Υποστηρίζεται η φωτοσύνθεση απόΦώτα LED?
Η φυσική πηγή φωτός που υποστηρίζει τη χερσαία βλάστηση για δισεκατομμύρια χρόνια, το ηλιακό φως, συνδέεται συχνά με τη φωτοσύνθεση, τη διαδικασία με την οποία τα φυτά μετατρέπουν την φωτεινή ενέργεια σε χημική ενέργεια για να οδηγήσουν την ανάπτυξη. Αλλά καθώς οι πόλεις μεγαλώνουν, η κηπουρική σε εσωτερικούς χώρους γίνεται πιο δημοφιλής και οι μέθοδοι καλλιέργειας κινούνται προς ελεγχόμενες ρυθμίσεις (όπως κάθετες φάρμες), τίθεται το ζήτημα: Μπορούν οι τεχνητές πηγές φωτός όπως τα φώτα LED να προάγουν τη φωτοσύνθεση; Ναι, χωρίς αμφιβολία, ωστόσο η αποτελεσματικότητα εξαρτάται από τη γνώση του τρόπου με τον οποίο τα φυτά χρησιμοποιούν το φως, τα χαρακτηριστικά LED και τον σχολαστικό συντονισμό των συνθηκών φωτισμού. Για να το διερευνήσουμε αυτό, πρέπει πρώτα να αναλύσουμε τις βασικές αρχές της φωτοσύνθεσης, στη συνέχεια να δούμε πώς τα LED ταιριάζουν στις ανάγκες φωτός των φυτών και στη συνέχεια να συζητήσουμε πρακτικές χρήσεις και ζητήματα.
Η ικανότητα των φυτών να χρησιμοποιούν χρωστικές ουσίες όπως τα καροτενοειδή, η χλωροφύλλη α και η χλωροφύλλη β για να απορροφούν συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός είναι το θεμελιώδες συστατικό της φωτοσύνθεσης. Η κύρια χρωστική ουσία, η χλωροφύλλη α, είναι πιο αποτελεσματική στην απορρόφηση του φωτός σε δύο περιοχές μηκών κύματος: το κόκκινο φάσμα (600–700 nm) και το μπλε φάσμα (400–500 nm). Τα καροτενοειδή απορροφούν το μπλε-πράσινο φως και προστατεύουν τα φυτά από τις βλάβες του φωτός, ενώ η χλωροφύλλη β το ενισχύει απορροφώντας λίγο περισσότερο μπλε και λίγο πορτοκαλί φως. Ο λόγος που τα φύλλα φαίνονται πράσινα στο ανθρώπινο μάτι είναι επειδή τα φυτά καταναλώνουν πολύ λίγο πράσινο φως (500–600 nm), με το μεγαλύτερο μέρος του να αντανακλάται. Αν και ολόκληρο το φάσμα του ορατού φωτός παρέχεται από το φως του ήλιου, τα φυτά χρησιμοποιούν μόνο το μπλε και το κόκκινο τμήμα, το οποίο αναφέρεται ως το εύρος "φωτοσυνθετικά ενεργής ακτινοβολίας" (PAR). Αυτή η κρίσιμη συνειδητοποίηση είναι απαραίτητη για την τεχνολογία LED: ακόμη και χωρίς την αναπαραγωγή του πλήρους φάσματος του ήλιου, τα LED μπορεί να είναι σε θέση να διευκολύνουν τη φωτοσύνθεση εάν μπορούν να εκπέμπουν φως στις κόκκινες και μπλε περιοχές PAR.
