Руководство по светодиодным светильникам для выращивания растений в помещении - Знания

ФАР (фотосинтетически активное излучение) относится к излучению в определенном диапазоне длин волн 400–700 нанометров, которое растения используют для фотосинтеза. Диапазон длин волн света, к которому чувствительны растения, отличается от воспринимаемого человеческим глазом, а также различаются единицы измерения интенсивности света. Человеческий глаз более чувствителен к желтому-зеленому свету, интенсивность которого измеряется в люменах (лм) и люксах (лк). Напротив, растения более чувствительны к красному и синему свету, а интенсивность их света измеряется в микро-моль в секунду (мкмоль/с) и микро-моль на квадратный метр в секунду (мкмоль/м²/с).

Растения в основном полагаются на свет в диапазоне длин волн 400–700 нм для фотосинтеза, который мы обычно называем фотосинтетически активной радиацией (ФАР). PAR выражается в двух единицах:

Фотосинтетическое излучение(Вт/м²), который в основном используется в исследованиях фотосинтеза под естественным солнечным светом.

Плотность потока фотосинтетических фотонов (PPFD)(мкмоль/м²/с), который преимущественно применяется для исследования влияния как искусственных источников света, так и естественного солнечного света на фотосинтез растений.

PPFD представляет собой количество фотонов (в пределах диапазона PAR), полученных в секунду на определенной освещенной поверхности, а именно плотность потока фотосинтетических фотонов, в единицах измерения мкмоль/м²/с. Это ключевой показатель для оценки фактической эффективности освещения систем освещения растений, поскольку он напрямую влияет на фотосинтез и рост растений. Как показано на рисунке, количество фотонов, принимаемых в секунду на поверхность площадью 1-квадратный метр, составляет 33 мкмоль/м²/с.

QQ20260126-180405

PAR измеряет лучистую энергию, которую растения используют для фотосинтеза. PPF количественно определяет общее количество фотосинтетически активных фотонов, излучаемых источником света в секунду, но не указывает напрямую, достигают ли эти фотоны поверхности растения.

PPFD (плотность потока фотосинтетических фотонов) имеет решающее значение в освещении растений, поскольку он не только измеряет общий выход фотонов из системы освещения, но также оценивает влияние различных источников света на рост растений. Более высокий PPFD связан с увеличением скорости фотосинтеза и увеличением урожайности растений; PPFD используется для оценки фактической интенсивности света, достигающего растений, и служит ключевым индикатором для оптимизации условий роста растений.

На прилагаемом рисунке показан отчет об испытаниях складного светодиодного светильника для растений мощностью 1000 Вт производства Benwei LED с потоком фотосинтетических фотонов (PPF) 2895,35 мкмоль/с.

QQ20260126-181310

280–315 нм: Минимальное влияние на морфологические и физиологические процессы.

315–400 нм (УФ‑А): Низкое поглощение хлорофилла влияет на фотопериодические эффекты и препятствует удлинению стебля.

400–520 нм (синий свет): Самое высокое соотношение поглощения хлорофилла к каротиноидам оказывает наиболее существенное влияние на фотосинтез ПМЦ.

520–610 нм (зеленый свет): Низкая скорость впитывания пигментов.

610–720 нм (красный свет): Низкая скорость поглощения хлорофилла, однако существенно влияет на фотосинтез и фотопериодические эффекты.

720–1000 нм (от дальнего красного до ближнего инфракрасного диапазона): Высокая скорость впитывания, способствует удлинению клеток, влияет на цветение и прорастание семян.

>1000 нм (инфракрасный): Преобразовано в тепловую энергию.

Помимо синего и красного света, определенное влияние на рост растений оказывают и другие спектры, такие как зеленый, фиолетовый и ультрафиолетовый свет. Зеленый свет помогает задержать преждевременное старение листьев; фиолетовый свет усиливает окраску и аромат; ультрафиолетовый свет регулирует синтез метаболитов растений. Синергетический эффект этих спектров имитирует естественную световую среду и способствует здоровому росту растений.

Преимущество полноспектрального освещения заключается в дальнем красном свете, который обеспечивает эффект усиления двойного света (эффект Эмерсона). Полный спектральный диапазон составляет 400–800 нм и охватывает не только дальнюю красную область выше 660–800 нм, но и зеленую составляющую при 500–540 нм. Эксперименты показывают, что зеленый компонент увеличивает проникновение света и квантовую эффективность, тем самым обеспечивая более эффективный фотосинтез. Основываясь на «эффекте усиления двойного света», добавление красного света с длиной волны 650 нм, когда длина волны превышает 685 нм, может значительно улучшить квантовую эффективность, даже превышая сумму эффектов, когда эти две длины волн используются по отдельности. Это явление, при котором две длины волн света совместно повышают эффективность фотосинтеза, известно как эффект усиления двойного света или эффект ЭмерсонаPMC.

