РасчетТребования PPFD к гидропонным светодиодным светильникам: Листовые и плодовые культуры

Введение

PPFD (плотность потока фотосинтетических фотонов) является краеугольным показателем для оценки эффективности освещения в гидропонных системах. Измеряется в мкмоль/м²/с и определяет количество фотосинтетически активных фотонов (400-700 нм), достигающих поверхности растений в секунду. В этой статье представлена ​​пошаговая-методика расчета потребностей в PPFD и анализируются существенные различия между листовой зеленью и плодоносящими овощами.

Часть 1: Расчет требований PPFD

Шаг 1. Определите DLI для конкретной культуры-

Интеграл суточной освещенности (DLI) представляет собой общее количество фотонов, доставляемых ежедневно (моль/м²/день). Справочные значения:

Листовая зелень (салат/капуста): 12-17 моль/м²/день

Плодоносящие культуры (помидоры/перцы): 20-30 моль/м²/день

Шаг 2. Преобразование DLI в целевой PPFD

Используйте формулу:

PPFD=DLI ÷ (Световые часы × 0,0036)

Пример:

Салат при 14 DLI и 16-часовом фотопериоде:
14 ÷ (16 × 0,0036)=243 мкмоль/м²/с

Помидоры при 25 DLI и 18-часовом фотопериоде:
25 ÷ (18 × 0,0036)=386 мкмоль/м²/с

Шаг 3. Настройте эффективность системы

Фактор в:

Потери отражательной способности(10-20% в вертикальных фермах)

Проникновение навеса(скидка 30-50% для нижних листьев)

Практический совет: умножьте рассчитанный PPFD на 1,3x в качестве запаса безопасности.

Часть 2:Ключевые различия между листовыми и плодоносящими культурами

1. Требования к интенсивности

Техническая информация: Плодоносящим культурам требуется в 2-3 раза больше PPFD на стадиях цветения/плодоношения из-за:

Повышенная потребность в углеводах для развития плодов

Более толстые слои мезофилла уменьшают проникновение света.

2. Спектральная чувствительность

Листовая зелень:
Предпочитайте насыщенные синие-спектры (20–30 % синего, 450 нм) для компактной морфологии.
Пример: Салат Баттерхед демонстрирует на 15% более быстрый рост при длине волны 450+660нм по сравнению с полным спектром.

Плодоносящие культуры:
Требовать дальний-красный цвет (730 нм), чтобы вызвать реакцию избегания тени.
Данные: Добавление 15% 730 нм увеличивает урожайность томатов на 22% (HortScience, 2021).

3. Взаимодействия фотопериода

Листовая зелень:
Линейное увеличение урожайности до 18 часов света (DLI=14 при 216 мкмоль/м²/с)

Плодоносящие культуры:
Требуются темные периоды для регулирования этилена.
Оптимальный цикл: 12 часов при 600 мкмоль/м²/с (DLI=26) для перца

Часть 3: Стратегии реализации

Для листовой зелени (системы NFT)

Настройка света:

Светодиодные полосы 120-150 Вт на м²

Высота: 30-50 см над навесом.

Спектр: 450 нм (20 %) + 660 нм (80 %)

Экономическая выгода:
Уменьшение PPFD с 300 до 200 мкмоль/м²/с позволяет сэкономить 33 % энергии при снижении выхода продукции всего на 8 %.

Для плодовых культур (системы DWC)

Настройка света:

Светодиодные панели мощностью 300-400 Вт на м²

Высота: 40-60 см (регулируемая)

Спектр: 450 нм (15 %) + 660 нм (70 %) + 730 нм (15 %)

Техническая записка:
Используйте передвижные светильники для поддержания равномерного PPFD в вертикальных зонах плодоношения.

Заключение

Точный расчет PPFD требует-конкретных целевых показателей DLI и корректировок-специфической системы. В то время как листовая зелень хорошо себя чувствует при концентрации 200-300 мкмоль/м²/с, плодовым овощам требуется 400–600 мкмоль/м²/с с добавлением дальнего красного цвета. Современные светодиодные системы должны включать в себя:

Динамический контроль спектра

Датчики мониторинга PPFD-в реальном времени

Фотопериодные-программируемые контроллеры