परिचय

पौधे के विकास की प्रक्रिया में प्रकाश एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह पौधे क्लोरोफिल के अवशोषण और कैरोटीन जैसे विभिन्न पौधों के विकास गुणों के अवशोषण को बढ़ावा देने के लिए सबसे अच्छा उर्वरक है। हालांकि, निर्णायक कारक जो पौधों की वृद्धि को निर्धारित करता है, एक व्यापक कारक है, न केवल प्रकाश से संबंधित है, बल्कि पानी, मिट्टी और उर्वरक, विकास वातावरण की स्थिति और व्यापक तकनीकी नियंत्रण के विन्यास से भी अविभाज्य है।

पिछले दो या तीन वर्षों में, तीन आयामी संयंत्र कारखानों या पौधों के विकास के बारे में अर्धचालक प्रकाश प्रौद्योगिकी के आवेदन पर अंतहीन रिपोर्टें हैं। लेकिन इसे ध्यान से पढ़ने के बाद, हमेशा कुछ असहज महसूस होता है। सामान्यतया, इस बात की कोई वास्तविक समझ नहीं है कि पौधे के विकास में क्या भूमिका निभाई जानी चाहिए।

सबसे पहले, चलो सूर्य के स्पेक्ट्रम को समझते हैं, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। यह देखा जा सकता है कि सौर स्पेक्ट्रम एक निरंतर स्पेक्ट्रम है, जिसमें नीले और हरे रंग का स्पेक्ट्रम लाल स्पेक्ट्रम से अधिक मजबूत होता है, और दृश्यमान प्रकाश स्पेक्ट्रम से होता है। 380 से 780 एनएम। प्रकृति में जीवों की वृद्धि स्पेक्ट्रम की तीव्रता से संबंधित है। उदाहरण के लिए, भूमध्य रेखा के पास के क्षेत्र के अधिकांश पौधे बहुत तेजी से बढ़ते हैं, और साथ ही, उनके विकास का आकार अपेक्षाकृत बड़ा है। लेकिन सूर्य की विकिरण की उच्च तीव्रता हमेशा बेहतर नहीं होती है, और जानवरों और पौधों के विकास के लिए एक निश्चित डिग्री चयनात्मकता है।

चित्रा 1, सौर स्पेक्ट्रम की विशेषताएं और इसके दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम

दूसरे, पौधे के विकास के कई प्रमुख अवशोषण तत्वों का दूसरा स्पेक्ट्रम आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है।

चित्रा 2, पौधे के विकास में कई ऑक्सिन का अवशोषण स्पेक्ट्रा

यह चित्र 2 से देखा जा सकता है कि पौधे के विकास को प्रभावित करने वाले कई प्रमुख ऑक्सिन के प्रकाश अवशोषण स्पेक्ट्रा काफी भिन्न होते हैं। इसलिए, एलईडी प्लांट ग्रोथ लाइट्स का अनुप्रयोग एक साधारण मामला नहीं है, बल्कि बहुत लक्षित है। यहां दो सबसे महत्वपूर्ण प्रकाश संश्लेषक संयंत्र विकास तत्वों की अवधारणाओं को पेश करना आवश्यक है।

• क्लोरोफिल

क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण से संबंधित सबसे महत्वपूर्ण वर्णक में से एक है। यह उन सभी जीवों में मौजूद है जो प्रकाश संश्लेषण का निर्माण कर सकते हैं, जिसमें हरे रंग के पौधे, प्रोकैरियोटिक ब्लू-ग्रीन शैवाल (सायनोबैक्टीरिया) और यूकेरियोटिक शैवाल शामिल हैं। क्लोरोफिल प्रकाश से ऊर्जा को अवशोषित करता है, जिसका उपयोग तब कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बोहाइड्रेट में बदलने के लिए किया जाता है।