Лампы для выращивания растений имеют разумное спектральное соотношение и охватывают диапазон длин волн 380–800 нм. Они обеспечивают растениям идеальное спектральное соотношение, необходимое для роста, и дополняют естественный свет. Это делает растения более здоровыми и пышными, подходящими для любой стадии роста и применимыми как для гидропоники, так и для выращивания в почве. Они идеально подходят для комнатных садов, горшечных растений, выращивания рассады, размножения, ферм, теплиц и т. д.

Хлорофилл a и b имеют пики поглощения при 660 нм (красный свет) и 450 нм (синий свет) соответственно. Комбинированный красно-синий свет точно покрывает основной спектральный диапазон фотосинтеза, увеличивая эффективность преобразования энергии света более чем на 20%. Красный свет активирует Фотосистему II, а синий свет активирует Фотосистему I; их синергетический эффект ускоряет выработку АТФ и НАДФН во время светозависимых реакций, обеспечивая достаточное количество энергии для цикла Кальвина (светонезависимые реакции).

Синий свет увеличивает компактность растений, препятствуя удлинению стебля, способствуя утолщению листьев и повышению механической прочности; красный свет стимулирует удлинение стебля и ускоряет репродуктивный рост. Сочетание этих двух факторов обеспечивает баланс между структурой растения и урожайностью. Синий свет способствует накоплению вторичных метаболитов, таких как витамины и антоцианы, а красный свет увеличивает содержание растворимых сахаров. Комбинированный свет оптимизирует синтез питательных веществ и вкусовых соединений PMC.

Для листовых овощей на стадии рассады требуется более высокое соотношение синего света (4:1–7:1), чтобы способствовать росту стеблей и листьев. На стадиях цветения и плодоношения переход на более высокое соотношение красного света (9:1) может повысить урожайность.

По сравнению с источниками света полного спектра, комбинированный красно-синий свет фокусируется на эффективном диапазоне длин волн, снижая потребление энергии, вызванное неэффективными спектрами, и тем самым достигая более высокого выхода биомассы на единицу электрической энергии.

Интеллектуальные системы управления могут интегрировать ультрафиолетовые волны для достижения комплексных функций, таких как развитие корней, подавление удлинения рассады и улучшение цвета цветов. Например, суккуленты могут добиться компактной формы растения и ярких цветов благодаря технологии динамического затемнения.

Ниже приведены общие соотношения красного и синего света для различных растений, которые можно использовать для справки при проектировании или закупках:

1. Подходит для листовых овощей или широколистных декоративных растений, таких как салат, шпинат и китайская капуста.

QQ20260126-182021

2. Подходит для растений, требующих дополнительного освещения на протяжении всего цикла роста, таких как суккуленты.

QQ20260126-182609

3. Подходит для цветущих и плодоносящих растений, таких как помидоры, баклажаны и огурцы.

QQ20260126-182732

Естественный свет обычно не отвечает требованиям здорового роста сельскохозяйственных культур. Используя светодиодные светильники для выращивания растений, вы можете эффективно контролировать тенденцию роста сельскохозяйственных культур и повышать урожайность. Независимо от того, выращиваете ли вы овощи, фрукты или цветы в теплицах, системах вертикального земледелия или других помещениях, светодиодные лампы для выращивания растений могут обеспечить оптимальный уход с учетом конкретных характеристик каждой культуры. Доказано, что светодиодные лампы для выращивания растений производства Sena Optoelectronics способствуют равномерному росту сельскохозяйственных культур, тем самым повышая качество и урожайность сельскохозяйственных культур.

Экспериментальные исследования показали, что дополнительное освещение улучшает световую среду, что приводит к увеличению длины стебля растения, его диаметра и размера листьев. После дополнительного освещения фактическую интенсивность света можно соответствующим образом отрегулировать, чтобы повысить общую эффективность использования световой энергии. Урожайность сельскохозяйственных культур может увеличиться примерно на 25%, а эффективность использования воды – на 3,1%.

