Kebanyakan orang berpikir pencahayaan tambahan buatan hanya digunakan di rumah kaca dengan sinar matahari yang tidak mencukupi . Namun, beberapa area memiliki sinar matahari yang berlimpah dan tidak memerlukan pencahayaan tambahan . Saya akan memberikan beberapa data analitik tentang masalah ini untuk referensi Anda .
Pertama, kesimpulan diberikan:
1) Kualitas cahaya sinar matahari tidak cocok untuk fotosintesis .
2) Jumlah cahaya di sebagian besar rumah kaca tidak cukup dan tidak stabil .
3) Efisiensi fotosintesis rumah kaca di daerah yang cerah tidak tinggi .
4) Tanpa pencahayaan tambahan buatan, mencapai hasil kontinu dan stabil dan jaminan kualitas dalam budidaya rumah kaca tidak mungkin .
1. Kualitas cahaya sinar matahari
Gambar di bawah ini adalah spektrum dari berbagai macam sinar matahari standar AM1 . 5g panjang gelombang . garis penyerapan atau pita penyerapan muncul pada beberapa panjang gelombang . ini karena sinar matahari melewati atmosfer di atas atmosfer, disebarkan atau diserup Panjang gelombang, membentuk depresi . Oleh karena itu, dapat dilihat bahwa rentang panjang gelombang spektral dari sinar matahari standar adalah 280-4000 nm.
Spektrum surya standar adalah standar spektral yang umum digunakan dalam sinar matahari dan penelitian energi surya dan aplikasi .
(CATATAN: AM1 . 5G adalah spektrum sinar matahari standar, mewakili karakteristik spektral sinar matahari ketika merambat secara vertikal di atmosfer . AM berdiri untuk massa atmosfer, 1,5. Derajat, dan G adalah singkatan dari Global.)
Untuk penelitian iluminasi tanaman, rentang panjang gelombang adalah 350-850 nm .
Gambar berikut adalah spektrum AM1.5G di band ini:
Konten radiasi band ini:
Ultraviolet Light (350-399 nm): 9.34%
Blue Light (400-499 nm): 21.21%
Greenlight (500-599 nm): 23.22%
Lampu merah (600-700 nm): 21.62%
Far-red (701-850 nm): 24.61% rasio biru merah r: b =1.02
Untuk penelitian fotosintesis tanaman, rentang panjang gelombang adalah 400-700 nm, juga dikenal sebagai par .
Gambar berikut adalah spektrum AM1.5G di pita PAR:
Konten radiasi di band ini:
Blue Light (400-499 nm): 32.33%
Greenlight (500-599 nm): 35.40%
Lampu merah (600-700 nm): 32.27%
R:B=1.02
Gambar berikut adalah diagram distribusi foton di pita par
Dari data di atas, kualitas cahaya sinar matahari dibandingkan dengan data uji penanaman kami . Laju pertumbuhan dan efisiensi fotosintesis tanaman di bawah pencahayaan buatan jauh lebih tinggi daripada sinar matahari .
Meskipun kualitas cahaya sinar matahari tidak baik, ia memenuhi yang kedua dari tiga prinsip teknologi spektral: jumlah cahaya lebih diutamakan daripada kualitas cahaya .
Jadi, apa kualitas cahaya sinar matahari yang sebenarnya di tanah?
Kualitas cahaya sinar matahari di berbagai daerah dari 23 derajat N (biru), 39 derajat N (merah), dan 44 derajat N (abu -abu) berbeda .
Gambar di atas adalah diagram spektrum yang dinormalisasi . dapat dilihat dari gambar bahwa semakin tinggi garis lintang, semakin tinggi komponen cahaya biru . Namun, gambar ini tidak dapat menjelaskan rasio merah-ke-biru . ini mengungkapkan tren . we yang berkaitan dengan matahari {{4} {{{5} {{4} {4} ini mengekspresikan tren {{{5} {{4} {{4} {{5} {{4} di bawah .
2. Kualitas sinar matahari di rumah kaca
Terlepas dari jenis rumah kaca, sinar matahari dilemahkan, terutama karena pengaruh bagian struktural, film atau kaca rumah kaca, dll ., dan spektrum sinar matahari juga berubah .
Gambar berikut menunjukkan perubahan spektrum di dalam rumah kaca (merah) dan luar (biru), menggunakan data spektrum absolut untuk menggambar peta .
Menghitung gambar di atas, disimpulkan bahwa jumlah sinar matahari di rumah kaca dilemahkan oleh lebih dari 35%.
Bahkan rumah kaca Venlo akan memiliki lebih dari 28% lebih sedikit sinar matahari .
Redaman kualitas cahaya oleh bahan transparan rumah kaca terutama ultraviolet dan cahaya biru .
Dari perhitungan spektrum relatif di dalam dan di luar rumah kaca, ultraviolet dan cahaya biru sinar matahari diserap sebagian, sehingga rasio merah-ke-biru di rumah kaca akan meningkat .
Many factors affect the light quality of sunlight in the greenhouse. The most uncontrollable factor is that sunlight itself is affected by seasons, weather, dust accumulation of translucent materials, etc. The conclusion is that the light quality is constantly changing for planting under sunlight alone, and the planting process must be constantly adjusted, which greatly affects the quality and yield of finished plants.