LEDείναι ιδιαίτερα κατάλληλα-για φωτοσύνθεση λόγω της εξαιρετικής ικανότητάς τους να στοχεύουν συγκεκριμένα μήκη κύματος. Τα LED μπορούν να σχεδιαστούν για να εκπέμπουν στενές ζώνες φωτός ακριβώς στο μπλε και το κόκκινο εύρος, σε αντίθεση με τους σωλήνες φθορισμού (που εκπέμπουν λίγο PAR αλλά και περιττό πράσινο και κίτρινο φως) ή τους λαμπτήρες πυρακτώσεως (που εκπέμπουν φως ευρέως-φάσματος αλλά χάνουν την περισσότερη ενέργεια ως θερμότητα). Για παράδειγμα, τα μπλε LED υψηλής απόδοσης (τα οποία χρησιμοποιούν ημιαγωγούς InGaN, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως), εκπέμπουν φως στα 450–470 nm, ένα μήκος κύματος που απορροφάται εύκολα από τη χλωροφύλλη a και b. Στα 660–670 nm, που είναι επίσης ένα άλλο εύρος απορρόφησης αιχμής για τη χλωροφύλλη α, τα κόκκινα LED, τα οποία συνήθως αποτελούνται από αρσενίδιο του γαλλίου αλουμινίου (AlGaAs) ή φωσφίδιο αρσενιδίου του γαλλίου (GaAsP), εκπέμπουν φως. Οι καλλιεργητές μπορούν να παράγουν ένα "προσαρμοσμένο" φάσμα φωτός που ικανοποιεί τις φωτοσυνθετικές απαιτήσεις των φυτών τους συνδυάζοντας μπλε και κόκκινα LED σε μια συγκεκριμένη αναλογία, συνήθως 1:3 έως 1:5 μπλε-προς-κόκκινο, ανάλογα με την ποικιλία του φυτού. Τα LED είναι έως και 80% πιο ενεργειακά{19}}από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως, κάτι που αποτελεί τεράστιο όφελος για τη γεωργία σε εσωτερικούς χώρους όπου το κόστος φωτισμού αποτελεί βασικό κόστος. Αυτή η εστιασμένη προσέγγιση όχι μόνο εγγυάται ότι τα φυτά λαμβάνουν το φως που χρειάζονται, αλλά και ελαχιστοποιεί τη σπατάλη ενέργειας.
Η ικανότητα των LED να προάγουν τη φωτοσύνθεση-και σε ορισμένες περιπτώσεις να ξεπερνούν το φυσικό ηλιακό φως-έχει επαληθευτεί με συνέπεια από επιστημονικές μελέτες. Μια μελέτη του 2018 που συγκρίνει την ανάπτυξη του μαρουλιού κάτω από το κόκκινο-μπλεΦωτισμός LEDστο φως του ήλιου δημοσιεύτηκε στο Scientia Horticulturae. Σύμφωνα με τα ευρήματα, το μαρούλι που καλλιεργήθηκε με LED είχε 20% περισσότερη βιομάζα (συνολικό βάρος φυτού) και περισσότερα αντιοξειδωτικά από το μαρούλι που παράγεται στον ήλιο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα LED παρέχουν ακριβή έλεγχο του φάσματος, της διάρκειας και της έντασης του φωτός-τα οποία ποικίλλουν σε φυσικές ρυθμίσεις. Για παράδειγμα, η φωτοσύνθεση επιβραδύνεται τις συννεφιασμένες μέρες που μειώνεται η ένταση του ηλιακού φωτός. Οι καλλιεργητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν LED για να διατηρήσουν ένα σταθερό επίπεδο φωτός (μετρούμενο σε μικρογραμμομόρια ανά τετραγωνικό μέτρο ανά δευτερόλεπτο ή μmol/m²/s) που είναι ιδανικό για το στάδιο ανάπτυξης του φυτού. Η "φωτοπερίοδος", ή ο αριθμός των ωρών φωτός κάθε μέρα, μπορεί επίσης να αλλάξει. Για παράδειγμα, τα φυλλώδη χόρτα όπως το σπανάκι απαιτούν 12 έως 16 ώρες φωτός για να ανθίσουν, ενώ τα ανθοφόρα φυτά όπως οι ντομάτες απαιτούν μικρότερες φωτοπεριόδους για να ξεκινήσουν την ανθοφορία. Σε κάθετες φάρμες ή σκηνές καλλιέργειας, τα LED μεγιστοποιούν την απορρόφηση φωτός και την απόδοση χώρου παράγοντας λιγότερη θερμότητα από άλλες πηγές φωτός, επιτρέποντάς τους να τοποθετούνται πιο κοντά στα φυτά χωρίς να καίγονται τα φύλλα τους.