Кроме того, при использовании светодиодного дополнительного освещения в теплицах зимой для максимального эффекта дополнительного освещения необходимо правильно контролировать температуру в теплице, что может увеличить потребление тепловой энергии. Это поможет всесторонне оптимизировать стратегию дополнительного светодиодного освещения и повысить эффективность производства теплиц и экономические выгоды. Распространенными формами дополнительного освещения являются следующие: а) Комбинация красного-синего света: красный свет (660 нм) способствует синтезу хлорофилла, цветению и плодоношению, а синий свет (450 нм) усиливает рост стеблей и листьев. Сочетание того и другого повышает эффективность фотосинтеза.b) Свет полного-спектра: имитирует естественный свет, подходит для долгосрочных-потребностей в дополнительном освещении и предотвращает чрезмерное удлинение растений или снижение сопротивления.c) Ксеноновые лампы: интенсивность света близка к естественному свету, подходит для ценных-растений, но они выделяют значительное количество тепла, потребляют большое количество энергии и имеют высокую стоимость.

В пасмурные или дождливые дни необходимо обеспечить дополнительное освещение в течение всего дня. В солнечные дни, когда естественного освещения становится меньше, освещение можно включать после 15–16 часов, обеспечивая контроль общей продолжительности дневного освещения в пределах 10–12 часов. Непрерывное дополнительное освещение в течение более 16 часов может вызвать фотоингибирование, характеризующееся ожогом или пожелтением краев листьев.

Дополнительное освещение должно быть реализовано, когда температура окружающей среды выше или равна 15 градусам. Низкие температуры подавляют фотосинтез. Зимой или при недостаточности естественного освещения продолжительность дополнительного освещения может быть увеличена до 14 часов, но ее следует корректировать в зависимости от вида растений.

Когда интенсивность естественного света падает ниже 100 мкмоль/м²·с, необходимо активировать дополнительное освещение для поддержания плотности потока фотосинтетических фотонов (PPFD) в пределах от 200 до 1000 мкмоль/м²·с. Датчики освещенности следует использовать для контроля однородности света на листьях, избегая локального пере-облучения или недостаточного освещения. Источники света высокой-интенсивности следует использовать в сочетании с затемняющими шторами или диммерами, чтобы предотвратить повреждение листьев ультрафиолетом.

Для балконных или комнатных растений (таких как паукообразные или хлорофитум комозум) рекомендуется использовать дополнительное светодиодное освещение -мощности в течение 8–12 часов в день.

В теплицах можно интегрировать автоматизированные системы для динамической регулировки высоты дополнительного освещения в зависимости от высоты растений, тем самым снижая потребление энергии. Сочетая научный дизайн освещения с точным уходом, зеленые растения могут сохранять яркий внешний вид и ускорять рост. Повышение эффективности дополнительного освещения следует оптимизировать в сочетании с температурой и управлением поливом-удобрениями.

Когда несколько культур выращиваются в закрытых помещениях с недостаточным естественным освещением, часто используются светодиодные лампы для выращивания растений, чтобы ускорить рост растений и способствовать здоровому развитию. Независимо от того, выращиваете ли вы овощи или фрукты в помещении, светодиодные светильники для выращивания растений могут дополнять естественный свет, оптимизировать спектральный состав и повышать интенсивность света, не выделяя избыточного тепла.

Кроме того, светодиодное освещение эффективно повышает яркость и одновременно снижает потребление энергии. Выбор ламп для выращивания растений, адаптированных для выращивания листовых овощей, помогает производителям повысить урожайность с единицы площади, учитывая при этом уникальные характеристики сельскохозяйственных культур,-такие как улучшение вкуса, повышение питательной ценности и продление срока хранения. Различные осветительные приборы различаются по спектральному диапазону и интенсивности света, что напрямую влияет на рост и развитие листовых овощей. В целом, наиболее подходящими являются лампы для выращивания растений, сочетающие синий и красный свет.

Для большинства листовых овощей на стадии вегетативного роста (фаза развития стебля и листьев) рекомендуется соотношение красного-к-синего света 4:1. Это соотношение уравновешивает роль красного света в усилении фотосинтеза и преимущество синего света в регулировании морфологии листьев. Например, обычная листовая зелень, такая как салат и шпинат, обеспечивает эффективное накопление углеводов и скоординированный рост стеблевых-листьев при таком соотношении освещенности.

Соотношение красного-синего света при выращивании листовых овощей в помещении должно динамически регулироваться в зависимости от стадии роста:

Стадия рассады

Доминирующая фаза синего-света: соотношение красного-и-синего светаот 3:1 до 5:1является оптимальным. Увеличение доли синего света до 30–50% способствует развитию корней и дифференциации листьев, предотвращает чрезмерное удлинение стебля и значительно повышает жизнеспособность рассады.

Стадия быстрого роста

Расширенная фаза красного-света: постепенно регулируйте соотношение красного-и-синего света, чтобыот 4:1 до 5:1. Увеличение доли красного света (630–660 нм) повышает скорость фотосинтеза. В сочетании с интенсивностью света 200–300 мкмоль/м²/с это может увеличить ежедневную скорость роста более чем на 30%.

