پېژندنه

رڼا د نباتاتو د ودې په پروسه کې مهم رول لوبوي. دا د نباتاتو د کلوروفیل جذب او د نباتاتو د ودې د مختلفو ځانګړتیاو لکه کیروټین جذبولو لپاره غوره سرې دي. په هرصورت، هغه پریکړه کونکی فکتور چې د نباتاتو وده ټاکي یو جامع فکتور دی، نه یوازې د رڼا پورې اړه لري، بلکې د اوبو، خاورې او سرې، د ودې چاپیریال شرایطو او جامع تخنیکي کنټرول څخه هم جلا کیدونکی دی.

په تیرو دوو یا دریو کلونو کې، د درې اړخیزو نباتاتو فابریکو یا د نباتاتو د ودې په اړه د سیمیکمډکټر رڼا ټیکنالوژۍ د پلي کولو په اړه بې شمیره راپورونه شتون لري. مګر د دې په دقت سره لوستلو وروسته، تل یو څه نا آرامه احساس شتون لري. په عمومي توګه، د دې په اړه هیڅ ریښتینی پوهه نشته چې رڼا باید د نباتاتو په وده کې څه رول ولوبوي.

لومړی، راځئ چې د لمر طیف درک کړو، لکه څنګه چې په لومړي شکل کې ښودل شوي. دا لیدل کیدی شي چې لمریز طیف یو دوامداره طیف دی، په کوم کې چې نیلي او شنه طیف د سور طیف په پرتله قوي دي، او د لید وړ رڼا طیف له 380 څخه تر 780 نانومیټر پورې دی. په طبیعت کې د ژوندیو موجوداتو وده د طیف شدت سره تړاو لري. د مثال په توګه، د استوا ته نږدې سیمه کې ډیری نباتات ډیر ګړندي وده کوي، او په ورته وخت کې، د دوی د ودې اندازه نسبتا لویه ده. مګر د لمر د وړانګو لوړ شدت تل غوره نه وي، او د څارویو او نباتاتو د ودې لپاره د انتخاب یوه ټاکلې کچه شتون لري.

شکل ۱، د لمریز طیف ځانګړتیاوې او د هغې د لید وړ رڼا طیف

دوهم، د نباتاتو د ودې د څو مهمو جذب عناصرو دوهم طیف ډیاګرام په شکل 2 کې ښودل شوی.

شکل ۲، د نبات په وده کې د څو مرستندویانو د جذب سپیکٹرا

د دوهم شکل څخه لیدل کیدی شي چې د څو مهمو مرستندویه موادو د رڼا جذب سپیکٹرا چې د نبات وده اغیزه کوي د پام وړ توپیر لري. له همدې امله، د LED نباتاتو د ودې څراغونو کارول یوه ساده مسله نه ده، بلکې ډیره نښه شوې ده. دلته اړینه ده چې د دوو خورا مهم فوتوسنتیتیک نباتاتو د ودې عناصرو مفکورې معرفي شي.

• کلوروفیل

کلوروفیل د فوتوسنتز پورې اړوند یو له خورا مهمو رنګونو څخه دی. دا په ټولو ژوندیو موجوداتو کې شتون لري چې کولی شي فوتوسنتز رامینځته کړي، په شمول د شنه نباتاتو، پروکاریوټیک نیلي شنه الجي (سیانوباکټیریا) او یوکاریوټیک الجي. کلوروفیل د رڼا څخه انرژي جذبوي، کوم چې بیا د کاربن ډای اکسایډ په کاربوهایډریټ بدلولو لپاره کارول کیږي.

