Wolemba: Jing Zhao，Zengchan Zhou，Yunlong Bu, ndi zina zotero. Source Media：Ukadaulo wa Uinjiniya wa Zaulimi (kulima kobiriwira)

Fakitale ya fakitaleyi imaphatikiza mafakitale amakono, sayansi ya zamoyo, michere ya hydroponics ndi ukadaulo wazidziwitso kuti igwiritse ntchito bwino kwambiri zinthu zachilengedwe m'malo osungiramo zinthu. Ili mkati mwa nyumbayi, ili ndi zofunikira zochepa pa chilengedwe chozungulira, imafupikitsa nthawi yokolola zomera, imasunga madzi ndi feteleza, ndipo chifukwa cha ubwino wopangira mankhwala osagwiritsa ntchito mankhwala ophera tizilombo komanso osataya zinyalala, kugwiritsa ntchito bwino nthaka ya chipangizochi ndi nthawi 40 mpaka 108 kuposa kupanga kwa malo otseguka. Pakati pawo, gwero lanzeru la kuwala kopangidwa ndi malamulo ake oyendetsera kuwala ndi gawo lofunika kwambiri pakupanga bwino.

Monga chinthu chofunikira kwambiri pa chilengedwe, kuwala kumachita gawo lofunika kwambiri pakulamulira kukula kwa zomera ndi kagayidwe ka zinthu. "Chimodzi mwazinthu zazikulu za fakitale ya zomera ndi gwero lonse la kuwala kopangidwa ndi kuzindikira malamulo anzeru a chilengedwe cha kuwala" chakhala mgwirizano waukulu mumakampaniwa.

Zomera zimafunikira kuwala

Kuwala ndiye gwero lokhalo la mphamvu ya photosynthesis ya zomera. Kuwala kwamphamvu, mtundu wa kuwala (spectrum) ndi kusintha kwa kuwala nthawi ndi nthawi zimakhudza kwambiri kukula ndi chitukuko cha mbewu, zomwe pakati pa izi kuwala kwamphamvu kumakhudza kwambiri photosynthesis ya zomera.

■ Kuwala kwamphamvu

Mphamvu ya kuwala ingasinthe mawonekedwe a mbewu, monga maluwa, kutalika kwa internode, makulidwe a tsinde, ndi kukula kwa masamba ndi makulidwe. Zofunikira za zomera kuti zikhale ndi kuwala zingagawidwe m'magulu awiri: zomera zomwe zimakonda kuwala, zomwe zimakonda kuwala pang'ono, komanso zomwe sizimalekerera kuwala kwambiri. Ndiwo zamasamba zomwe zimakonda kuwala kwambiri, ndipo malo awo owonjezera kuwala ndi malo odzaza kuwala ndi okwera kwambiri. M'mafakitale opangira kuwala, zofunikira za mbewu kuti zikhale ndi kuwala kwambiri ndi maziko ofunikira posankha magwero opangira kuwala. Kumvetsetsa zofunikira za kuwala kwa zomera zosiyanasiyana ndikofunikira popanga magwero opangira kuwala, ndikofunikira kwambiri kukonza magwiridwe antchito a makina.

■ Ubwino wopepuka

Kugawa kwa kuwala (spectral) kumakhudzanso kwambiri photosynthesis ya zomera ndi morphogenesis (Chithunzi 1). Kuwala ndi gawo la kuwala, ndipo kuwala ndi mafunde a electromagnetic. Mafunde a electromagnetic ali ndi mawonekedwe a mafunde ndi mawonekedwe a quantum (tinthu tating'onoting'ono). Kwantum ya kuwala imatchedwa photon m'munda wa horticulture. Kuwala komwe kuli ndi mafunde a 300 ~ 800 nm kumatchedwa physiologically active radiation of plants; ndipo kuwala komwe kuli ndi mafunde a 400 ~ 700 nm kumatchedwa photosynthetically active radiation (PAR) ya zomera.

Chlorophyll ndi carotenes ndi mitundu iwiri yofunika kwambiri ya utoto wa photosynthesis ya zomera. Chithunzi 2 chikuwonetsa mtundu wa kuyamwa kwa utoto wa utoto uliwonse wa photosynthesis, momwe mtundu wa kuyamwa kwa utoto wa chlorophyll umayikidwa mu mikanda yofiira ndi yabuluu. Dongosolo lowunikira limadalira zosowa za utoto wa mbewu kuti ziwonjezere kuwala, kuti zithandizire photosynthesis ya zomera.

