هل يمكن أن تحل "مصابيح LED كاملة الطيف" لزراعة النباتات محل ضوء الشمس تمامًا؟
نحن نعلم أن نمو النباتات يتطلب تبادل العناصر الغذائية من خلال عملية التمثيل الضوئي. بعد إضاءة النباتات ، يمكن للكلوروفيل الموجود على أوراق النباتات تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء في الأوراق إلى جلوكوز ، ويتحول الجلوكوز أيضًا إلى نشا. انتظر حتى توفر المادة العضوية الطاقة للنباتات لتنمو بشكل طبيعي.
الضوء مثل طعامنا البشري. إذا لم يكن هناك طعام ، فسوف نتضور جوعًا ، ولكن بدون ضوء ، ستختفي عملية التمثيل الغذائي للنبات بالكامل ويموت.
لذلك ، في ظل الظروف العادية ، يمكن للنباتات أن تنمو وتتطور وتزهر وتؤتي ثمارها فقط عندما يكون هناك ضوء. تحتاج جميع الأزهار أو النباتات التي نزرعها إلى الضوء ، لكن الأنواع المختلفة من النباتات لها متطلبات مختلفة لشدة الضوء وطول سطوع الشمس.
في يوم مشمس ، يسمى الضوء المشع مباشرة من الشمس بالضوء المباشر. تحتاج النباتات التي تشبه الشمس إلى زراعتها تحت الضوء المباشر. إذا كان الجو غائمًا أو كان الضوء في مكان محمي يسمى الضوء المتناثر ، فيجب زرع النباتات المحبة للظل في مكان مظلل. يمكن أن تنمو بشكل جيد طالما هناك ضوء منتشر.
طيف من الضوء الطبيعي
في معظم الحالات ، يشير الضوء المطلوب لعملية التمثيل الضوئي إلى الضوء الطبيعي ، أي الضوء المنبعث من شمسنا ، ولكن عندما تستخدم النباتات ضوء الشمس هذا في التمثيل الضوئي ، يكون نطاق الطول الموجي المتاح للنباتات حوالي 400-700 نانومتر. معدل استخدام كل طول موجي ليس هو نفسه بين الأطوال الموجية. الضوء المختلط المعقد في ضوء الشمس ، والمرتّب من خلال أطوال موجية مختلفة ، هو طيف ضوء الشمس ، والذي يتضمن المنحنيات الطيفية للأشعة فوق البنفسجية ، والضوء المرئي ، وضوء الأشعة تحت الحمراء. يمكن تسمية طيف ضوء الشمس بالطيف الكامل.
المبادئ الطيفية للضوء الاصطناعي
في مصدر الضوء الاصطناعي ، يتمثل مبدأ العمل في زيادة محتوى عنصر الزئبق الكيميائي بشكل مناسب في أنبوب القوس الباعث للضوء لمصباح تفريغ الغاز القوسي ، وبالتالي زيادة الطاقة الضوئية لجزء الضوء فوق البنفسجي ، وعن طريق ضبط نسبة محتوى الهاليد المعدني ، جزء الضوء المرئي مصنوع. يمكن أن يكون مزيج الأطوال الموجية في كل نطاق قريبًا من الطيف الشمسي.
يجب أن تكون مصادر الضوء الاصطناعي في نطاق الضوء المرئي بين 400-800 أطوال موجية ، بحيث يقترب الطيف باستمرار من ضوء الشمس ، وهو مصدر الضوء الأكثر جودة لعرض الألوان.
هناك هدف واحد تقترب منه مصادر الضوء الاصطناعي باستمرار ، وهو أن درجة حرارة لون ضوء الشمس تتغير مع الفصول الأربعة ووقت الصباح والمساء ، لذلك يجب أن يغير طيف مصابيح الطيف الكامل درجة حرارة اللون على التوالي مع مرور الوقت. لمحاكاة بيئة الضوء الطبيعي. يمكن للنباتات التكيف مع التغيرات في المناخ ودرجة الحرارة من أجل أن تكون أكثر انسجاما مع قوانين النمو الطبيعي للكائنات الحية.