क्लोरोफिल एक मुख्य रूप से लाल प्रकाश को अवशोषित करता है, और क्लोरोफिल बी मुख्य रूप से नीले-वायलेट प्रकाश को अवशोषित करता है, मुख्य रूप से सूर्य पौधों से छाया पौधों को अलग करने के लिए। शेड के पौधों के क्लोरोफिल ए से क्लोरोफिल बी का अनुपात छोटा है, इसलिए छाया के पौधे नीले प्रकाश का दृढ़ता से उपयोग कर सकते हैं और छाया में बढ़ने के लिए अनुकूल हो सकते हैं। क्लोरोफिल ए नीला-हरा है, और क्लोरोफिल बी पीला-हरा है। क्लोरोफिल ए और क्लोरोफिल बी के दो मजबूत अवशोषण हैं, एक लाल क्षेत्र में 630-680 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ, और दूसरा नीले-वायलेट क्षेत्र में 400-460 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ।

• कैरोटीनॉयड

कैरोटीनॉयड महत्वपूर्ण प्राकृतिक पिगमेंट के एक वर्ग के लिए सामान्य शब्द हैं, जो आमतौर पर जानवरों, उच्च पौधों, कवक और शैवाल में पीले, नारंगी-लाल या लाल पिगमेंट में पाए जाते हैं। अब तक, 600 से अधिक प्राकृतिक कैरोटीनॉयड की खोज की गई है।

कैरोटीनॉयड का हल्का अवशोषण OD303 ~ 505 एनएम की सीमा को कवर करता है, जो भोजन का रंग प्रदान करता है और शरीर के भोजन के सेवन को प्रभावित करता है। शैवाल, पौधों और सूक्ष्मजीवों में, इसका रंग क्लोरोफिल द्वारा कवर किया गया है और दिखाई नहीं दे सकता है। पौधों की कोशिकाओं में, कैरोटीनॉयड ने न केवल प्रकाश संश्लेषण में मदद करने के लिए ऊर्जा को अवशोषित और स्थानांतरित किया, बल्कि कोशिकाओं को उत्साहित एकल-इलेक्ट्रॉन बॉन्ड ऑक्सीजन अणुओं द्वारा नष्ट होने से बचाने का कार्य भी किया है।

कुछ वैचारिक गलतफहमी

ऊर्जा-बचत प्रभाव के बावजूद, प्रकाश की चयनात्मकता और प्रकाश के समन्वय, अर्धचालक प्रकाश व्यवस्था ने बहुत लाभ दिखाए हैं। हालांकि, पिछले दो वर्षों के तेजी से विकास से, हमने डिजाइन और प्रकाश के अनुप्रयोग में बहुत गलतफहमी भी देखी है, जो मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होते हैं।

एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के लाल और नीले चिप्स के रूप में लंबे समय तक एक निश्चित अनुपात में संयुक्त किया जाता है, उनका उपयोग पौधे की खेती में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, लाल से नीले रंग का अनुपात 4: 1, 6: 1, 9: 1 और इसलिए है पर।

, जब तक यह सफेद रोशनी है, तब तक यह सूरज की रोशनी को बदल सकता है, जैसे कि जापान में तीन-प्राथमिक सफेद प्रकाश ट्यूब का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, आदि। इन स्पेक्ट्रम्स के उपयोग का पौधों की वृद्धि पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है, लेकिन प्रभाव है एलईडी द्वारा बनाए गए प्रकाश स्रोत के रूप में अच्छा नहीं है।

PPFD (प्रकाश क्वांटम फ्लक्स घनत्व) के रूप में लंबे समय तक, रोशनी का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर, एक निश्चित सूचकांक तक पहुंचता है, उदाहरण के लिए, PPFD 200 μmol · M-2 · S-1 से अधिक है। हालांकि, इस संकेतक का उपयोग करते समय, आपको इस बात पर ध्यान देना चाहिए कि क्या यह एक शेड प्लांट है या सन प्लांट है। आपको इन पौधों के प्रकाश मुआवजा संतृप्ति बिंदु को क्वेरी या खोजने की आवश्यकता है, जिसे प्रकाश मुआवजा बिंदु भी कहा जाता है। वास्तविक अनुप्रयोगों में, रोपाई को अक्सर जलाया जाता है या मुरझाया जाता है। इसलिए, इस पैरामीटर के डिजाइन को पौधों की प्रजातियों, विकास के वातावरण और स्थितियों के अनुसार डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