■ nthawi yojambula zithunzi
Ubale pakati pa photosynthesis ndi photomorphogenesis ya zomera ndi kutalika kwa tsiku (kapena nthawi ya photoperiod) umatchedwa photoperiodity ya zomera. Photoperiodity imagwirizana kwambiri ndi maola a kuwala, zomwe zikutanthauza nthawi yomwe mbewuyo imayatsidwa ndi kuwala. Mbewu zosiyanasiyana zimafuna maola enaake a kuwala kuti zimalize photoperiod kuti ziphuke ndikubala zipatso. Malinga ndi nthawi zosiyanasiyana za photoperiod, zitha kugawidwa m'magawo a mbewu za tsiku lalitali, monga kabichi, ndi zina zotero, zomwe zimafuna maola opitilira 12-14 a kuwala pagawo linalake la kukula kwake; mbewu za tsiku lalifupi, monga anyezi, soya, ndi zina zotero, zimafuna maola osapitirira 12-14 a kuwala; mbewu za dzuwa lapakati, monga nkhaka, tomato, tsabola, ndi zina zotero, zimatha kuphuka ndikubala zipatso pansi pa dzuwa lalitali kapena lalifupi.
Pakati pa zinthu zitatu zomwe zili m'chilengedwe, mphamvu ya kuwala ndi maziko ofunikira posankha magwero a kuwala kopangidwa. Pakadali pano, pali njira zambiri zowonetsera mphamvu ya kuwala, makamaka kuphatikiza zitatu zotsatirazi.
（1）Kuunikira kumatanthauza kuchuluka kwa pamwamba pa kuwala kwa kuwala (kuwala kwa kuwala pa dera lililonse) komwe kumalandiridwa pa ndege yowunikira, mu lux (lx).

(2) Mphamvu ya kuwala kwa photosynthesis, PAR，Unit：W/m²。

（3） Kuchuluka kwa photon flux komwe kumagwira ntchito popanga photosynthesis PPFD kapena PPF ndi kuchuluka kwa ma radiation omwe amagwira ntchito popanga photosynthesis omwe amafika kapena kudutsa mu nthawi ya unit ndi dera la unit, unit：μmol/(m²·s). Makamaka amatanthauza mphamvu ya kuwala ya 400~700nm yogwirizana mwachindunji ndi photosynthesis. Ndi chizindikiro chomwe chimagwiritsidwa ntchito kwambiri popanga zomera.

Kusanthula kwa gwero la kuwala kwa makina owonjezera a kuwala
Chowonjezera cha kuwala kopangidwa ndi kuwonjezera mphamvu ya kuwala m'dera lomwe mukufuna kapena kuwonjezera nthawi ya kuwala poyika makina owunikira kuti akwaniritse zosowa za kuwala kwa zomera. Kawirikawiri, makina owunikira owonjezera amaphatikizapo zida zowonjezera za kuwala, ma circuits ndi makina ake owongolera. Magwero owunikira owonjezera amaphatikizapo mitundu ingapo yodziwika bwino monga nyali zoyatsira magetsi, nyali zoyatsira magetsi, nyali za metal halide, nyali za sodium zothamanga kwambiri ndi ma LED. Chifukwa cha mphamvu zochepa zamagetsi ndi kuwala kwa nyali zoyatsira magetsi, mphamvu zochepa zopangira kuwala ndi zofooka zina, msika wachotsa izi, kotero nkhaniyi sipanga kusanthula kwatsatanetsatane.

■ Nyali yowala
Nyali zowala zimakhala m'gulu la nyali zotulutsa mpweya wochepa mphamvu. Chubu chagalasi chimadzazidwa ndi nthunzi ya mercury kapena mpweya wosagwira ntchito, ndipo khoma lamkati la chubucho limakutidwa ndi ufa wa fluorescent. Mtundu wa kuwala umasiyana ndi zinthu zowala zomwe zili mu chubucho. Nyali zowala zimakhala ndi mphamvu yabwino ya spectral, mphamvu yowala kwambiri, mphamvu yochepa, moyo wautali (12000h) poyerekeza ndi nyali zowala, komanso mtengo wotsika. Chifukwa nyali yowala yokha imatulutsa kutentha kochepa, imatha kukhala pafupi ndi zomera kuti iunikire ndipo ndi yoyenera kulima m'magawo atatu. Komabe, kapangidwe ka nyali yowala ndi kosamveka. Njira yodziwika kwambiri padziko lonse lapansi ndikuwonjezera zowunikira kuti ziwonjezere mphamvu zowunikira za mbewu zomwe zili m'dera lolimidwa. Kampani yaku Japan ya adv-agri yapanganso mtundu watsopano wa HEFL yowonjezera yowunikira. HEFL kwenikweni ndi m'gulu la nyali zowala. Ndi mawu wamba a nyali zowala za cathode fluorescent (CCFL) ndi nyali zakunja za electrode fluorescent (EEFL), ndipo ndi nyali yosakanikirana ya electrode fluorescent. Chubu cha HEFL ndi chopyapyala kwambiri, chokhala ndi mainchesi pafupifupi 4mm okha, ndipo kutalika kwake kumatha kusinthidwa kuyambira 450mm mpaka 1200mm malinga ndi zosowa za ulimi. Ndi mtundu wabwino kwambiri wa nyali ya fluorescent yachikhalidwe.