Предварительная-этап сбора урожая

Дополнение к дальнему-красному свету: при сохранении основного спектрального соотношения 4:1 можно добавить небольшое количество дальнего-красного света (720–740 нм). Это способствует расширению листьев и удлинению клеток, увеличивая сырую массу и товарность листовых овощей.

Многоурожайные-сорта(например, китайский лук, водяной шпинат): поддерживайте стабильное соотношение 4:1, чтобы избежать истощения питательных веществ.

Сорта с высоким-высоким содержанием хлорофилла(например, капуста): увеличьте долю синего света до 25–30 %, чтобы улучшить синтез пигмента.

Примечание: В практических целях рекомендуется выбирать светодиодные лампы для выращивания растений со спектральной перестройкой. Точная-настройка параметров освещения в зависимости от конкретных сортов сельскохозяйственных культур и условий выращивания, используя в качестве эталонных критериев морфологические показатели, такие как толщина листьев и жесткость стебля.

Различные овощи имеют разные спектральные требования в зависимости от цикла роста, подобно тому, как у людей есть предпочтения в еде. Например, листовым овощам требуется относительно высокая доля синего света на протяжении всего цикла роста. Синий свет стимулирует рост листьев, в результате чего листва становится более пышной и зеленой.-Например, достаточное количество синего света помогает салату и шпинату развивать более широкие и нежные листья. Для плодоносящих овощей, таких как перец и помидоры, красный свет играет решающую роль на стадиях цветения и плодоношения: он стимулирует дифференцировку цветочных почек, способствует завязыванию плодов и дает более крупные и пухлые плоды. Приобретая лампы для выращивания растений, всегда проверяйте спектральные параметры продукта и выбирайте модели, которые позволяют гибко регулировать спектральные соотношения для удовлетворения конкретных потребностей роста ваших овощей.

Интенсивность света, измеряемая вPPFD (Плотность потока фотосинтетических фотонов)измеряемый в мкмоль/м²·с, является ключевым показателем эффективности освещения для выращивания растений. Листовым овощам требуется достаточно света, но чрезмерная интенсивность света или длительное воздействие могут отрицательно повлиять на их рост.

Как правило, продолжительность дневного освещения следует контролировать примерно на уровне10–12 часов. Саженцы нежные и требуют лишь легкой интенсивности80–150 мкмоль/м²·сдля обеспечения бережного ухода и устойчивого роста. Когда овощи вступают в стадию быстрого роста, их потребность в интенсивности света увеличивается-приблизительно200–400 мкмоль/м²・снеобходим для удовлетворения фотосинтетических потребностей и обеспечения достаточной энергии для энергичного роста. На стадии цветения и плодоношения некоторым овощам может даже потребоваться интенсивность освещения, превышающая500 мкмоль/м²·сспособствовать развитию плодов.

Поэтому крайне важно выбирать светодиодные светильники для выращивания растений срегулируемый диапазон интенсивности светакоторые соответствуют требованиям различных стадий роста овощей.

В то время как лампы для выращивания растений обеспечивают освещение, снабжение их питательными веществами и водой не менее важно. При выращивании салата необходимо обеспечить соответствующее количество питательного раствора и воды, чтобы обеспечить его рост и развитие. Умеренное добавление азотных удобрений (например, соевых удобрений) может способствовать синтезу хлорофилла, а магний-как основной компонент хлорофилла-также следует регулярно пополнять.

Кроме того, добавление в почву разложившейся скорлупы орехов (например, скорлупы семян подсолнечника) может улучшить воздухопроницаемость и повысить поглощающую способность корней. Кроме того, следует проводить вентиляцию и газовое регулирование (повышение концентрации углекислого газа), а также контроль температуры и влажности (поддержание относительной влажности 50–70%) для предотвращения заболеваний, вызванных высокой температурой и влажностью.

Лампы для выращивания растений различаются по выходной мощности и соответствующей интенсивности света. При выборе светильника для выращивания растений учитывайте высоту его установки. -Дополнительные лампы высокой мощности- обычно дают относительно более высокую интенсивность света.

Вообще говоря, чем ближе источник света к растениям, тем выше будет PPFD (плотность потока фотосинтетических фотонов), а это означает, что растения могут получать более эффективное освещение. Однако по мере увеличения расстояния от источника света зона освещения расширяется, а интенсивность света соответственно снижается. Лампы для выращивания растений без профессиональной оптической конструкции демонстрируют значительную разницу между центральной и периферийной освещенностью, что, как правило, приводит к неравномерному дополнительному освещению и пустой трате световой энергии.