Επειδή τα LED είναι συντονίσιμα, μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να καλύπτουν τις διαφορετικές ανάγκες φωτός διαφορετικών ειδών φυτών. Δεδομένου ότι η ανάπτυξή τους επικεντρώνεται στην ανάπτυξη του φυλλώματος τους, τα φυλλώδη λαχανικά (μαρούλι, λάχανο και σπανάκι) απαιτούν μπλε και κόκκινο φως πάνω από οτιδήποτε άλλο. Μια απλή κόκκινη-μπλε διάταξη LED είναι κατάλληλη και σε λογικές τιμές για αυτά τα φυτά. Ωστόσο, η προσθήκη μικροσκοπικών ποσοτήτων πράσινου ή πολύ{4}}κόκκινου φωτός (700–800 nm) στον φωτισμό μπορεί να βοηθήσει φυτά που ανθίζουν και καρποφορούν, όπως οι ντομάτες, οι πιπεριές και τα τριαντάφυλλα. Για παράδειγμα, το πολύ-κόκκινο φως βοηθά στον έλεγχο της "φωτομορφογένεσης" ή στον τρόπο με τον οποίο τα φυτά ανταποκρίνονται στο φως αναπτύσσοντας πράγματα όπως το μήκος του στελέχους και η έναρξη των λουλουδιών. 10% far-το κόκκινο φως που προστίθεται σε ένα κόκκινο-μπλε φάσμα LED ενίσχυσε την απόδοση καρπού της τομάτας κατά 15% σύμφωνα με μελέτη 2 σύμφωνα με την ενθάρρυνση του σχηματισμού 2 Φυσιολογία Φυτών. Οι λυχνίες LED μπορούν να βοηθήσουν ακόμα και φυτά που αγαπούν το χαμηλό{15}}φωτό-χώρο, όπως τα κοινά φυτά εσωτερικού χώρου, όπως τα φυτά πόθο ή τα φυτά φιδιού, τα οποία μπορούν να επιβιώσουν σε χώρους χωρίς φυσική ηλιοφάνεια χάρη σε μια χαμηλή{17}}μπλε-κόκκινη λάμπα LED που μπορεί να προσφέρει αρκετό PAR για να τα διατηρεί υγιή. Λόγω της προσαρμοστικότητάς τους, τα LED δεν είναι ιδανικά μόνο για βιομηχανική γεωργία αλλά και για οικιακούς κηπουρούς που θέλουν να καλλιεργούν φυτά εσωτερικού χώρου ή βότανα όλο το χρόνο.
Παρόλο που τα LED είναι αρκετά καλά στη φωτοσύνθεση, υπάρχουν μερικά πράγματα που πρέπει να έχετε υπόψη σας για να αξιοποιήσετε στο έπακρο. Πρώτον, η ένταση φωτός πρέπει να είναι κατάλληλη για τις απαιτήσεις του φυτού. Για παράδειγμα, τα ενήλικα φυτά μπορεί να απαιτούν 400–600 μmol/m²/s για μέγιστη ανάπτυξη, ενώ τα σπορόφυτα απαιτούν χαμηλότερη ένταση (100–200 μmol/m²/s) για την πρόληψη του στρες. Καθώς το φυτό γερνάει, οι αγρότες μπορούν να αλλάξουν την ένταση χρησιμοποιώντας LED που έχουν δυνατότητες μείωσης της έντασης. Ο δεύτερος κρίσιμος παράγοντας είναι η αναλογία φάσματος: το πολύ κόκκινο φως μπορεί να οδηγήσει σε αδύναμα, αδύνατα φυτά, ενώ το πολύ μπλε φως θα εμποδίσει την ανάπτυξη (λεπτά φύλλα, κοντοί μίσχοι). Είναι σημαντικό να ελέγχετε διάφορες αναλογίες για κάθε είδος, όπως 1:4 μπλε-προς-κόκκινο για το μαρούλι και 1:3 για τις ντομάτες. Τρίτον, οι λυχνίες LED διαχείρισης θερμότητας{16}}υψηλής- ισχύος, που χρησιμοποιούνται σε εμπορικές φάρμες, μπορούν ωστόσο να παράγουν θερμότητα που επηρεάζει τη θερμοκρασία της εγκατάστασης και τη διάρκεια ζωής των LED, παρά το γεγονός ότι οι λυχνίες LED εκπέμπουν λιγότερη θερμότητα από τους παραδοσιακούς λαμπτήρες. Τα φωτιστικά LED μπορούν να αποφύγουν την υπερθέρμανση προσθέτοντας ανεμιστήρες ή ψύκτρες. Τέλος, παρόλο που οι δαπάνες ενέργειας είναι χαμηλότερες από αυτές των λαμπτήρων πυρακτώσεως ή φθορισμού, μπορούν ακόμα να αυξηθούν για επιχειρήσεις μεγάλης κλίμακας-. Τα μακροπρόθεσμα-έξοδα μπορούν να μειωθούν επιλέγοντας LED υψηλής απόδοσης, τα οποία μετρώνται σε lumens ανά watt (lm/W) ή PAR ανά watt (μmol/J).
