Ръководство за вътрешна LED светлина за отглеждане

PAR (фотосинтетично активна радиация) се отнася до радиацията в специфичния диапазон на дължината на вълната от 400–700 нанометра, която растенията използват за фотосинтеза. Диапазонът на дължината на вълната на светлината, към който растенията са чувствителни, се различава от възприемания от човешкото око, а единиците за описване на интензитета на светлината също варират. Човешкото око е по-чувствително към жълто-зелена светлина, като интензитетът на светлината се измерва в лумени (lm) и лукс (lx). Обратно, растенията реагират по-добре на червена и синя светлина и интензитетът им на светлина се определя количествено в микро-мола в секунда (μmol/s) и микро-мола на квадратен метър в секунда (μmol/m²/s).

Растенията разчитат предимно на светлина в спектъра на дължина на вълната 400–700 nm за фотосинтеза, което е точно това, което обикновено наричаме фотосинтетично активна радиация (PAR). PAR се изразява в две единици:

Фотосинтетично излъчване(W/m²), който се използва главно в изследвания на фотосинтеза при естествена слънчева светлина.

Плътност на фотосинтетичния фотонен поток (PPFD)(μmol/m²/s), който се прилага предимно за изследване на ефектите както на изкуствени източници на светлина, така и на естествена слънчева светлина върху фотосинтезата на растенията.

PPFD представлява броя на фотоните (в обхвата на PAR), получени за секунда върху специфична осветена повърхност, а именно плътност на фотосинтетичния фотонен поток, с единица μmol/m²/s. Това е ключов индикатор за оценка на действителната осветителна ефективност на системите за осветяване на растенията, тъй като влияе пряко върху фотосинтезата и растежа на растенията. Както е показано на фигурата, броят на фотоните, получени за секунда върху повърхност от 1-квадратен метър, е 33 μmol/m²/s.

QQ20260126-180405

PAR измерва лъчистата енергия, която растенията използват за фотосинтеза. PPF определя количествено общия брой фотосинтетично активни фотони, излъчвани от източник на светлина за секунда, но не показва директно дали тези фотони достигат повърхността на растението.

PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) е от решаващо значение при осветлението на растенията, тъй като не само измерва общия фотонен изход на осветителната система, но също така оценява въздействието на различни източници на светлина върху растежа на растенията. По-високият PPFD е свързан с повишени скорости на фотосинтеза и повишени добиви на растенията; PPFD се използва за оценка на действителния интензитет на светлината, достигащ до растенията, като служи като ключов индикатор за оптимизиране на средата за растеж на растенията.

Приложената фигура показва протокола от теста на 1000W сгъваема LED светлина за отглеждане на растения, произведена от Benwei LED, с фотосинтетичен фотонен поток (PPF) от 2895,35 μmol/s.

QQ20260126-181310

280–315 nm: Минимално въздействие върху морфологичните и физиологичните процеси.

315–400 nm (UV‑A): Ниската абсорбция на хлорофил засяга фотопериодичните ефекти и инхибира удължаването на стъблото.

400–520 nm (синя светлина): Най-високото съотношение на абсорбция на хлорофила към каротеноидите оказва най-значително въздействие върху фотосинтезата PMC.

520–610 nm (зелена светлина): Ниска степен на абсорбиране на пигмента.

610–720 nm (червена светлина): Ниска степен на абсорбция на хлорофил, но значително въздействие върху фотосинтезата и фотопериодичните ефекти.

720–1000 nm (далечно червено до близко инфрачервено): Висока степен на усвояване, насърчава удължаването на клетките и влияе върху цъфтежа и покълването на семената.

>1000 nm (инфрачервен): Преобразува се в топлинна енергия.

