Ali fotosintezo podpiraLED luči?
Naravni vir svetlobe, ki milijarde let podpira kopensko vegetacijo, sončna svetloba, je pogosto povezan s fotosintezo, procesom, s katerim rastline pretvorijo svetlobno energijo v kemično energijo za spodbujanje razvoja. Ko pa mesta rastejo, vrtnarjenje v zaprtih prostorih postaja bolj priljubljeno in se načini kmetovanja premikajo proti nadzorovanim nastavitvam (kot so vertikalne kmetije), se postavlja vprašanje: ali lahko umetni viri svetlobe, kot so LED luči, spodbujajo fotosintezo? Da, brez dvoma, vendar je učinkovitost odvisna od poznavanja, kako rastline uporabljajo svetlobo, značilnosti LED in natančnega prilagajanja svetlobnih pogojev. Da bi to raziskali, moramo najprej secirati osnove fotosinteze, nato pogledati, kako LED diode ustrezajo svetlobnim potrebam rastlin, nato pa razpravljati o praktični uporabi in težavah.
Sposobnost rastlin, da uporabljajo pigmente, kot so karotenoidi, klorofil a in klorofil b, da absorbirajo določene valovne dolžine svetlobe, je temeljna sestavina fotosinteze. Glavni pigment, klorofil a, je najbolj učinkovit pri absorpciji svetlobe v dveh območjih valovnih dolžin: rdečem spektru (600–700 nm) in modrem spektru (400–500 nm). Karotenoidi absorbirajo modro-zeleno svetlobo in ščitijo rastline pred škodljivimi učinki svetlobe, medtem ko klorofil b to izboljša tako, da absorbira malo več modre in nekaj oranžne svetlobe. Razlog, zakaj so listi videti zeleni za človeško oko, je v tem, da rastline porabijo zelo malo zelene svetlobe (500–600 nm), pri čemer se večina odbije. Čeprav celoten spekter vidne svetlobe zagotavlja sončna svetloba, rastline uporabljajo le modre in rdeče dele, ki se imenujejo "fotosintetično aktivno sevanje" (PAR). To ključno spoznanje je bistvenega pomena za tehnologijo LED: tudi brez reprodukcije celotnega spektra sonca lahko LED diode olajšajo fotosintezo, če lahko oddajajo svetlobo v rdečih in modrih območjih PAR.
LED diodeso zaradi izjemne zmožnosti ciljanja na določene valovne dolžine -primerne za fotosintezo. Svetleče diode so lahko oblikovane tako, da oddajajo ozke pasove svetlobe natančno v modrem in rdečem območju, v nasprotju s fluorescenčnimi cevmi (ki oddajajo nekaj PAR, a tudi nepotrebno zeleno in rumeno svetlobo) ali žarnicami z žarilno nitko (ki oddajajo široko{2}}spektralno svetlobo, vendar večino energije izgubijo kot toploto). Visoko{4}}učinkovite modre diode LED, na primer (ki uporabljajo polprevodnike InGaN, kot je bilo že omenjeno), oddajajo svetlobo pri 450–470 nm, valovni dolžini, ki jo klorofil a in b zlahka absorbirata. Pri 660–670 nm, kar je tudi drugo največje območje absorpcije za klorofil a, rdeče LED, ki so običajno sestavljene iz aluminijevega galijevega arzenida (AlGaAs) ali galijevega arzenid fosfida (GaAsP), oddajajo svetlobo. Pridelovalci lahko proizvedejo svetlobni spekter po meri, ki ustreza fotosintetskim zahtevam njihovih rastlin, tako da kombinirajo modre in rdeče LED v določenem razmerju, običajno 1:3 do 1:5 modro-proti-rdeče, odvisno od sorte rastline. Svetleče diode so do 80 % bolj energetsko-učinkovite kot žarnice z žarilno nitko, kar je velika prednost za kmetovanje v zaprtih prostorih, kjer so stroški razsvetljave ključni strošek. Ta osredotočeni pristop ne zagotavlja le, da rastline prejmejo svetlobo, ki jo potrebujejo, ampak tudi zmanjšuje izgubo energije.