کلوروفیل الف په عمده توګه سور رڼا جذبوي، او کلوروفیل ب په عمده توګه نیلي-بنفشي رڼا جذبوي، په عمده توګه د سیوري لرونکو نباتاتو او لمر لرونکو نباتاتو ترمنځ توپیر کولو لپاره. د سیوري لرونکو نباتاتو د کلوروفیل الف سره د کلوروفیل ب تناسب کوچنی دی، نو سیوري لرونکي نباتات کولی شي نیلي رڼا په کلکه وکاروي او په سیوري کې د ودې لپاره تطابق وکړي. کلوروفیل الف نیلي-شنه دی، او کلوروفیل ب ژیړ-شنه دی. د کلوروفیل الف او کلوروفیل ب دوه قوي جذبونه شتون لري، یو په سور سیمه کې د 630-680 nm طول موج سره، او بل په نیلي-بنفشي سیمه کې د 400-460 nm طول موج سره.

• کیروټینایډونه

کیروټینایډونه د مهمو طبیعي رنګونو د یوې ټولګې لپاره عمومي اصطلاح ده، کوم چې معمولا په ژېړ، نارنجي-سور یا سور رنګونو کې په څارویو، لوړو نباتاتو، فنګسونو او الجیو کې موندل کیږي. تر اوسه پورې، له 600 څخه ډیر طبیعي کیروټینایډونه کشف شوي دي.

د کاروټینوایډونو رڼا جذب د OD303~505 nm حد پوښي، کوم چې د خوړو رنګ چمتو کوي او د بدن د خوړو په مصرف اغیزه کوي. په الجي، نباتاتو او مایکرو ارګانیزمونو کې، د هغې رنګ د کلوروفیل لخوا پوښل شوی او نشي څرګندیدلی. د نباتاتو په حجرو کې، تولید شوي کاروټینوایډونه نه یوازې د فوتوسنتز سره د مرستې لپاره انرژي جذب او لیږدوي، بلکې د هڅول شوي واحد الکترون بانډ اکسیجن مالیکولونو لخوا د حجرو د ویجاړیدو څخه د ساتنې دنده هم لري.

ځینې ​​مفکوروي غلط فهمۍ

د انرژۍ سپمولو اغیزې، د رڼا انتخاب او د رڼا همغږي ته په پام سره، د سیمیکمډکټر رڼا لویې ګټې ښودلې دي. په هرصورت، د تیرو دوو کلونو د چټک پرمختګ څخه، موږ د رڼا په ډیزاین او پلي کولو کې ډیری غلط فهمۍ هم لیدلي دي، کوم چې په عمده توګه په لاندې اړخونو کې منعکس کیږي.

① تر هغه چې د یو ټاکلي طول موج سره او نیلي چپس په یو ټاکلي تناسب کې سره یوځای شي، دوی د نباتاتو په کښت کې کارول کیدی شي، د بیلګې په توګه، د سره او نیلي تناسب 4:1، 6:1، 9:1 او داسې نور دي.

②تر هغه چې دا سپینه رڼا وي، دا کولی شي د لمر رڼا ځای ونیسي، لکه د درې لومړني سپینې رڼا ټیوب چې په جاپان کې په پراخه کچه کارول کیږي، او داسې نور. د دې طیفونو کارول د نباتاتو په وده کې یو څه اغیزه لري، مګر اغیزه یې د LED لخوا جوړ شوي د رڼا سرچینې په څیر ښه نه ده.

③ تر هغه چې PPFD (د رڼا کوانټم فلکس کثافت)، د روښانتیا یو مهم پیرامیټر، یو ټاکلي شاخص ته ورسیږي، د بیلګې په توګه، PPFD د 200 μmol·m-2·s-1 څخه ډیر دی. په هرصورت، کله چې دا شاخص کاروئ، تاسو باید دې ته پام وکړئ چې ایا دا د سیوري نبات دی یا د لمر نبات. تاسو اړتیا لرئ چې د دې نباتاتو د رڼا د جبران د سنتریت نقطه وپوښتئ یا ومومئ، کوم چې د رڼا د جبران نقطه هم ویل کیږي. په حقیقي غوښتنلیکونو کې، تخمونه ډیری وختونه سوځول کیږي یا وچیږي. له همدې امله، د دې پیرامیټر ډیزاین باید د نبات ډولونو، د ودې چاپیریال او شرایطو سره سم ډیزاین شي.

