Hvað eru PAR, PPFD og PPF?
PAR (Photosynthetically Active Radiation) vísar til geislunar á tilteknu bylgjulengdarsviði 400–700 nanómetra sem plöntur nýta til ljóstillífunar. Bylgjulengdarsvið ljóss sem plöntur eru viðkvæmar fyrir er frábrugðið því sem mannsaugað skynjar og einingarnar til að lýsa ljósstyrk eru einnig mismunandi. Mannsauga er næmari fyrir gulu-grænu ljósi, með ljósstyrk mældur í lumens (lm) og lux (lx). Aftur á móti bregðast plöntur betur við rauðu og bláu ljósi og ljósstyrkur þeirra er magnmældur í míkró-mól á sekúndu (μmól/s) og míkró-mól á fermetra á sekúndu (μmól/m²/s).
Plöntur reiða sig fyrst og fremst á ljós innan 400–700 nm bylgjulengdarrófsins fyrir ljóstillífun, sem er nákvæmlega það sem við nefnum almennt sem Photosynthetically Active Radiation (PAR). PAR er gefið upp í tveimur einingum:
Ljóstillífandi geislun(W/m²), sem er aðallega notað í rannsóknum á ljóstillífun undir náttúrulegu sólarljósi.
Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD)(μmól/m²/s), sem er aðallega notað til rannsókna á áhrifum bæði gerviljósgjafa og náttúrulegs sólarljóss á ljóstillífun plantna.
PPFD táknar fjölda ljóseinda (innan PAR sviðsins) sem berast á sekúndu á tilteknu upplýstu yfirborði, nefnilega Photosynthetic Photon Flux Density, með einingunni μmól/m²/s. Það er lykilvísir til að meta raunverulega birtuvirkni plöntulýsingarkerfa þar sem það hefur bein áhrif á ljóstillífun og vöxt plantna. Eins og sést á myndinni er fjöldi ljóseinda sem berast á sekúndu á 1-fermetra yfirborði 33 μmól/m²/s.
PAR mælir geislaorkuna sem plöntur nýta til ljóstillífunar. PPF mælir heildarfjölda ljóstillífunarvirkra ljóseinda sem ljósgjafar gefa frá sér á sekúndu, samt gefur það ekki beint til kynna hvort þessar ljóseindir nái yfirborði plantna.
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) er afar mikilvægt í plöntulýsingu, þar sem það mælir ekki aðeins heildar ljóseindaafköst ljósakerfis heldur metur einnig áhrif mismunandi ljósgjafa á vöxt plantna. Hærri PPFD tengist aukinni ljóstillífunarhraða og aukinni uppskeru plantna; PPFD er notað til að meta raunverulegan ljósstyrk sem nær til plantna og þjónar sem lykilvísir til að hámarka vaxtarumhverfi plantna.
Meðfylgjandi mynd sýnir prófunarskýrsluna á 1000W samanbrjótanlegu LED plöntu vaxtarljósi framleitt af Benwei LED, með Photosynthetic Photon Flux (PPF) upp á 2895,35 μmól/s.
Hvaða bylgjulengdir (róf) eru nauðsynlegar fyrir plöntulýsingu?
280–315 nm: Lágmarksáhrif á formfræðilega og lífeðlisfræðilega ferla.
315–400 nm (UV-A): Lítið frásog blaðgrænu hefur áhrif á ljóslotuáhrif og hindrar stilklengingu.
400–520 nm (blátt ljós): Hæsta frásogshlutfall klórófylls og karótenóíða hefur mest áhrif á ljóstillífunPMC.
520–610 nm (grænt ljós): Lítið frásogshraði litarefnis.
610–720 nm (rautt ljós): Lítið frásogshraði blaðgrænu en veruleg áhrif á ljóstillífun og ljóslotuáhrif.
720–1000 nm (langrauður til nálægra innrauða): Hátt frásogshraði, stuðlar að lengingu frumna og hefur áhrif á blómgun og spírun fræja.
>1000 nm (innrautt): Umbreytt í varmaorku.
Fyrir utan blátt og rautt ljós hafa önnur litróf eins og grænt, fjólublátt og útfjólublátt ljós einnig ákveðin áhrif á vöxt plantna. Grænt ljós hjálpar til við að seinka ótímabæra blaðaöldrun; fjólublátt ljós eykur litun og ilm; útfjólublátt ljós stjórnar myndun umbrotsefna plantna. Samlegðaráhrif þessara litrófs líkja eftir náttúrulegu ljósi umhverfi og stuðla að heilbrigðum vexti plantna.