Zmožnost LED diod, da spodbujajo fotosintezo-in v določenih situacijah prekašajo naravno sončno svetlobo-, so dosledno preverjale znanstvene študije. Študija iz leta 2018, ki primerja rast solate pod rdečo-modroLED osvetlitevna sončno svetlobo je bil objavljen v Scientia Horticulturae. Po ugotovitvah je imela solata, gojena z LED diodami, 20 % več biomase (celotne teže rastline) in več antioksidantov kot solata, pridelana na soncu. To je posledica dejstva, da svetleče diode omogočajo natančen nadzor nad spektrom, trajanjem in intenzivnostjo svetlobe-, ki se v naravnih okoljih spreminjajo. Na primer, fotosinteza se upočasni v oblačnih dneh, ko se intenzivnost sončne svetlobe zmanjša. Pridelovalci lahko uporabljajo LED za vzdrževanje konstantne ravni svetlobe (merjeno v mikromolih na kvadratni meter na sekundo ali μmol/m²/s), ki je idealna za stopnjo rasti rastline. Lahko se tudi spremeni "fotoperioda" ali število ur svetlobe vsak dan. Na primer, listnata zelenjava, kot je špinača, potrebuje od 12 do 16 ur svetlobe, da uspeva, medtem ko cvetoče rastline, kot je paradižnik, potrebujejo krajša fotoobdobja, da začnejo cveteti. V navpičnih kmetijah ali šotorih za gojenje LED diode povečajo absorpcijo svetlobe in prostorsko učinkovitost, saj proizvajajo manj toplote kot drugi svetlobni viri, kar jim omogoča, da jih postavite bližje rastlinam, ne da bi jim opekli liste.
Ker so LED diode nastavljive, jih je mogoče prilagoditi različnim svetlobnim potrebam različnih rastlinskih vrst. Ker je njihova rast osredotočena na razvoj njihovega listja, listnata zelenjava (solata, ohrovt in špinača) potrebuje predvsem modro in rdečo svetlobo. Preprosta rdeča-modra postavitev LED je primerna in cenovno ugodna za te rastline. Vendar lahko dodajanje majhnih količin zelene ali -rdeče svetlobe (700–800 nm) osvetlitvi pomaga rastlinam, ki cvetijo in obrodijo sadove, kot so paradižniki, paprike in vrtnice. Dalj-rdeča svetloba na primer pomaga pri nadzoru »fotomorfogeneze« ali odziva rastlin na svetlobo z rastjo stvari, kot sta dolžina stebla in začetek cvetov. 10% daleč-rdeča svetloba, dodana rdečemu-modremu spektru LED, je v skladu s študijo iz leta 2020 povečala pridelek plodov paradižnika za 15 % s spodbujanjem nastajanja cvetov v rastlinski fiziologiji. Svetleče diode lahko pomagajo celo rastlinam, ki ljubijo slabo -svetlobo-, kot so navadne sobne rastline, kot so pothos ali kačje rastline, ki lahko preživijo v prostorih brez naravnega sonca zahvaljujoč modri-rdeči LED-sijalki z nizko{17}}intenzivnostjo, ki lahko nudi dovolj PAR, da jih ohranja zdrave. Zaradi svoje prilagodljivosti LED diode niso popolne samo za industrijsko kmetovanje, ampak tudi za domače vrtnarje, ki želijo vse leto gojiti sobne rastline ali zelišča.
Čeprav so LED zelo dobre pri fotosintezi, morate upoštevati nekaj stvari, da jih kar najbolje izkoristite. Prvič, intenzivnost svetlobe mora ustrezati zahtevam rastline. Na primer, odrasle rastline lahko potrebujejo 400–600 μmol/m²/s za največjo rast, medtem ko sadike potrebujejo nižjo intenzivnost (100–200 μmol/m²/s), da preprečijo stres. Ko se rastlina stara, lahko kmetje spremenijo intenzivnost z uporabo LED diod, ki imajo zmožnost zatemnitve. Drugi ključni dejavnik je razmerje spektra: preveč rdeče svetlobe lahko povzroči šibke, vitke rastline, medtem ko preveč modre svetlobe ovira rast (tanki listi, kratka stebla). Ključnega pomena je preizkusiti različna razmerja za vsako vrsto, na primer 1:4 modro-proti-rdečo za solato in 1:3 za paradižnik. Tretjič, LED-diode z-visoko{17}}močjo upravljanja toplote, ki se uporabljajo na komercialnih kmetijah, lahko vseeno proizvedejo toploto, ki vpliva na temperaturo rastlin in življenjsko dobo LED, kljub dejstvu, da LED-diode oddajajo manj toplote kot tradicionalne žarnice. LED napeljave se lahko izognejo pregrevanju z dodajanjem ventilatorjev ali toplotnih odvodov. Nazadnje, čeprav so stroški energije nižji od stroškov za žarnice z žarilno nitko ali fluorescentno razsvetljavo, lahko še vedno narastejo za velika-podjetja. Dolgoročne-stroške je mogoče zmanjšati z izbiro visoko{23}}učinkovitih LED diod, ki se merijo v lumnih na vat (lm/W) ali PAR na vat (μmol/J).