د لومړي اړخ په اړه، لکه څنګه چې په سریزه کې معرفي شوی، د نباتاتو د ودې لپاره اړین طیف باید یو دوامداره طیف وي چې یو ټاکلی ویش پراخوالی ولري. دا په څرګنده توګه نامناسبه ده چې د رڼا سرچینې څخه کار واخلئ چې د سور او نیلي دوه ځانګړي طول موج چپس څخه جوړ شوی وي چې ډیر تنګ طیف ولري (لکه څنګه چې په شکل 3(a) کې ښودل شوي). په تجربو کې، دا وموندل شوه چې نباتات ژیړ رنګ لري، د پاڼو ډډونه ډیر سپک دي، او د پاڼو ډډونه ډیر نري دي.

د فلوروسینټ ټیوبونو لپاره چې درې لومړني رنګونه لري چې معمولا په تیرو کلونو کې کارول کیږي، که څه هم سپین ترکیب شوی، سور، شین او نیلي سپیکٹرا جلا شوي (لکه څنګه چې په شکل 3 (b) کې ښودل شوي)، او د سپیکٹرم پلنوالی خورا تنګ دی. د لاندې دوامداره برخې سپیکٹرل شدت نسبتا کمزوری دی، او بریښنا لاهم د LEDs په پرتله نسبتا لویه ده، د انرژۍ مصرف 1.5 څخه تر 3 ځله. له همدې امله، د کارولو اغیز د LED څراغونو په څیر ښه نه دی.

شکل ۳، سور او نیلي چپ LED د نبات رڼا او درې لومړني رنګ فلوروسینټ رڼا طیف

PPFD د رڼا کوانټم فلکس کثافت دی، کوم چې په فوتوسنتز کې د رڼا اغیزمن وړانګو رڼا فلکس کثافت ته اشاره کوي، کوم چې د نبات د پاڼو په ډډونو کې د رڼا کوانټا پیښې ټول شمیر استازیتوب کوي چې د هر واحد وخت او واحد ساحه کې د 400 څخه تر 700 nm طول موج حد کې وي. د دې واحد μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1) دی. د فوتوسنتزیک فعال وړانګې (PAR) د لمر ټول وړانګو ته اشاره کوي چې د 400 څخه تر 700 nm پورې طول موج لري. دا یا د رڼا کوانټا یا د وړانګو انرژۍ لخوا څرګند کیدی شي.

په تیرو وختونو کې، د رڼا شدت چې د الیومینومیټر لخوا منعکس کیده روښانتیا وه، مګر د نبات د ودې طیف د نبات څخه د رڼا د فکسچر د لوړوالي، د رڼا پوښښ او ایا رڼا د پاڼو له لارې تیریدلی شي له امله بدلیږي. له همدې امله، د فوتوسنتز په مطالعه کې د رڼا د شدت د شاخص په توګه د پار کارول سم ندي.

عموما، د فوتوسنتز میکانیزم هغه وخت پیل کیدی شي کله چې د لمر خوښونکي نبات PPFD له 50 μmol·m-2·s-1 څخه لوی وي، پداسې حال کې چې د سیوري لرونکي نبات PPFD یوازې 20 μmol·m-2·s-1 ته اړتیا لري. له همدې امله، کله چې د LED ودې څراغونه اخلئ، تاسو کولی شئ د دې حوالې ارزښت او د نباتاتو ډول پراساس د LED ودې څراغونو شمیر غوره کړئ چې تاسو یې کښت کوئ. د مثال په توګه، که چیرې د یو واحد LED lght PPFD 20 μmol·m-2·s-1 وي، نو د لمر خوښونکي نباتاتو د ودې لپاره له 3 څخه ډیر LED بوټي بلبونو ته اړتیا ده.