Освен синята и червената светлина, други спектри като зелена, виолетова и ултравиолетова светлина също оказват определени ефекти върху растежа на растенията. Зелената светлина помага за забавяне на преждевременното стареене на листата; виолетовата светлина подобрява цвета и аромата; ултравиолетовата светлина регулира синтеза на растителни метаболити. Синергичният ефект на тези спектри симулира естествената светлинна среда и насърчава здравословния растеж на растенията.

Предимството на осветлението с пълен спектър се крие в далечната червена светлина, която позволява ефекта на усилване на двойната светлина (ефект на Емерсън). Диапазонът на пълния спектър е 400–800 nm, покриващ не само далечната червена област над 660–800 nm, но също така и зеления компонент при 500–540 nm. Експериментите показват, че зеленият компонент подобрява проникването на светлина и подобрява квантовата ефективност, като по този начин се постига по-ефективна фотосинтеза. Въз основа на „ефекта на усилване на двойната светлина“, добавянето на червена светлина от 650 nm, когато дължината на вълната надвишава 685 nm, може значително да подобри квантовата ефективност, дори надхвърляйки сумата от ефектите, когато тези две дължини на вълната се използват самостоятелно. Това явление, при което две дължини на вълната на светлината заедно повишават ефективността на фотосинтезата, е известно като ефект на двойно усилване на светлината или ефект на Емерсън PMC.

Светлините за отглеждане на растения са проектирани с разумно спектрално съотношение, покриващо диапазон на дължина на вълната от 380–800 nm. Те осигуряват на растенията идеалното спектрално съотношение, необходимо за растеж, като същевременно допълват естествената светлина. Това прави растенията по-здрави и буйни, подходящи за всеки етап на растеж и приложими както за хидропонно, така и за почвено отглеждане. Те са идеални за вътрешни градини, саксийни растения, отглеждане на разсад, размножаване, ферми, оранжерии и др.

Хлорофил a и b имат пикове на абсорбция съответно при 660 nm (червена светлина) и 450 nm (синя светлина). Комбинираната червено-синя светлина покрива прецизно основния спектрален диапазон за фотосинтезата, повишавайки ефективността на преобразуване на светлинната енергия с над 20%. Червената светлина активира Photosystem II, докато синята светлина задвижва Photosystem I; техният синергичен ефект ускорява производството на ATP и NADPH по време на зависимите от светлина реакции, осигурявайки достатъчно енергия за цикъла на Калвин (независими от светлината реакции).

Синята светлина подобрява компактността на растението чрез инхибиране на удължаването на стъблото, насърчаване на удебеляването на листата и увеличаване на механичната якост; червената светлина стимулира удължаването на стъблото и ускорява репродуктивния растеж. Комбинацията от двете постига баланс между структурата на растението и добива. Синята светлина насърчава натрупването на вторични метаболити като витамини и антоцианини, докато червената светлина увеличава съдържанието на разтворима захар. Комбинираната светлина оптимизира синтеза както на хранителни вещества, така и на ароматни съединения PMC.

За листните зеленчуци във фаза на разсад се изисква по-високо съотношение на синя светлина (4:1–7:1), за да се насърчи растежа на стъблото и листата. По време на етапите на цъфтеж и плод, преминаването към по-високо съотношение на червена светлина (9:1) може да увеличи добива.

В сравнение с източниците на светлина с пълен спектър, комбинираната червено-синя светлина се фокусира върху диапазона на ефективната дължина на вълната, намалявайки консумацията на енергия, причинена от неефективни спектри, като по този начин се постига по-висок добив на биомаса за единица електрическа енергия.

Интелигентните системи за управление могат да интегрират ултравиолетови дължини на вълните, за да постигнат комбинирани функции като развитие на корени, инхибиране на удължаването на разсада и подобряване на цвета на цветята. Например, сукулентите могат да постигнат компактна форма на растенията и ярки цветове чрез технология за динамично затъмняване.

По-долу са общи съотношения червено-синя светлина за различни растения, за справка при проектиране или доставка:

1. Подходящ за листни зеленчуци или широколистни декоративни растения, като марули, спанак и китайско зеле.