Η άνοδος της γεωργίας εσωτερικών χώρων και της κάθετης γεωργίας είναι ήδη απόδειξη των πρακτικών αποτελεσμάτων της φωτοσύνθεσης που υποστηρίζεται από LED-. Χιλιάδεςκόκκινα-μπλε LEDχρησιμοποιούνται από επιχειρήσεις όπως η Plenty και η AeroFarms για την καλλιέργεια φυλλωδών χόρτων στις πόλεις, καταναλώνοντας 95% λιγότερο νερό από τις συμβατικές καλλιέργειες και αποφέρουν καλλιέργειες- όλο το χρόνο. Τα LED καθιστούν δυνατή την τοπική παραγωγή τροφίμων σε περιοχές με ακραίες θερμοκρασίες, όπως η Αρκτική, όπου η ηλιοφάνεια είναι αραιή για μήνες κάθε φορά, μειώνοντας την ανάγκη για εισαγόμενα λαχανικά. Οι μελέτες της NASA για τη δημιουργία συστημάτων τροφίμων για εκτεταμένα διαστημικά ταξίδια (όπως ταξίδια στον Άρη) χρησιμοποιούν επίσης LED για την καλλιέργεια φυτών σε ελεγχόμενες συνθήκες. Σε μικρότερη κλίμακα, οι οικιακοί καλλιεργητές μεταμορφώνουν τις ζοφερές περιοχές σε καρπούς κήπους χρησιμοποιώντας φώτα LED για να φυτέψουν λαχανικά, βότανα και μικροπράσινα σε υπόγεια ή διαμερίσματα. Αυτές οι χρήσεις δείχνουν ότι τα LED είναι μια επαναστατική τεχνολογία που διευρύνει το φάσμα των χώρων και των μεθόδων στις οποίες μπορούν να αναπτυχθούν τα φυτά, εκτός από το ότι αποτελούν πρακτικό υποκατάστατο του ηλιακού φωτός στη φωτοσύνθεση.
Συνοψίζοντας,Φώτα LEDμπορούν αναμφίβολα να βοηθήσουν στη φωτοσύνθεση και μπορούν να το κάνουν πιο αποτελεσματικά, ακριβέστερα και ευέλικτα από πολλές συμβατικές πηγές φωτός. Τα LED δίνουν στα φυτά το ακριβές φως που χρειάζονται για τη φωτοσύνθεση εκπέμποντας συγκεκριμένα μήκη κύματος στο κόκκινο και το μπλε εύρος PAR. Οι καλλιεργητές μπορούν επίσης να τροποποιήσουν το φάσμα, την ένταση και τη διάρκεια του φωτός για να ταιριάζει σε διαφορετικά είδη φυτών και στάδια ανάπτυξης. Τα LED μπορούν να αυξήσουν την ανάπτυξη, την απόδοση και την ποιότητα των φυτών, σύμφωνα με επιστημονικές μελέτες και πρακτικές εφαρμογές (όπως οικιακούς κήπους και κάθετες φάρμες). Αν και υπάρχουν παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη, όπως ο έλεγχος της θερμότητας και η μεγιστοποίηση της έντασης του φωτός, αυτά μπορούν εύκολα να επιλυθούν με προσεκτικό σχεδιασμό. Η συμβολή της τεχνολογίας LED στη φωτοσύνθεση θα αυξηθεί μόνο καθώς θα εξελίσσεται περαιτέρω (όσον αφορά το κόστος, την απόδοση και τη ρύθμιση του φάσματος), ανοίγοντας την πόρτα σε πιο προσιτή, παραγωγική και βιώσιμη γεωργία στο μέλλον.
Συχνές ερωτήσεις
Q1. Πώς μπορώ να πάρω αυτά τα δείγματα;
Α1: Γεια, εύκολο για αυτό. Δώσε μου τη διεύθυνσή σου και πες μου ποιο είδος χρειάζεσαι. θα κανονίσουμε να σας το στείλουμε μέσω DHL ή FedEx.
Ε2: Τι λέτε για την ποιότητά σας;
A2: Όλη η πρώτη ύλη με κορυφαία ποιότητα για εξασφάλιση υψηλής φωτεινότητας και αρκετής φωτεινότητας.
Ε3: Τι γίνεται με το The Lead Time;
A3: Το δείγμα χρειάζεται 3-5 ημέρες, ο χρόνος μαζικής παραγωγής χρειάζεται 25-40 ημέρες μετά την παραλαβή της κατάθεσης
Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd
Τηλέφωνο: +86 0755 27186329
Κινητό (+86)18673599565
Whatsapp:19113306783
E-mail:bwzm15@benweilighting.com
Skype: benweilight88
Ιστός:www.benweilight.com