Vzpon kmetijstva v zaprtih prostorih in vertikalnega kmetovanja je že dokaz praktičnih učinkov fotosinteze, ki jo podpira LED-. Na tisočerdeče-modre LED diodeuporabljajo podjetja, kot sta Plenty in AeroFarms, za gojenje listnate zelenjave v mestih, pri čemer porabijo 95 % manj vode kot konvencionalno kmetovanje in dajejo -letne pridelke. LED diode omogočajo lokalno pridelavo hrane na območjih z ekstremnimi temperaturami, kot je Arktika, kjer je sonca redko več mesecev, kar zmanjšuje potrebo po uvoženi zelenjavi. Nasine študije za ustvarjanje prehranskih sistemov za daljša vesoljska potovanja (kot so potovanja na Mars) uporabljajo tudi LED za gojenje rastlin v nadzorovanih pogojih. V manjšem obsegu domači pridelovalci spremenijo mračna območja v plodne vrtove z uporabo LED luči za gojenje za sajenje zelenjave, zelišč in mikrozelenja v kleteh ali stanovanjih. Te uporabe kažejo, da so LED-diode revolucionarna tehnologija, ki razširja obseg krajev in metod, na katerih je mogoče gojiti rastline, poleg tega pa so praktičen nadomestek za sončno svetlobo pri fotosintezi.
Če povzamem,LED lučilahko nedvomno pomagajo pri fotosintezi, in to lahko naredijo učinkoviteje, natančneje in vsestransko kot številni običajni svetlobni viri. Svetleče diode dajejo rastlinam natančno svetlobo, ki jo potrebujejo za fotosintezo, tako da oddajajo določene valovne dolžine v rdečem in modrem območju PAR. Pridelovalci lahko tudi spremenijo spekter, intenzivnost in trajanje svetlobe, da ustrezajo različnim vrstam rastlin in stopnjam rasti. Glede na znanstvene študije in praktične uporabe (kot so domači vrtovi in vertikalne kmetije) lahko LED diode povečajo rast rastlin, donos in kakovost. Čeprav obstajajo dejavniki, ki jih je treba upoštevati, kot sta nadzor toplote in maksimiranje intenzivnosti svetlobe, jih je mogoče zlahka rešiti s skrbnim načrtovanjem. Prispevek LED-tehnologije k fotosintezi se bo z nadaljnjim razvojem samo povečal (v smislu stroškov, učinkovitosti in prilagajanja spektra), kar bo odprlo vrata dostopnejšemu, produktivnejšemu in trajnostnemu kmetijstvu v prihodnosti.
pogosta vprašanja
Q1. Kako lahko dobim te vzorce?
A1: Živjo, enostavno za to. Daj mi svoj naslov in mi povej, kateri artikel potrebuješ, uredili bomo, da ti ga pošlje DHL ali FedEx.
V2: Kaj pa vaša kakovost?
A2: Vse surovine vrhunske kakovosti za zagotavljanje visoke svetlobe in zadostne svetlosti.
V3: Kaj pa dobavni rok?
A3: Vzorec potrebuje 3-5 dni, čas množične proizvodnje potrebuje 25-40 dni po prejemu pologa
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Telefon: +86 0755 27186329
Mobilni (+86)18673599565
WhatsApp:19113306783
E-pošta:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Splet:www.benweilight.com