QQ20260126-182021

2. Подходящ за растения, изискващи допълнително осветление през целия им цикъл на растеж, като сукуленти.

QQ20260126-182609

3.Подходящ за цъфтящи и плодни растения, като домати, патладжани и краставици.

QQ20260126-182732

Естествената светлина обикновено не отговаря на изискванията за здравословен растеж на културите. Използвайки LED светлини за отглеждане, можете ефективно да контролирате тенденцията на растеж на културите и да увеличите добивите. Независимо дали отглеждате зеленчуци, плодове или цветя в оранжерии, вертикални земеделски системи или други закрити съоръжения, LED лампите за отглеждане могат да осигурят оптимална грижа, съобразена със специфичните характеристики на всяка култура. Доказано е, че LED светлините за отглеждане, произведени от Sena Optoelectronics, насърчават равномерния растеж на културите, като по този начин подобряват качеството и добива на културите.

Експериментални проучвания показват, че допълнителното осветление подобрява светлинната среда, което води до подобрения в дължината на стъблото на растението, диаметъра на стъблото и размера на листата. След допълване на светлината действителният интензитет на светлината може да се регулира съответно, за да се подобри общата ефективност на използване на светлинната енергия. Добивите могат да се увеличат с приблизително 25%, а ефективността на използване на водата може да се повиши с 3,1%.

Освен това, когато се използва LED допълнително осветление в оранжерии през зимата, за да се увеличи максимално ефекта на допълнителното осветление, температурата на оранжерията трябва да се контролира правилно, което може да увеличи потреблението на енергия за отопление. Това ще помогне за цялостно оптимизиране на стратегията за допълнително LED осветление и ще подобри ефективността на оранжерийното производство и икономическите ползи. Обичайните форми на допълнително осветление са както следва: а) Комбинация от червена-синя светлина: Червената светлина (660 nm) насърчава синтеза на хлорофил, цъфтежа и плододаването, докато синята светлина (450 nm) подобрява растежа на стъблото и листата. Комбинацията от двете подобрява фотосинтетичната ефективност.b) Светлини с пълен-спектър: Симулират естествена светлина, подходяща за-дългосрочни нужди от допълнително осветление и предотвратяват прекомерното удължаване на растенията или намалено съпротивление.c) Ксенонови лампи: Интензитетът на светлината е близък до естествената светлина, подходящ за растения с висока-стойност, но те генерират значителна топлина, консумират големи количества енергия и имат високи разходи.

В облачни или дъждовни дни трябва да се осигури допълнително осветление през целия ден. В слънчеви дни, когато естествената светлина намалява, осветлението може да се включи след 15 до 16 часа, като се гарантира, че общата дневна продължителност на светлината се контролира между 10 и 12 часа. Непрекъснатото допълнително осветление за повече от 16 часа може да причини фотоинхибиране, характеризиращо се с изгаряне или пожълтяване на листата.

Допълнително осветление трябва да се прилага, когато температурата на околната среда е по-висока или равна на 15 градуса. Ниските температури инхибират фотосинтезата. През зимата или когато естествената светлина е недостатъчна, продължителността на допълнителното осветление може да бъде удължена до 14 часа, но трябва да се направят корекции въз основа на видовете растения.

Когато интензитетът на естествената светлина падне под 100 μmol/m²·s, трябва да се активира допълнително осветление, за да се поддържа фотосинтетичната плътност на фотонния поток (PPFD) между 200 и 1000 μmol/m²·s. Светлинните сензори трябва да се използват за наблюдение на равномерността на светлината върху листата, като се избягва локално свръх-облъчване или недостатъчно осветление. Светлинни източници с висок{6}}интензитет трябва да се използват заедно със засенчващи завеси или димери, за да се предотврати увреждането на листата от ултравиолетовото лъчение.

