[Аннотация] Көптөгөн эксперименталдык маалыматтарга таянып, бул макалада заводдордогу жарыктын сапатын тандоодогу бир нече маанилүү маселелер, анын ичинде жарык булактарын тандоо, кызыл, көк жана сары жарыктын таасири жана спектрдик диапазондорду тандоо талкууланат, бул заводдордогу жарыктын сапаты жөнүндө түшүнүк берет. Дал келүү стратегиясын аныктоо шилтеме катары колдонулушу мүмкүн болгон кээ бир практикалык чечимдерди берет.
Жарык булагын тандоо

Өсүмдүк заводдору, адатта, LED чырактарын колдонушат. Себеби, LED чырактары жогорку жарык эффективдүүлүгү, аз энергия сарптоо, аз жылуулук өндүрүү, узак кызмат мөөнөтү жана жөнгө салынуучу жарык интенсивдүүлүгү жана спектри сыяктуу мүнөздөмөлөргө ээ, бул өсүмдүктөрдүн өсүшүнө жана натыйжалуу материал топтоого болгон талаптарды канааттандыруу менен бирге энергияны үнөмдөөгө, жылуулук өндүрүүнү жана электр энергиясынын чыгымдарын азайтууга мүмкүндүк берет. LED өстүрүүчү чырактарды жалпы максаттагы бир чиптүү кең спектрлүү LED чырактарга, бир чиптүү өсүмдүккө мүнөздүү кең спектрлүү LED чырактарга жана көп чиптүү айкалышкан жөнгө салынуучу спектрлүү LED чырактарга бөлүүгө болот. Акыркы эки түрдөгү өсүмдүккө мүнөздүү LED чырактардын баасы, адатта, кадимки LED чырактарга караганда 5 эседен ашык жогору, андыктан ар кандай жарык булактары ар кандай максаттарга жараша тандалышы керек. Ири өсүмдүк заводдору үчүн алар өстүргөн өсүмдүктөрдүн түрлөрү рыноктук суроо-талапка жараша өзгөрөт. Курулуш чыгымдарын азайтуу жана өндүрүштүн натыйжалуулугуна олуттуу таасир этпөө үчүн, автор жарык булагы катары жалпы жарыктандыруу үчүн кең спектрлүү LED чиптерин колдонууну сунуштайт. Кичинекей заводдор үчүн, эгерде өсүмдүктөрдүн түрлөрү салыштырмалуу туруктуу болсо, курулуш баасын бир кыйла жогорулатпастан, жогорку өндүрүш натыйжалуулугун жана сапатын алуу үчүн, жарык булагы катары өсүмдүккө мүнөздүү же жалпы жарыктандыруу үчүн кеңири спектрдеги LED чиптерин колдонсо болот. Эгерде жарыктын өсүмдүктөрдүн өсүшүнө жана натыйжалуу заттардын топтолушуна тийгизген таасирин изилдөө керек болсо, келечекте ири масштабдуу өндүрүш үчүн эң жакшы жарык формуласын камсыз кылуу максатында, жөнгө салынуучу спектрдеги LED чырактарынын көп чиптүү айкалышы жарыктын интенсивдүүлүгү, спектри жана жарык убактысы сыяктуу факторлорду өзгөртүү үчүн колдонулушу мүмкүн, бул ар бир өсүмдүк үчүн эң жакшы жарык формуласын алуу үчүн чоң масштабдуу өндүрүш үчүн негиз түзөт.

Кызыл жана көк жарык

Эксперименталдык жыйынтыктарга келсек, кызыл жарыктын (R) курамы көк жарыкка (B) караганда жогору болгондо (салат R:B = 6:2 жана 7:3; шпинат R:B = 4:1; ашкабактын көчөттөрү R:B = 7:3; бадыраңдын көчөттөрү R:B = 7:3), эксперимент биомассанын курамы (өсүмдүктүн аба бөлүгүнүн бийиктигин, жалбырактын максималдуу аянтын, жаңы жана кургак салмагын ж.б. кошо алганда) жогору болгонун, бирок өсүмдүктөрдүн сабагынын диаметри жана күчтүү көчөт индекси көк жарыктын курамы кызыл жарыкка караганда жогору болгондо чоңураак болгонун көрсөттү. Биохимиялык көрсөткүчтөр үчүн кызыл жарыктын курамы көк жарыкка караганда жогору болушу өсүмдүктөрдө эрүүчү канттын курамынын көбөйүшүнө жалпысынан пайдалуу. Бирок, өсүмдүктөрдө VC, эрүүчү белок, хлорофилл жана каротиноиддердин топтолушу үчүн кызыл жарыкка караганда көк жарыктын курамы жогору болгон LED жарыктандыруусун колдонуу пайдалуураак жана бул жарыктандыруу шартында малониальдегиддин курамы да салыштырмалуу төмөн.