Kosturinn við lýsingu með fullri litróf er fólginn í fjarrauðu ljósi, sem gerir tvöfalt ljósaáhrif (Emerson effect) kleift. Heildarsviðið er 400–800 nm og nær ekki aðeins yfir fjarrauða svæðið fyrir ofan 660–800 nm heldur einnig græna íhlutinn við 500–540 nm. Tilraunir sýna að græni þátturinn eykur ljósgengni og bætir skammtanýtni og nær þannig skilvirkari ljóstillífun. Byggt á „dual-light gain effect“ getur viðbót við 650 nm rautt ljós þegar bylgjulengdin fer yfir 685 nm bætt skammtavirkni verulega, jafnvel farið yfir summan af áhrifunum þegar þessar tvær bylgjulengdir eru notaðar einar sér. Þetta fyrirbæri þar sem tvær bylgjulengdir ljóss auka sameiginlega skilvirkni ljóstillífunar er þekkt sem tvöfaldur ljósaukning eða Emerson effectPMC.
Plöntuvaxtarljós eru hönnuð með hæfilegu litrófshlutfalli og ná yfir bylgjulengdarsviðið 380–800 nm. Þeir veita plöntum hið fullkomna litrófshlutfall sem þarf til vaxtar á meðan þau bæta við náttúrulegu ljósi. Þetta gerir plöntur heilbrigðari og gróðursælli, hentugar fyrir hvaða vaxtarstig sem er og eiga við bæði vatnsræktun og jarðvegsræktun. Þau eru tilvalin fyrir innanhúsgarða, pottaplöntur, plönturæktun, fjölgun, bæi, gróðurhús o.s.frv.
Hvernig er rauð-bláa ljósasamsetningin hönnuð í plöntuvaxtarljósum?
Mikilvægi þess að blanda rauðu og bláu ljósi í plöntuvaxtarljósum
Hámarka skilvirkni ljóstillífunar
Klórófyll a og b hafa frásogstoppa við 660 nm (rautt ljós) og 450 nm (blát ljós), í sömu röð. Samsett rauðbláa ljósið nær nákvæmlega yfir litrófsviðið fyrir ljóstillífun og eykur skilvirkni ljósorkubreytingar um meira en 20%. Rautt ljós virkjar Photosystem II, en blátt ljós knýr Photosystem I; Samlegðaráhrif þeirra flýta fyrir framleiðslu ATP og NADPH við ljósháð viðbrögð, sem gefur næga orku fyrir Calvin hringrásina (ljósóháð viðbrögð).
Blát ljós eykur þéttleika plantna með því að hindra lengingu stofnsins, stuðla að þykknun blaða og auka vélrænan styrk; rautt ljós örvar stöngullengingu og flýtir fyrir æxlunarvexti. Samsetningin af þessu tvennu nær jafnvægi á milli plöntuuppbyggingar og uppskeru. Blát ljós stuðlar að uppsöfnun afleiddra umbrotsefna eins og vítamína og anthocyanins, en rautt ljós eykur innihald leysanlegs sykurs. Samsett ljós hámarkar nýmyndun bæði næringarefna og bragðefnasamböndumPMC.
Breytileg ljóshlutföll fyrir mismunandi vaxtarstig
Fyrir laufgrænmeti á ungplöntustigi þarf hærra hlutfall blátt ljóss (4:1–7:1) til að stuðla að stofn- og laufvexti. Á blómstrandi og ávaxtastigum getur skipt yfir í hærra rautt ljóshlutfall (9:1) aukið uppskeruna.
Veruleg skilvirkniaukning
Samanborið við ljósgjafa með fullri litróf, einbeitir hið sameinaða rauða og bláa ljós að virku bylgjulengdarsviðinu, dregur úr orkunotkun af völdum óvirkra litrófs og nær þannig meiri lífmassaafrakstur á hverja raforkueiningu.
Að samþætta fjölvíddaráhrif
Snjöll stjórnkerfi geta samþætt útfjólubláar bylgjulengdir til að ná fram samsettum aðgerðum eins og rótarþroska, hömlun á ungplöntulengingum og litabót á blómum. Til dæmis geta succulents náð þéttri plöntuformi og skærum litum með kraftmikilli deyfingartækni.