За балконски или стайни растения (като паякови растения или хлорофитум комозум) е препоръчително да използвате ниско{0}}мощно LED допълнително осветление за 8 до 12 часа на ден.

В оранжериите могат да се интегрират автоматизирани системи за динамично регулиране на височината на допълнителното осветление според височината на растенията, като по този начин се намалява консумацията на енергия. Чрез комбиниране на научен дизайн на осветлението с прецизна поддръжка, зелените растения могат да поддържат жизнен вид и да ускорят растежа. Подобренията в ефективността на допълнителното осветление трябва да се оптимизират във връзка с управлението на температурата и водата-тор.

Когато множество култури се култивират в закрити помещения с недостатъчна естествена светлина, LED светлините за отглеждане често се използват за ускоряване на растежа на растенията и насърчаване на здравословното развитие. Независимо дали отглеждате зеленчуци или плодове на закрито, LED лампите за отглеждане могат да допълнят естествената светлина, да оптимизират спектралния състав и да увеличат интензитета на светлината, без да генерират излишна топлина.

В допълнение, LED осветлението ефективно подобрява яркостта, като същевременно намалява консумацията на енергия. Изборът на светлини за отглеждане, съобразени с отглеждането на листни зеленчуци, помага на производителите да увеличат добивите на единица площ, като същевременно се съобразяват с уникалните характеристики на културите-като подобряване на вкуса, повишаване на хранителната стойност и удължаване на срока на годност. Различните осветителни устройства се различават по спектрален диапазон и интензитет на светлината, което пряко влияе върху растежа и развитието на листните зеленчуци. По принцип светлините за отглеждане, съчетаващи синя и червена светлина, са най-подходящи.

За повечето листни зеленчуци по време на етапа на вегетативен растеж (фаза на развитие на стъблото и листата) се препоръчва съотношение на червена-към-синя светлина 4:1. Това съотношение балансира ролята на червената светлина за засилване на фотосинтезата и предимството на синята светлина за регулиране на морфологията на листата. Например, обикновените листни зеленчуци като маруля и спанак постигат ефективно натрупване на въглехидрати и координиран растеж на стъблото-листа при това съотношение на светлина.

Съотношението на червено-синя светлина за отглеждане на листни зеленчуци на закрито трябва да се регулира динамично според етапа на растеж:

Етап на разсад

Доминираща фаза на синя-светлина: Съотношение на червена{0}}към-синя светлина от3:1 до 5:1е оптимално. Увеличаването на съотношението на синята светлина до 30%–50% насърчава развитието на корените и диференциацията на листата, предотвратява прекомерното удължаване на стъблото и значително повишава жизнеността на разсада.

Етап на бърз растеж

Червена{0}}фаза с подобрена светлина: Постепенно регулирайте съотношението на червената-към-синя светлина към4:1 до 5:1. Увеличаването на дела на червената светлина (630–660 nm) повишава скоростта на фотосинтезата. В комбинация с интензитет на светлината от 200–300 μmol/m²/s, това може да увеличи дневния темп на растеж с над 30%.

Пред{0}}етап на прибиране на реколтата

Добавка Far-Red Light: При запазване на спектралното съотношение на ядрото 4:1 може да се добави малко количество далечна-червена светлина (720–740 nm). Това насърчава разширяването на листата и удължаването на клетките, увеличавайки свежото тегло и продаваемостта на листните зеленчуци.

Мулти{0}}сортове за реколта(напр. китайски див лук, воден спанак): Поддържайте стабилно съотношение 4:1, за да избегнете изчерпването на хранителните вещества.

Разновидности с високо-хлорофил(напр. зеле): Увеличете съотношението на синята светлина до 25%–30%, за да подобрите синтеза на пигменти.

Забележка: При практически приложения е препоръчително да изберете спектрално регулируеми LED лампи за отглеждане. Настройте фино настройките на светлината въз основа на специфични сортове култури и среда на култивиране, като използвате морфологични показатели като дебелина на листата и твърдост на стъблото като референтни критерии.