पहले पहलू के बारे में, जैसा कि परिचय में पेश किया गया है, पौधे के विकास के लिए आवश्यक स्पेक्ट्रम एक निश्चित वितरण चौड़ाई के साथ एक निरंतर स्पेक्ट्रम होना चाहिए। स्पष्ट रूप से एक बहुत ही संकीर्ण स्पेक्ट्रम के साथ लाल और नीले रंग के दो विशिष्ट तरंग दैर्ध्य चिप्स से बने हल्के स्रोत का उपयोग करना अनुचित है (जैसा कि चित्र 3 (ए) में दिखाया गया है)। प्रयोगों में, यह पाया गया कि पौधे पीले रंग के होते हैं, पत्ती के तने बहुत हल्के होते हैं, और पत्ती के तने बहुत पतले होते हैं।

पिछले वर्षों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले तीन प्राथमिक रंगों के साथ फ्लोरोसेंट ट्यूबों के लिए, हालांकि सफेद को संश्लेषित किया जाता है, लाल, हरे और नीले रंग का स्पेक्ट्रा अलग हो जाता है (जैसा कि चित्र 3 (बी) में दिखाया गया है), और स्पेक्ट्रम की चौड़ाई बहुत संकीर्ण है। निम्नलिखित निरंतर भाग की वर्णक्रमीय तीव्रता अपेक्षाकृत कमजोर है, और ऊर्जा की खपत के 1.5 से 3 गुना एलईडी की तुलना में शक्ति अभी भी अपेक्षाकृत बड़ी है। इसलिए, उपयोग प्रभाव एलईडी रोशनी के रूप में अच्छा नहीं है।

चित्रा 3, लाल और नीली चिप एलईडी प्लांट लाइट और तीन-प्राथमिक रंग फ्लोरोसेंट लाइट स्पेक्ट्रम

PPFD प्रकाश क्वांटम फ्लक्स घनत्व है, जो प्रकाश संश्लेषण में प्रकाश के प्रभावी विकिरण प्रकाश प्रवाह घनत्व को संदर्भित करता है, जो कि 400 से 700 एनएम प्रति यूनिट समय और इकाई क्षेत्र की तरंग दैर्ध्य सीमा में पौधे के पत्तों के तनों पर प्रकाश क्वांटा घटना की कुल संख्या का प्रतिनिधित्व करता है। । इसकी इकाई μE · M-2 · S-1 (μmol · M-2 · S-1) है। प्रकाश संश्लेषण सक्रिय विकिरण (PAR) 400 से 700 एनएम की सीमा में एक तरंग दैर्ध्य के साथ कुल सौर विकिरण को संदर्भित करता है। इसे या तो लाइट क्वांटा या रेडिएंट एनर्जी द्वारा व्यक्त किया जा सकता है।

अतीत में, इलुमिनोमीटर द्वारा परिलक्षित प्रकाश की तीव्रता चमक थी, लेकिन पौधे से प्रकाश स्थिरता की ऊंचाई, प्रकाश कवरेज और क्या प्रकाश पत्तियों से गुजर सकता है, के कारण पौधों की वृद्धि का स्पेक्ट्रम बदल जाता है। इसलिए, प्रकाश संश्लेषण के अध्ययन में प्रकाश की तीव्रता के संकेतक के रूप में PAR का उपयोग करना सटीक नहीं है।

आम तौर पर, प्रकाश संश्लेषण तंत्र को शुरू किया जा सकता है जब सूर्य-प्यार करने वाले पौधे का पीपीएफडी 50 μmol · M-2 · S-1 से बड़ा होता है, जबकि छायादार पौधे के PPFD को केवल 20 μmol · M-2 · S-1 की आवश्यकता होती है। । इसलिए, एलईडी ग्रो लाइट्स खरीदते समय, आप इस संदर्भ मूल्य और आपके द्वारा रोपित पौधों के प्रकार के आधार पर एलईडी ग्रो लाइट्स की संख्या चुन सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि एकल एलईडी LGHT का PPFD 20 μmol · M-2 · S-1 है, तो सूरज-प्यार करने वाले पौधों को उगाने के लिए 3 से अधिक एलईडी संयंत्र बल्बों की आवश्यकता होती है।

अर्धचालक प्रकाश के कई डिजाइन समाधान

सेमीकंडक्टर लाइटिंग का उपयोग पौधे के विकास या रोपण के लिए किया जाता है, और दो बुनियादी संदर्भ विधियां हैं।