د سیمیکمډکټر رڼا لپاره څو ډیزاین حلونه

د نباتاتو د ودې یا کښت لپاره د نیمه فعال رڼا کارول کیږي، او د حوالې دوه اساسي میتودونه شتون لري.

• اوس مهال، د کور دننه د کښت کولو ماډل په چین کې ډیر مشهور دی. دا ماډل څو ځانګړتیاوې لري:

① د LED څراغونو رول د نباتاتو د رڼا بشپړ طیف چمتو کول دي، او د رڼا سیسټم د ټولې رڼا انرژۍ چمتو کولو لپاره اړین دی، او د تولید لګښت یې نسبتا لوړ دی؛
② د LED ودې څراغونو ډیزاین باید د سپیکٹرم دوام او بشپړتیا په پام کې ونیسي؛
③ دا اړینه ده چې د رڼا وخت او د رڼا شدت په مؤثره توګه کنټرول شي، لکه نباتاتو ته د څو ساعتونو لپاره آرام ورکول، د وړانګو شدت کافي یا ډیر قوي نه وي، او داسې نور؛
④ ټوله پروسه باید د هغو شرایطو تقلید وکړي چې د نباتاتو د ودې لپاره په بهر کې د اصلي مطلوب چاپیریال لخوا اړین دي، لکه رطوبت، تودوخه او د CO2 غلظت.

• د ښه بهرني شنو خونو د کښت بنسټ سره د بهر کښت کولو حالت. د دې ماډل ځانګړتیاوې دا دي:

① د LED څراغونو رول د رڼا بشپړول دي. یو دا چې د ورځې په اوږدو کې د لمر وړانګو لاندې په نیلي او سور سیمو کې د رڼا شدت لوړ کړي ترڅو د نباتاتو فوتوسنتز ته وده ورکړي، او بل دا چې کله د شپې لمر نه وي نو د نباتاتو د ودې کچه لوړه کړي.
② اضافي رڼا باید په پام کې ونیول شي چې نبات د ودې په کومه مرحله کې دی، لکه د تخم کولو دوره یا د ګل کولو او میوې ورکولو دوره.

له همدې امله، د LED نباتاتو د ودې څراغونو ډیزاین باید لومړی دوه اساسي ډیزاین طریقې ولري، یعنې د 24 ساعتونو رڼا (د کور دننه) او د نباتاتو د ودې اضافي رڼا (بهرنۍ). د داخلي نباتاتو د کښت لپاره، د LED ودې څراغونو ډیزاین باید درې اړخونه په پام کې ونیسي، لکه څنګه چې په شکل 4 کې ښودل شوي. دا ممکنه نه ده چې چپس په یو ټاکلي تناسب کې د دریو لومړني رنګونو سره بسته بندي شي.

شکل ۴، د ۲۴ ساعته رڼا لپاره د داخلي LED پلانټ بوسټر څراغونو کارولو ډیزاین مفکوره

د مثال په توګه، د نرسري په مرحله کې د طیف لپاره، په پام کې نیولو سره چې دا د ریښو او ډډونو وده پیاوړې کولو ته اړتیا لري، د پاڼو څانګې پیاوړې کوي، او د رڼا سرچینه په کور دننه کارول کیږي، طیف کولی شي ډیزاین شي لکه څنګه چې په 5 شکل کې ښودل شوي.

شکل ۵، د LED داخلي نرسري دورې لپاره مناسب سپیکٹرل جوړښتونه

د دوهم ډول LED ودې رڼا ډیزاین لپاره، دا په عمده توګه د رڼا د بشپړولو ډیزاین حل په پام کې نیولو سره دی ترڅو د بیروني شنو خونو په اساس کې د کښت وده وکړي. د ډیزاین مفکوره په 6 شکل کې ښودل شوې ده.

شکل ۶، د بهرنۍ ودې څراغونو ډیزاین نظریات 

لیکوال وړاندیز کوي چې ډیر کښت کونکي شرکتونه د نباتاتو د ودې د هڅولو لپاره د LED څراغونو کارولو دوهم انتخاب غوره کړي.