Различните зеленчуци имат различни спектрални изисквания през техните цикли на растеж, подобно на начина, по който хората имат хранителни предпочитания. Например, листните зеленчуци изискват относително висок дял синя светлина през целия им цикъл на растеж. Синята светлина стимулира растежа на листата, което води до по-буйна, по-зелена зеленина-например достатъчно синя светлина помага на марулята и спанака да развият по-широки и нежни листа. За плодните зеленчуци като чушки и домати червената светлина играе критична роля по време на етапите на цъфтеж и плододаване: тя стимулира диференциацията на цветните пъпки, насърчава поставянето на плодове и произвежда по-големи, по-пълни плодове. Когато купувате лампи за отглеждане, винаги проверявайте спектралните параметри на продукта и избирайте модели, които позволяват гъвкаво регулиране на спектралните съотношения, за да отговорят на специфичните нужди за растеж на вашите зеленчуци.

Интензитет на светлината, измерен вPPFD (фотосинтетична фотонна плътност на потока)с единицата μmol/m²・s, е ключов индикатор за ефективността на светлината за растеж. Листните зеленчуци изискват достатъчно светлина, но прекомерният интензитет на светлината или продължителното излагане може да повлияе неблагоприятно на растежа им.

Обикновено дневната продължителност на светлината трябва да се контролира приблизително10–12 часа. Разсадът е деликатен и изисква само интензивност на светлината80–150 μmol/m²・sза осигуряване на нежна грижа и стабилен растеж. Тъй като зеленчуците навлизат в етапа на бърз растеж, търсенето им на интензитет на светлина се увеличава-около200–400 μmol/m²・sе необходим, за да отговори на фотосинтетичните изисквания и да осигури достатъчно енергия за енергичен растеж. По време на етапа на цъфтеж и плододаване някои зеленчуци може дори да изискват превишаване на интензитета на светлината500 μmol/m²・sза насърчаване на развитието на плода.

Ето защо е изключително важно да изберете LED светлини за отглежданерегулируеми диапазони на интензитета на светлинатакоито отговарят на изискванията на различните етапи на растеж на зеленчуците.

Докато светлините за отглеждане осигуряват на растенията светлина, доставката на хранителни вещества и вода е също толкова важна. При отглеждането на марулята е необходимо да се осигури подходящо количество хранителен разтвор и вода, за да се осигури нейният растеж и развитие. Умереното добавяне на азотен тор (напр. соев тор) може да насърчи синтеза на хлорофил, а магнезият -като основен компонент на хлорофила- също трябва да се допълва редовно.

В допълнение, добавянето на разложени черупки от ядки (като черупки от слънчогледово семе) към почвата може да подобри пропускливостта на въздуха и да подобри способността за усвояване на корените. Освен това трябва да се извършва вентилация и регулиране на газа (увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид), заедно с контрол на температурата и влажността (поддържане на 50–70% RH), за предотвратяване на заболявания, причинени от висока температура и влажност.

Лампите за отглеждане се различават по мощност и съответния интензитет на светлината. Когато избирате лампа за отглеждане, вземете под внимание височината й на монтиране, тъй като допълнителните лампи с висока-мощност обикновено осигуряват относително по-висок интензитет на светлината.

Най-общо казано, колкото по-близо е източникът на светлина до растенията, толкова по-висока ще бъде PPFD (фотосинтетична плътност на фотонния поток), което означава, че растенията могат да получат по-ефективно осветление. Въпреки това, тъй като разстоянието от светлината за растеж се увеличава, зоната на светлинно покритие се разширява, докато интензитетът на светлината съответно намалява. Светлините за отглеждане без професионален оптичен дизайн показват значително несъответствие между централната и периферната осветеност, което има тенденция да води до неравномерно допълнително осветление и загуба на светлинна енергия.