• वर्तमान में, इनडोर रोपण मॉडल चीन में बहुत गर्म है। इस मॉडल में कई विशेषताएं हैं:

① एलईडी लाइट्स की भूमिका पौधे की रोशनी का पूरा स्पेक्ट्रम प्रदान करना है, और सभी प्रकाश ऊर्जा प्रदान करने के लिए प्रकाश व्यवस्था की आवश्यकता होती है, और उत्पादन लागत अपेक्षाकृत अधिक है;
② एलईडी ग्रो लाइट्स के डिजाइन को स्पेक्ट्रम की निरंतरता और अखंडता पर विचार करने की आवश्यकता है;
③ यह प्रकाश के समय और प्रकाश की तीव्रता को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए आवश्यक है, जैसे कि पौधों को कुछ घंटों के लिए आराम करने देना, विकिरण की तीव्रता पर्याप्त या बहुत मजबूत नहीं है, आदि;
④ पूरी प्रक्रिया को पौधों के वास्तविक इष्टतम विकास वातावरण द्वारा आवश्यक परिस्थितियों की नकल करने की आवश्यकता है, जैसे कि आर्द्रता, तापमान और सीओ 2 एकाग्रता।

• अच्छे आउटडोर ग्रीनहाउस रोपण फाउंडेशन के साथ आउटडोर रोपण मोड। इस मॉडल की विशेषताएं हैं:

Light एलईडी लाइट्स की भूमिका प्रकाश को पूरक करने के लिए है। एक है कि पौधों के प्रकाश संश्लेषण को बढ़ावा देने के लिए दिन के दौरान सूर्य के प्रकाश के विकिरण के तहत नीले और लाल क्षेत्रों में प्रकाश की तीव्रता को बढ़ाने के लिए, और दूसरे को क्षतिपूर्ति करने के लिए है जब पौधे की वृद्धि दर को बढ़ावा देने के लिए रात में धूप नहीं है
② पूरक प्रकाश को इस बात पर विचार करने की आवश्यकता है कि पौधे में कौन सा विकास चरण है, जैसे कि अंकुर अवधि या फूल और फलने की अवधि।

इसलिए, एलईडी प्लांट ग्रो लाइट्स के डिजाइन में पहले दो बुनियादी डिजाइन मोड होने चाहिए, अर्थात्, 24h लाइटिंग (इनडोर) और प्लांट ग्रोथ सप्लीमेंट लाइटिंग (आउटडोर)। इनडोर प्लांट की खेती के लिए, एलईडी ग्रो लाइट्स के डिजाइन को तीन पहलुओं पर विचार करने की आवश्यकता होती है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। एक निश्चित अनुपात में तीन प्राथमिक रंगों के साथ चिप्स को पैकेज करना संभव नहीं है।

चित्रा 4, 24h प्रकाश व्यवस्था के लिए इनडोर एलईडी प्लांट बूस्टर लाइट्स का उपयोग करने का डिजाइन विचार

उदाहरण के लिए, नर्सरी चरण में एक स्पेक्ट्रम के लिए, यह देखते हुए कि इसे जड़ों और तनों के विकास को मजबूत करने की आवश्यकता है, पत्तियों की शाखाओं को मजबूत करना है, और प्रकाश स्रोत को घर के अंदर उपयोग किया जाता है, स्पेक्ट्रम को चित्र 5 में दिखाया गया है।

चित्रा 5, एलईडी इनडोर नर्सरी अवधि के लिए उपयुक्त वर्णक्रमीय संरचनाएं

दूसरे प्रकार के एलईडी ग्रो लाइट के डिजाइन के लिए, यह मुख्य रूप से आउटडोर ग्रीनहाउस के आधार में रोपण को बढ़ावा देने के लिए प्रकाश के पूरक के डिजाइन समाधान के उद्देश्य से है। डिजाइन विचार चित्र 6 में दिखाया गया है।

चित्रा 6, आउटडोर ग्रो लाइट्स के डिजाइन विचार 

लेखक का सुझाव है कि अधिक रोपण कंपनियां पौधे के विकास को बढ़ावा देने के लिए एलईडी लाइट्स का उपयोग करने के लिए दूसरे विकल्प को अपनाती हैं।