Өсүмдүк заводу негизинен жалбырактуу жашылчаларды өстүрүү же өнөр жайлык көчөттөрдү өстүрүү үчүн колдонулгандыктан, жогорудагы жыйынтыктардан түшүмдү көбөйтүү жана сапатты эске алуу шартында, жарык булагы катары көк жарыкка караганда кызыл жарыктын курамы жогору болгон LED чиптерин колдонуу ылайыктуу деген тыянак чыгарууга болот. R:B = 7:3 катышы жакшыраак. Андан тышкары, кызыл жана көк жарыктын мындай катышы негизинен бардык түрдөгү жалбырактуу жашылчаларга же көчөттөргө тиешелүү жана ар кандай өсүмдүктөр үчүн атайын талаптар жок.

Кызыл жана көк толкун узундугун тандоо

Фотосинтез учурунда жарык энергиясы негизинен хлорофилл а жана хлорофилл b аркылуу сиңирилет. Төмөндөгү сүрөттө хлорофилл а жана хлорофилл bнин сиңирүү спектрлери көрсөтүлгөн, мында жашыл спектр сызыгы хлорофилл анын сиңирүү спектри, ал эми көк спектр сызыгы хлорофилл bнин сиңирүү спектри. Сүрөттөн хлорофилл а жана хлорофилл b эки сиңирүү чокуларына ээ экенин көрүүгө болот, бири көк жарык аймагында, экинчиси кызыл жарык аймагында. Бирок хлорофилл а жана хлорофилл bнин 2 сиңирүү чокулары бир аз айырмаланат. Тактап айтканда, хлорофилл анын эки чоку толкун узундуктары тиешелүүлүгүнө жараша 430 нм жана 662 нм, ал эми хлорофилл bнин эки чоку толкун узундуктары тиешелүүлүгүнө жараша 453 нм жана 642 нм. Бул төрт толкун узундугунун мааниси ар кандай өсүмдүктөрдө өзгөрбөйт, андыктан жарык булагындагы кызыл жана көк толкун узундуктарын тандоо ар кандай өсүмдүк түрлөрү менен өзгөрбөйт.

Хлорофилл а жана хлорофилл b абсорбциялык спектрлери

Заводдун жарык булагы катары кеңири спектрдеги кадимки LED жарык берүүчү лампаны колдонсо болот, эгерде кызыл жана көк жарык хлорофилл А жана хлорофилл Внын эки чоку толкун узундугун жаба алса, башкача айтканда, кызыл жарыктын толкун узундугунун диапазону жалпысынан 620 ~ 680 нм, ал эми көк жарыктын толкун узундугунун диапазону 400дөн 480 нмге чейин. Бирок, кызыл жана көк жарыктын толкун узундугунун диапазону өтө кең болбошу керек, анткени ал жарык энергиясын текке кетирбестен, башка таасирлерди да жаратышы мүмкүн.

Эгерде заводдун жарык булагы катары кызыл, сары жана көк чиптерден турган LED жарыгы колдонулса, кызыл жарыктын эң жогорку толкун узундугу хлорофилл а нын эң жогорку толкун узундугуна, башкача айтканда, 660 нмге, ал эми көк жарыктын эң жогорку толкун узундугу хлорофилл b нын эң жогорку толкун узундугуна, башкача айтканда, 450 нмге коюлушу керек.

Сары жана жашыл жарыктын ролу

Кызыл, жашыл жана көк жарыктын катышы R:G:B=6:1:3 болгондо ылайыктуураак болот. Жашыл жарыктын толкун узундугунун чокусун аныктоого келсек, ал негизинен өсүмдүктөрдүн өсүү процессинде жөнгө салуучу ролду ойногондуктан, ал 530 жана 550 нм ортосунда гана болушу керек.

Кыскача маалымат

Бул макалада өсүмдүк заводдорундагы жарыктын сапатын тандоо стратегиясы теориялык жана практикалык аспектилерден, анын ичинде LED жарык булагындагы кызыл жана көк жарыктын толкун узундугунун диапазонун тандоо жана сары жана жашыл жарыктын ролу жана катышы сыяктуу маселелерди талкуулайт. Өсүмдүктөрдүн өсүү процессинде жарыктын интенсивдүүлүгү, жарыктын сапаты жана жарык убактысы сыяктуу үч фактордун ортосундагы акылга сыярлык дал келүү, ошондой эле алардын азык заттар, температура жана нымдуулук, ошондой эле CO2 концентрациясы менен болгон байланышы да ар тараптуу каралышы керек. Чыныгы өндүрүш үчүн, сиз кеңири спектрди же көп чиптүү айкалышкан жөнгө салынуучу спектрдеги LED жарыгын колдонууну пландап жатсаңыз да, толкун узундуктарынын катышы негизги фактор болуп саналат, анткени жарыктын сапатынан тышкары, иштөө учурунда башка факторлорду реалдуу убакыт режиминде тууралоого болот. Ошондуктан, өсүмдүк заводдорун долбоорлоо этабында эң маанилүү нерсе жарыктын сапатын тандоо болушу керек.

Author: Yong Xu

Макаланын булагы: Айыл чарба инженериясынын технологиясынын (күндүк багбанчылык) Wechat аккаунту

Шилтеме: Йонг Сю,Өсүмдүк заводдорунда жарыктын сапатын тандоо стратегиясы [J]. Айыл чарба инженерия технологиясы, 2022, 42(4): 22-25.