لومړی، د چین د شنو خونو بهر کښت په جنوب او شمال دواړو کې د لسیزو راهیسې لوی مقدار او پراخه تجربه لري. دا د شنو خونو د کښت ټیکنالوژۍ ښه بنسټ لري او د شاوخوا ښارونو لپاره په بازار کې د تازه میوو او سبزیجاتو لوی شمیر چمتو کوي. په ځانګړي توګه د خاورې او اوبو او سرې کښت په برخه کې، بډایه څیړنې پایلې ترلاسه شوي دي.

دوهم، دا ډول اضافي رڼا محلول کولی شي د انرژۍ غیر ضروري مصرف خورا کم کړي، او په ورته وخت کې کولی شي په مؤثره توګه د میوو او سبزیجاتو حاصلات زیات کړي. سربیره پردې، د چین پراخه جغرافیایي سیمه د ترویج لپاره خورا اسانه ده.

د LED نباتاتو د رڼا د علمي څیړنې په توګه، دا د دې لپاره پراخه تجربوي اساس هم چمتو کوي. شکل 7 د دې څیړنې ټیم لخوا رامینځته شوی د LED ودې رڼا یو ډول دی، کوم چې په شنو خونو کې د ودې لپاره مناسب دی، او د هغې سپیکٹرم په شکل 8 کې ښودل شوی.

شکل ۷، د LED د ودې یو ډول رڼا

شکل ۸، د یو ډول LED ودې رڼا طیف

د پورته ډیزاین نظرونو سره سم، د څیړنې ټیم د تجربو لړۍ ترسره کړه، او تجربوي پایلې خورا مهمې دي. د مثال په توګه، د نرسري په جریان کې د ودې رڼا لپاره، اصلي څراغ د فلوروسینټ څراغ دی چې د 32 واټ بریښنا او د نرسري دوره 40 ورځې لري. موږ د 12 واټ LED څراغ چمتو کوو، کوم چې د تخم دورې 30 ورځو ته لنډوي، په مؤثره توګه د تخم ورکشاپ کې د څراغونو د تودوخې اغیز کموي، او د هوایی کنډیشنر بریښنا مصرف خوندي کوي. د تخمونو ضخامت، اوږدوالی او رنګ د اصلي تخم راټولولو محلول څخه غوره دي. د عامو سبزیجاتو د تخمونو لپاره، د تایید ښه پایلې هم ترلاسه شوي، کوم چې په لاندې جدول کې لنډیز شوي دي.

د دوی په منځ کې، د اضافي رڼا ګروپ PPFD: 70-80 μmol·m-2·s-1، او سور-نیلي تناسب: 0.6-0.7. د طبیعي ګروپ د ورځې وخت PPFD ارزښت حد 40~800 μmol·m-2·s-1 و، او د سور او نیلي تناسب 0.6~1.2 و. دا لیدل کیدی شي چې پورته شاخصونه د طبیعي کرل شوي تخمونو په پرتله غوره دي.

پایله

دا مقاله د نباتاتو په کښت کې د LED ودې څراغونو په کارولو کې وروستي پرمختګونه معرفي کوي، او د نباتاتو په کښت کې د LED ودې څراغونو په کارولو کې ځینې غلط فهمۍ په ګوته کوي. په پای کې، د نباتاتو د کښت لپاره کارول شوي LED ودې څراغونو پراختیا لپاره تخنیکي نظرونه او سکیمونه معرفي کیږي. دا باید په ګوته شي چې د رڼا په نصبولو او کارولو کې ځینې عوامل هم شتون لري چې باید په پام کې ونیول شي، لکه د رڼا او نبات ترمنځ فاصله، د څراغ د وړانګو حد، او د نورمال اوبو، سرې او خاورې سره د رڼا پلي کولو څرنګوالی.

لیکوال: Yi Wang et al. سرچینه: CNKI