सबसे पहले, चीन की आउटडोर ग्रीनहाउस की खेती में दशकों में एक बड़ी मात्रा और दक्षिण और उत्तर दोनों में अनुभव की एक विस्तृत श्रृंखला है। इसमें ग्रीनहाउस खेती की तकनीक की एक अच्छी नींव है और आसपास के शहरों के लिए बाजार पर बड़ी संख्या में ताजे फल और सब्जियां प्रदान करते हैं। विशेष रूप से मिट्टी और पानी और उर्वरक रोपण के क्षेत्र में, समृद्ध शोध परिणाम किए गए हैं।

दूसरे, इस तरह के पूरक प्रकाश समाधान ऊर्जा की अनावश्यक खपत को बहुत कम कर सकते हैं, और एक ही समय में फलों और सब्जियों की उपज को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकते हैं। इसके अलावा, चीन का विशाल भौगोलिक क्षेत्र पदोन्नति के लिए बहुत सुविधाजनक है।

एलईडी प्लांट लाइटिंग के वैज्ञानिक अनुसंधान के रूप में, यह इसके लिए एक व्यापक प्रयोगात्मक आधार भी प्रदान करता है। अंजीर। 7 इस शोध टीम द्वारा विकसित एक प्रकार का एलईडी ग्रो लाइट है, जो ग्रीनहाउस में बढ़ने के लिए उपयुक्त है, और इसका स्पेक्ट्रम चित्र 8 में दिखाया गया है।

चित्रा 7, एक प्रकार का एलईडी प्रकाश बढ़ता है

चित्रा 8, एक प्रकार के एलईडी का स्पेक्ट्रम लाइट बढ़ता है

उपरोक्त डिजाइन विचारों के अनुसार, अनुसंधान टीम ने प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित की, और प्रयोगात्मक परिणाम बहुत महत्वपूर्ण हैं। उदाहरण के लिए, नर्सरी के दौरान प्रकाश बढ़ने के लिए, उपयोग किया जाने वाला मूल दीपक 32 डब्ल्यू की शक्ति और 40 दिनों के नर्सरी चक्र के साथ एक फ्लोरोसेंट लैंप है। हम एक 12 डब्ल्यू एलईडी प्रकाश प्रदान करते हैं, जो अंकुर चक्र को 30 दिनों तक छोटा कर देता है, प्रभावी रूप से अंकुर कार्यशाला में लैंप के तापमान के प्रभाव को कम करता है, और एयर कंडीशनर की बिजली की खपत को बचाता है। रोपाई की मोटाई, लंबाई और रंग मूल अंकुर उठाने वाले घोल से बेहतर है। आम सब्जियों के रोपाई के लिए, अच्छे सत्यापन निष्कर्ष भी प्राप्त किए गए हैं, जिन्हें निम्नलिखित तालिका में संक्षेपित किया गया है।

उनमें से, पूरक प्रकाश समूह PPFD: 70-80 μmol · M-2 · S-1, और लाल-नीला अनुपात: 0.6-0.7। प्राकृतिक समूह के दिन के पीपीएफडी मूल्य की सीमा 40 ~ 800 μmol · M-2 · S-1 थी, और लाल से नीले रंग का अनुपात 0.6 ~ 1.2 था। यह देखा जा सकता है कि उपरोक्त संकेतक स्वाभाविक रूप से उगाए गए अंकुरों की तुलना में बेहतर हैं।

निष्कर्ष

यह लेख पौधे की खेती में एलईडी ग्रो लाइट्स के अनुप्रयोग में नवीनतम विकास का परिचय देता है, और पौधे की खेती में एलईडी ग्रो लाइट के आवेदन में कुछ गलतफहमी को इंगित करता है। अंत में, पौधों की खेती के लिए उपयोग की जाने वाली एलईडी ग्रो लाइट्स के विकास के लिए तकनीकी विचारों और योजनाओं को पेश किया जाता है। यह बताया जाना चाहिए कि कुछ कारक भी हैं जिन्हें प्रकाश की स्थापना और उपयोग में विचार करने की आवश्यकता है, जैसे कि प्रकाश और पौधे के बीच की दूरी, दीपक की विकिरण सीमा, और प्रकाश को कैसे लागू करें सामान्य पानी, उर्वरक और मिट्टी।

लेखक: यी वांग एट अल। स्रोत: CNKI