بالمقارنة مع ضوء الشمس العادي LED ، ما هي مزايا الطيف الكامل؟
في الوقت الحاضر ، تستخدم إضاءة النباتات الداخلية بشكل أساسي مزيجًا من المصابيح الحمراء والزرقاء ، أو مزيج من المصابيح الحمراء والبيضاء. ليس من الصعب أن نرى من المخطط الطيفي أنه على الرغم من أن طيف المصابيح المتوهجة المستخدمة لفترة طويلة من قبل موزعة بشكل غير متساوٍ ، إلا أن الطيف شامل نسبيًا. في ظل حالة درجة معينة من الإضاءة ، لا يزال لها تأثير ترويجي معين على نمو النباتات ، ولكن هذا النوع من الضوء له عيوب الكفاءة المنخفضة للغاية ، والاستهلاك الكبير للطاقة نسبيًا وعمر الخدمة القصير.
هناك أيضًا مصابيح الصوديوم والمصابيح الموفرة للطاقة الشائعة في السوق. يختلف منحنى هذه المصابيح اختلافًا كبيرًا ويكون التوزيع الطيفي غير متساوٍ. تتمتع النسبة الحمراء والزرقاء لمصابيح النباتات LED العادية بمزايا معينة ، لكن الطيف والطيف الكامل لأشعة الشمس لا يضاهيان. ومن منظور التكلفة التكلفة مرتفعة ، واللون الفاتح أرجواني وهو ليس جميلاً والسطوع غير كافٍ.
لذلك ، بمقارنة ما سبق ، ليس من الصعب أن نجد أن ضوء النبات كامل الطيف الحالي هو الأقرب إلى الطيف الكامل لأشعة الشمس في التطبيقات النباتية ، وهو الأكثر مثالية للصوبات الزراعية ، ومعاهد البحوث الزراعية ، والمتنزهات البيئية الزراعية ، ونباتات المناظر الطبيعية المكتبية واسعة النطاق. ملء مصدر الضوء.
إن البحث والتطوير الحالي للطيف الكامل لمصادر ضوء LED مستمر على المستوى الدولي لسنوات عديدة ، ولكن التكنولوجيا تقتصر على تطوير أجزاء الضوء المرئي في كل نطاق لتحقيق طيف مستمر وتحسين مؤشر تجسيد اللون ، ولكنه كذلك يصعب تحقيق الطيف المستمر في أجزاء الضوء فوق البنفسجي والأشعة تحت الحمراء.
إن طيف كل حبة مصباح LED للأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء ضيق للغاية ، ويقتصر على نطاق تردد معين ، مدمج في طيف مستمر ، والتأثير غير مرضٍ ، وتكلفة التصنيع ليست منخفضة. مع استمرار تعمق تقنية إضاءة LED في مجال النباتات اليوم ، يكمن الاختبار الحقيقي للخبرة والتكنولوجيا في القدرة على توفير ظروف نمو متسقة والاستخدام الرشيد للطاقة ، مع ضمان محاصيل عالية الجودة للمزارعين والمستخدمين النهائيين. تعتمد معظم حسابات التكلفة الإجمالية للملكية على ناتج ضوئي فعال ومستدام طويل المدى.
تعد إضاءة المصنع سوقًا متناميًا بشكل مطرد ، وتتقدم التكنولوجيا باستمرار. هذا عصر الابتكار التكنولوجي. من المعتقد أن البشر سيغيرون حياتهم في النهاية من خلال التكنولوجيا. تعتمد مصابيح نمو النبات كاملة الطيف على قوانين نمو النبات ، ومحاكاة توزيع الطيف الشمسي. وفقًا لمبدأ النسبة ، فإن مصدر الضوء الاصطناعي المطوّر مع الطيف الكامل له نطاق إشعاع واسع ، يصل إلى أكثر من 100LM لكل واط ، وهو ما يلبي حقًا متطلبات الإضاءة الخضراء.
بغض النظر عن الطقس والموسم والوقت من اليوم ، تحتاج النباتات ، مثل البشر ، إلى الضوء أثناء نموها ، ومن الأهمية بمكان استخدام إستراتيجية الإضاءة الصحيحة. بالنسبة للبيوت الزجاجية الزراعية ، تُستخدم مصابيح الطيف الكامل كضوء إضافي ، والذي يمكن تحسينه في أي وقت من اليوم بحيث يمكن للنباتات دائمًا المساعدة في عملية التمثيل الضوئي. خاصة في أشهر الشتاء ، يمكن تمديد وقت الإضاءة الفعال. بغض النظر عن وقت الغسق أو الليل ، يمكن أن يمد بشكل فعال ويتحكم علميًا في الضوء الذي تتطلبه النباتات ، ولا يتأثر بأي تغيرات بيئية. في الدفيئة أو معمل النباتات ، يمكن أن تحل محل الضوء الطبيعي تمامًا لتعزيز نمو النبات.