Eftirfarandi eru algeng rauð-blá ljóshlutföll fyrir mismunandi plöntur, til viðmiðunar við hönnun eða innkaup:
1. Hentar fyrir laufgrænmeti eða breiðlaufa skrautplöntur, eins og kál, spínat og kínakál.
2. Hentar fyrir plöntur sem þurfa viðbótarlýsingu í gegnum allan vaxtarferilinn, svo sem safajurtir.
3. Hentar fyrir blómstrandi og ávaxtaplöntur, eins og tómata, eggaldin og gúrkur.
Hvernig á að bæta við ljós fyrir plöntur
Hvernig á að velja viðeigandi vaxtarljós fyrir inniplöntur?
Náttúrulegt ljós uppfyllir venjulega ekki kröfur um heilbrigðan vöxt ræktunar. Með því að nota LED vaxtarljós geturðu á áhrifaríkan hátt stjórnað vaxtarþróun ræktunar og aukið uppskeru. Hvort sem grænmeti, ávextir eða blóm eru ræktuð í gróðurhúsum, lóðréttum búskaparkerfum eða annarri aðstöðu innanhúss, þá geta LED ræktunarljós veitt bestu umhirðu sem er sérsniðin að sérkennum hverrar ræktunar. Sýnt hefur verið fram á að LED vaxtarljósin framleidd af Sena Optoelectronics stuðla að samræmdum uppskeruvexti og auka þar með gæði og uppskeru.
Tilraunarannsóknir hafa sýnt að viðbótarlýsing bætir ljósumhverfið, sem leiðir til aukningar á stöngullengd, stöngulþvermáli og blaðstærð. Eftir að hafa bætt við ljósi er hægt að stilla raunverulegan ljósstyrk í samræmi við það til að bæta heildarnýtingu ljósorkunýtingar. Uppskera getur aukist um það bil 25% og vatnsnotkun getur aukist um 3,1%.
Að auki, þegar LED viðbótarlýsing er notuð í gróðurhúsum á veturna, til að hámarka viðbótarljósaáhrifin, verður að stjórna gróðurhúsahitanum á réttan hátt, sem getur aukið hitaorkunotkun. Þetta mun hjálpa til við að hámarka alhliða LED viðbótarlýsingarstefnuna og bæta skilvirkni gróðurhúsaframleiðslu og efnahagslegan ávinning. Algengar tegundir viðbótarlýsingu eru sem hér segir:a) Rautt-blátt ljós samsetning: Rautt ljós (660nm) stuðlar að blaðgrænumyndun, blómgun og ávöxtum, en blátt ljós (450nm) eykur stöngul- og laufvöxt. Samsetning beggja bætir ljóstillífunarskilvirkni.b) Full-ljósróf: Líkja eftir náttúrulegu ljósi, hentugur fyrir langtíma viðbótarlýsingarþarfir, og koma í veg fyrir óhóflega lengingu plantna eða minnkað viðnám.c) Xenon lampar: Ljósstyrkur er nálægt náttúrulegu ljósi, hentugur fyrir-verðmætar plöntur, en þeir eyða miklum hita, kosta mikið af orku.
Á skýjuðum eða rigningardögum ætti að vera með viðbótarlýsingu allan daginn. Á sólríkum dögum, þegar náttúrulegt ljós minnkar, er hægt að kveikja á lýsingu eftir klukkan 15 til 16, til að tryggja að heildarljósalengd dagsins sé stjórnað á milli 10 og 12 klukkustunda. Stöðug viðbótarlýsing í meira en 16 klukkustundir getur valdið ljóshömlun, sem einkennist af bruna eða gulnun á laufjaðrinum.
Viðbótarlýsing ætti að vera innleidd þegar umhverfishiti er hærra en eða jafnt og 15 gráður. Lágt hitastig hamlar ljóstillífun. Á veturna eða þegar náttúruleg birta er ófullnægjandi er hægt að lengja viðbótarlýsingu í 14 klukkustundir, en aðlaga skal eftir plöntutegundum.
Þegar náttúrulegur ljósstyrkur fer niður fyrir 100 μmól/m²·s ætti að virkja viðbótarlýsingu til að viðhalda Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD) á milli 200 og 1000 μmól/m²·s. Nota skal ljósnema til að fylgjast með einsleitni ljóss á laufblöðum og forðast staðbundna of-geislun eða ófullnægjandi lýsingu. Nota skal háa- ljósgjafa samhliða skyggingartjöldum eða dimmerum til að koma í veg fyrir útfjólubláar skemmdir á laufblöðum.