3. Jumlah sinar matahari di rumah kaca
Bagaimana cara menghitung jumlah sinar matahari di rumah kaca?
Pertama, mari kita perkenalkan konsep: dli .
DLI: Akumulasi harian sinar matahari, yang berarti jumlah molar sinar matahari per meter persegi per hari, digunakan untuk mengukur akumulasi cahaya tanaman . unit: mol/d/m2
DLI terkait dengan lokasi geografis . dli mempengaruhi laju fotosintesis dan pertumbuhan tanaman . respons pertumbuhan tanaman terhadap DLI bervariasi tergantung pada spesies dan varietas .
DLI di luar rumah kaca berbeda dari DLI di dalam rumah kaca, biasanya dengan perbedaan 4-8 mol/d/m2
DLI di rumah kaca perlu diukur untuk waktu yang lama, yang merupakan parameter cahaya penting untuk memastikan penanaman rumah kaca .
Perhitungan DLI Rumah Kaca:
Dli=σ 0.0036*ppfdi*hi (i =12... n)
Di mana: Periode yang berbeda, unit: jam tanaman yang berbeda memiliki persyaratan berbeda untuk dli .
DLI di area penanaman yang berbeda juga sangat bervariasi .
Perhitungan indeks DLI itu sendiri tidak terkait dengan kualitas cahaya sinar matahari . kita dapat mengukur iluminance di rumah kaca dan kemudian menggunakan faktor XD untuk mengonversi ppfd . Pengaruh kualitas sinar matahari pada DLI akan tercermin ke tingkat tertentu .
Faktor XD:Dalam kisaran panjang gelombang 400-700 nm, ketika morfologi spektral ditentukan, sumber cahaya dapat mengonversi ppfd dengan mengukur nilai iluminance permukaan yang diterangi (lx) . Konstanta konversi ini adalah faktor XD .
Metode Konversi:Ppfd=nilai illuminance (lx)/xd factor, di mana unit iluminance lx: lm/m2, unit ppfd: umol/s/m2
Catatan:Faktor XD terkait dengan bentuk spektral dari sumber cahaya . Bentuk spektral yang berbeda dari kualitas cahaya yang sama memiliki faktor XD yang berbeda . Haoliang Source Source Research Institute menyediakan faktor XD .
Faktor XD berikut disediakan untuk referensi:
23 derajat Latitude Utara, Faktor XD: 57
39 derajat Lintang Utara, Faktor XD: 55.4
44 derajat Latitude Utara, Faktor XD: 55
Catatan: Faktor XD yang tepat membutuhkan perhitungan profesional .
Misalnya: Rata -rata iluminasi sinar matahari harian di rumah kaca di guangdong di musim tertentu adalah 13000, lalu ppfd =13000/55=228 umol/s/m2
Jika waktu iluminasi sinar matahari yang efektif di rumah kaca adalah 7 jam, DLI di rumah kaca adalah 0,0036*228*7=5.74 mol/d/m2
Untuk DLI di rumah kaca di bawah 6, itu dianggap sebagai level cahaya rendah .
4. Apakah area dengan kondisi pencahayaan yang lebih baik membutuhkan pencahayaan tambahan buatan?
Dari faktor XD, dapat dilihat bahwa semakin tinggi garis lintang, semakin banyak komponen cahaya biru, semakin kecil faktor XD, semakin besar nilai PPFD yang dihitung pada tingkat pencahayaan yang sama, yang juga mengarah ke rasio biru merah yang lebih rendah dari spektrum dan kualitas cahaya yang lebih buruk .
Dampak kualitas cahaya sinar matahari dapat diamati dari fenomena alam, seperti semakin tinggi ketinggian, semakin besar ppfd, tetapi semakin pendek pertumbuhan tanaman .
Jika DLI di area yang dapat ditanam mencapai 45 mol/d/m2, puncak sinar matahari PPFD akan lebih besar dari 2000 umol/s/m2, dan jumlah cahaya akan menyebabkan tekanan cahaya pada tanaman . setiap hari. Cukup . pada saat yang sama, kandungan cahaya biru tinggi itu sendiri memiliki efek stres pada fisiologi tanaman, dan cahaya biru tinggi juga mempengaruhi rasa buah dan sayuran, membuatnya asam atau pahit .
Produk pertanian berkualitas tinggi adalah tanda utama penanaman pertanian modern . di daerah dengan sinar matahari tingkat tinggi, penanaman rumah kaca membutuhkan pencahayaan buatan untuk menyesuaikan kualitas cahaya, jika tidak, rasio input-output tidak dapat dicapai .
Kesimpulan
Bio-optics menggunakan teori perhitungan kuantum foton untuk sepenuhnya memperoleh model algoritma pencahayaan rumah kaca, menjadikan pencahayaan rumah kaca sebagai teknologi pencahayaan penanaman yang dapat dikendalikan .
Jika tidak ada aplikasi teknologi pencahayaan buatan di rumah kaca, itu tidak dapat dikatakan sebagai teknologi penanaman pertanian modern, apalagi penerapan teknologi rumah kaca yang cerdas .
