak landareen hazkuntza ezin hobea duten baldintzak imitatu behar ditu aire librean, hala nola hezetasuna, tenperatura eta CO2 kontzentrazioa.

• Kanpoko landaketa modua kanpoko berotegi berotegi onarekin. Eredu honen ezaugarriak hauek dira:

① LED argien rola argia osatzea da. Egunean zehar eguzki-argiaren irradiazioaren azpian argiaren intentsitatea hobetzea da, landareen fotosintesia sustatzeko egunean zehar, eta bestea, gauean eguzki-argia ez denean konpentsatzea da landareen hazkunde tasa sustatzeko
② Argi osagarriak landarea zein hazkunde fasetan dagoen kontuan hartu behar da, hala nola, landare-aldia edo loraldia eta fruitu aldia.

Hori dela eta, LED landareen argien diseinuak oinarrizko bi diseinu modu izan behar ditu, hots, 24h argiztapena (barrukoa) eta landareen hazkunde osagarriaren argiztapena (kanpoaldea). Barneko landareen laborategietarako, LED hazteko argien diseinuak hiru alderdi kontuan hartu behar ditu, 4. irudian ikusten den bezala. Ezin da patata frijituak hiru kolore preziatuekin paketatu proportzio jakin batean.

4. irudia, 24 orduko argiztapenaren barruko LED landare-argiak erabiltzeko diseinua

Adibidez, haurtzaindegiaren fasean espektroak egitean, sustraien eta zurtoinen hazkundea sendotu behar dela kontuan hartuta, hostoen adarra sendotu behar da eta argi iturria barrualdean erabiltzen da, espektroak 5. irudian ikus daitekeen moduan diseinatu daiteke.

5. irudia, LED barruko haurtzaindegirako egokiak diren egitura espektralak

LED bigarren motaren diseinua argiagoa da, batez ere, argiaren berotegiaren oinarrian landaketa sustatzeko argia osatzeko soluzioari zuzenduta dago batez ere. Diseinuaren ideia 6. irudian agertzen da.

6. irudia, kanpoko hazteko argien ideiak diseinatu 

Egileak iradokitzen du landaketa-konpainia gehiagok LED argiak erabiltzeko bigarren aukera bat hartzen dutela landareen hazkundea sustatzeko.

Lehenik eta behin, Txinako Kanpoko Berotegiaren laborantzak kopuru handia eta esperientzia zabala ditu, bai hegoaldean bai iparraldean. Berotegi-lanaren laborantza teknologiaren oinarri ona du eta fruta eta barazki fresko ugari eskaintzen ditu inguruko hirietarako. Batez ere lurzoruaren eta uraren eta ongarri landaketaren arloan, ikerketa aberatsak egin dira.

Bigarrenik, irtenbide arina osagarri honek asko murriztu dezake energia-kontsumoa alferrikako kontsumoa murriztea, eta, aldi berean, fruitu eta barazkien errendimendua modu eraginkorrean handitu dezake. Gainera, Txinako eremu geografiko zabala oso erosoa da sustatzeko.

LED landareen argiztapenaren ikerketa zientifikoa izanik, base esperimental zabalagoa eskaintzen du horretarako. 7. irudia ikerketa talde honek garatutako LED argi mota bat da, hau da, negutegietan hazteko egokia da, eta bere espektroa 8. irudian agertzen da.

7. irudia, LED mota bat argia hazten da

8. irudia, LED mota baten espektroa argia hazten da

Goiko diseinu ideien arabera, ikerketa taldeak hainbat esperimentu egin zituen eta emaitza esperimentalak oso esanguratsuak dira. Adibidez, haurtzaindegian argi hazteko, jatorrizko lanpara 32 W-ko potentzia duen lanpara fluoreszentea da eta 40 eguneko haurtzaindegi zikloa da. 12 W LED argia ematen dugu, eta horrek landare-zikloa 30 egun laburbiltzen du, lanpararen tenperaturaren eragina murrizten du landare-tailerrean, eta aire girotuaren energia kontsumitzea aurrezten du. Plantulen lodiera, luzera eta kolorea jatorrizko plantak igotzeko irtenbidea baino hobeak dira. Barazki arrunten plantak egiteko, egiaztapen onak ere lortu dira, hurrengo taulan laburbiltzen direnak.

Horien artean, argi-talde osagarria PPFD: 70-80 μmol · M-2 · S-1, eta Red-urdin ratioa: 0,6-0,7. Talde naturalaren eguneko PPFD balioa 40 ~ 800 μmol · m-2 · 1 izan zen, eta gorria urdinaren ratioa 0,6 ~ 1,2 zen. Ikus daiteke goiko adierazleak modu naturalean hazitako landareak baino hobeak direla.

Bukaera

Artikulu honek LED hazteko argien aplikazioan azken garapenak aurkezten ditu landareen laborategian, eta LED hazteko argiaren aplikazioan zenbait gaizki ulertu ditu landareen laborategian. Azkenik, landareak lantzeko erabilitako LED hazteko argiak garatzeko ideia eta eskema teknikoak sartzen dira. Azpimarratu behar da argiaren instalazioan eta erabileran kontuan hartu behar diren faktore batzuk, hala nola argiaren eta landarearen arteko distantzia, lanpararen irradiazio-barrutia eta argia nola aplikatu Ur normala, ongarria eta lurzorua.

Egilea: Yi Wang et al. Iturria: CNKI