Fyrir svalir eða plöntur innandyra (eins og köngulóarplöntur eða chlorophytum comosum) er ráðlegt að nota lága- LED viðbótarlýsingu í 8 til 12 klukkustundir á dag.
Í gróðurhúsum er hægt að samþætta sjálfvirk kerfi til að stilla hæð viðbótarlýsingar á virkan hátt eftir hæð plantna og draga þannig úr orkunotkun. Með því að sameina vísindalega ljósahönnun með nákvæmu viðhaldi geta grænar plöntur viðhaldið lifandi útliti og flýtt fyrir vexti. Endurbætur á skilvirkni viðbótarljósa ættu að vera fínstillt í tengslum við hitastig og vatns-áburðarstjórnun.
Hvernig á að velja viðeigandi vaxtarljós fyrir inniplöntur?
Þegar margar uppskerur eru ræktaðar í innanhússaðstöðu með ófullnægjandi náttúrulegu ljósi eru LED vaxtarljós oft notuð til að flýta fyrir vexti plantna og stuðla að heilbrigðum þroska. Hvort sem þú ert að rækta grænmeti eða ávexti innandyra, þá geta LED ræktunarljós bætt við náttúrulegu ljósi, fínstillt litrófssamsetningu og aukið ljósstyrk án þess að mynda umfram hita.
Að auki eykur LED lýsing á áhrifaríkan hátt birtustig en dregur úr orkunotkun. Að velja ræktunarljós sem eru sérsniðin að ræktun laufgrænmetis hjálpar ræktendum að auka uppskeru á hverja flatarmálseiningu á sama tíma og þau mæta einstökum eiginleikum ræktunar-eins og að bæta bragð, auka næringargildi og lengja geymsluþol. Mismunandi ljósabúnaður er mismunandi hvað varðar litrófssvið og ljósstyrk, sem hefur bein áhrif á vöxt og þroska laufgrænmetis. Almennt séð henta vaxtarljós sem sameina blátt og rautt ljós best.
Fyrir flest laufgrænmeti á gróðurvaxtastigi (stöngul- og laufþroskastig) er mælt með 4:1 rauðu-til-bláu ljósi. Þetta hlutfall kemur jafnvægi á hlutverk rauðs ljóss við að efla ljóstillífun og kostur bláa ljóssins við að stjórna formgerð blaða. Til dæmis, algengt laufgrænt eins og salat og spínat ná skilvirkri uppsöfnun kolvetna og samræmdum stilk-blaðavexti við þetta ljósa hlutfall.
Rauða-bláa ljóshlutfallið fyrir ræktun laufgrænmetis innandyra ætti að vera virkt aðlagað í samræmi við vaxtarstigið:
Stig-Stjórnunarstefna
Seedling Stage
Blár-Ljós ríkjandi fasi: Rautt-til-blátt ljós hlutfall af3:1 til 5:1er ákjósanlegur. Með því að auka bláa ljóshlutfallið í 30%–50% stuðlar það að þróun róta og aðgreiningu blaða, kemur í veg fyrir of mikla lengingu stilksins og eykur ungplöntuþrótt verulega.
Hraður vaxtarstig
Rautt-Ljósbætt áfangi: Stilltu hlutfall rauða-í-bláu ljóssins smám saman að4:1 til 5:1. Aukið hlutfall rauðs ljóss (630–660 nm) eykur ljóstillífunarhraða. Ásamt ljósstyrk 200–300 μmól/m²/s getur þetta aukið daglegan vaxtarhraða um meira en 30%.
Fyrir-uppskerustig
Far-rautt ljós viðbót: Á meðan litrófshlutfallinu 4:1 er viðhaldið er hægt að bæta við litlu magni af langt-rauðu ljósi (720–740 nm). Þetta stuðlar að stækkun blaða og lengingu frumna, eykur ferska þyngd og markaðshæfni laufgrænmetis.
Leiðréttingar vegna sérstakra krafna
Margar-uppskeruafbrigði(td kínverskur graslaukur, vatnsspínat): Haltu stöðugu 4:1 hlutfalli til að forðast næringarskort.
Hár-Klórófyll afbrigði(td grænkál): Auktu bláa ljóshlutfallið í 25%–30% til að auka litarefnamyndun.
Athugið: Í hagnýtri notkun er ráðlegt að velja litrófstillanleg LED vaxtarljós. Fínstilltu-ljósastillingarnar út frá tilteknum ræktunarafbrigðum og ræktunarumhverfi, með því að nota formfræðilega vísbendingar eins og þykkt blaða og stífleika stofnsins sem viðmiðunarviðmið.
Mismunandi grænmeti hefur sérstakar litrófskröfur yfir vaxtarferil sinn, svipað og hvernig menn hafa fæðuval. Til dæmis þarf laufgrænmeti tiltölulega hátt hlutfall af bláu ljósi allan vaxtarferilinn. Blát ljós örvar vöxt laufblaða, sem leiðir til gróðursældara, grænna laufs-til dæmis hjálpar nægilegt blátt ljós salat og spínat að þróa breiðari, mjúkari laufblöð. Fyrir ávaxtagrænmeti eins og papriku og tómata, gegnir rautt ljós mikilvægu hlutverki á blómstrandi og ávaxtastigum: það örvar aðgreiningu blómknappa, stuðlar að ávöxtum og framleiðir stærri, þykkari ávexti. Þegar þú kaupir vaxtarljós skaltu alltaf athuga litrófsbreytur vörunnar og velja gerðir sem leyfa sveigjanlega aðlögun litrófshlutfalla til að mæta sérstökum vaxtarþörfum grænmetisins þíns.
Hvaða þætti ætti að hafa í huga þegar ræktunarljós innanhúss eru notuð?
1.Stjórna ljóslengd og styrkleika
Ljósstyrkur, mældur íPPFD (Photosynthetic Photon Flux Density)með einingunni μmól/m²・s, er lykilvísir fyrir vaxtarljósafköst. Blaðgrænmeti krefst nægrar birtu, en of mikill ljósstyrkur eða langvarandi útsetning getur haft slæm áhrif á vöxt þeirra.
Almennt ætti að stjórna sólarhring ljóss við u.þ.b10–12 klst. Fræplöntur eru viðkvæmar og þurfa aðeins ljósstyrk80–150 μmól/m²・stil að tryggja milda umönnun og öflugan vöxt. Þegar grænmeti kemst á hraðvaxtastigið eykst eftirspurn eftir ljósstyrk -um það bil200–400 μmól/m²・ser nauðsynlegt til að uppfylla kröfur um ljóstillífun og veita næga orku fyrir kröftugan vöxt. Á blómgunar- og ávaxtastiginu gæti sumt grænmeti jafnvel krafist ljósstyrks sem fer yfir500 μmól/m²・sað stuðla að þróun ávaxta.
Þess vegna er mikilvægt að velja LED vaxtarljós meðstillanleg ljósstyrkssviðsem eru í samræmi við kröfur mismunandi vaxtarstigs grænmetis.
2. Stjórna næringarefna- og vatnsveitu
Þó að ræktunarljós veiti plöntum lýsingu er framboð á næringarefnum og vatni jafn mikilvægt. Við ræktun á káli er nauðsynlegt að útvega hæfilegt magn af næringarlausn og vatni til að tryggja vöxt og þroska þess. Hófleg viðbót af köfnunarefnisáburði (td sojabaunaáburði) getur stuðlað að nýmyndun blaðgrænu og magnesíum-sem kjarnaþátt blaðgrænu- ætti einnig að fylla á reglulega.
Að auki getur það bætt loftgegndræpi og aukið frásogsgetu rótar að bæta niðurbrotnum hnetuskeljum (eins og sólblómafræskeljum) við jarðveginn. Ennfremur ætti að framkvæma loftræstingu og gasstjórnun (hækkandi styrk koltvísýrings) ásamt hita- og rakastjórnun (viðhalda 50–70% RH), til að koma í veg fyrir sjúkdóma af völdum hás hita og raka.
3. Festingarhæð og ljósjafnvægi
Grow lights eru mismunandi í afköstum og samsvarandi ljósstyrk. Þegar þú velur vaxtarljós skaltu taka tillit til uppsetningarhæðar þess með -miklum-viðbótarljósum sem gefa venjulega tiltölulega meiri ljósstyrk.
Almennt séð, því nær sem ljósgjafinn er plöntunum, því hærra verður PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density), sem þýðir að plöntur geta fengið skilvirkari lýsingu. Hins vegar, þegar fjarlægðin frá vaxtarljósinu eykst, stækkar ljósþekjusvæðið á meðan ljósstyrkur minnkar í samræmi við það. Grow ljós án faglegrar sjónhönnunar sýna verulegan mun á miðlægri og útlægri lýsingu, sem hefur tilhneigingu til að leiða til ójafnrar viðbótarlýsingu og sóun á ljósorku.