■ Nyali ya halide yachitsulo
Nyali ya halide yachitsulo ndi nyali yotulutsa mphamvu kwambiri yomwe imatha kusonkhezera zinthu zosiyanasiyana kuti zipange mafunde osiyanasiyana powonjezera ma halide osiyanasiyana achitsulo (tin bromide, sodium iodide, ndi zina zotero) mu chubu chotulutsira mphamvu pogwiritsa ntchito nyali ya mercury yothamanga kwambiri. Nyali za halogen zimakhala ndi mphamvu zambiri zowunikira, mphamvu zambiri, mtundu wabwino wowala, moyo wautali, komanso mawonekedwe akuluakulu. Komabe, chifukwa mphamvu yowunikira ndi yotsika poyerekeza ndi nyali za sodium zothamanga kwambiri, ndipo nthawi yogwira ntchito ndi yochepa poyerekeza ndi ya nyali za sodium zothamanga kwambiri, pakadali pano imagwiritsidwa ntchito m'mafakitale ochepa okha.

■ Nyali ya sodium yothamanga kwambiri
Nyali za sodium zopanikizika kwambiri ndi za mtundu wa nyali zotulutsa mpweya wopanikizika kwambiri. Nyali ya sodium yopanikizika kwambiri ndi nyali yogwira ntchito bwino kwambiri momwe nthunzi ya sodium yopanikizika kwambiri imadzazidwa mu chubu chotulutsira mpweya, ndipo xenon (Xe) ndi mercury metal halide pang'ono zimawonjezeredwa. Chifukwa nyali za sodium zopanikizika kwambiri zimakhala ndi mphamvu yosinthira magetsi ndi magetsi komanso ndalama zochepa zopangira, nyali za sodium zopanikizika kwambiri ndizo zomwe zimagwiritsidwa ntchito kwambiri popereka kuwala kowonjezera m'malo olima. Komabe, chifukwa cha zofooka za mphamvu yochepa ya photosynthesis mu spectrum yawo, zimakhala ndi zofooka za mphamvu yochepa. Kumbali inayi, zigawo za spectral zomwe zimatulutsidwa ndi nyali za sodium zopanikizika kwambiri zimakhala makamaka mu band yachikasu-lalanje, yomwe ilibe ma spectra ofiira ndi abuluu ofunikira kuti zomera zikule.

■ Diode yotulutsa kuwala
Monga mbadwo watsopano wa magwero a kuwala, ma LED otulutsa kuwala (ma LED) ali ndi zabwino zambiri monga kusintha kwamphamvu kwa magetsi, mawonekedwe osinthika, komanso mphamvu yayikulu ya photosynthesis. LED imatha kutulutsa kuwala kwa monochromatic komwe kumafunika kuti zomera zikule. Poyerekeza ndi nyali wamba za fluorescent ndi magwero ena owonjezera a kuwala, LED ili ndi zabwino zosunga mphamvu, kuteteza chilengedwe, moyo wautali, kuwala kwa monochromatic, gwero la kuwala kozizira ndi zina zotero. Ndi kusintha kwamphamvu kwa magetsi a LED komanso kuchepetsa ndalama zomwe zimadza chifukwa cha kukula, makina owunikira a LED adzakhala zida zazikulu zowonjezera kuwala m'malo olima. Zotsatira zake, magetsi a LED agwiritsidwa ntchito m'mafakitale opitilira 99.9%.

Poyerekeza, makhalidwe a magwero osiyanasiyana owonjezera a kuwala amatha kumveka bwino, monga momwe zasonyezedwera mu Table 1.

Chipangizo chowunikira cha m'manja
Mphamvu ya kuwala imagwirizana kwambiri ndi kukula kwa mbewu. Kulima kwa magawo atatu nthawi zambiri kumagwiritsidwa ntchito m'mafakitale a zomera. Komabe, chifukwa cha kuchepa kwa kapangidwe ka malo olima, kufalikira kosagwirizana kwa kuwala ndi kutentha pakati pa malo olima kudzakhudza zokolola za mbewu ndipo nthawi yokolola sidzagwirizana. Kampani ku Beijing yapanga bwino chipangizo chowonjezera kuwala chokweza ndi manja (chowunikira cha HPS ndi chowunikira cha LED) mu 2010. Mfundo yake ndi kuzungulira shaft yoyendetsa ndi chowongolera chokhazikikapo pogwedeza chogwirira kuti chizungulire chozungulira chaching'ono cha filimu kuti chikwaniritse cholinga chobweza ndikumasula chingwe cha waya. Chingwe cha waya cha kuwala kokulirapo chimalumikizidwa ndi gudumu lozungulira la elevator kudzera m'magawo angapo a mawilo obwerera m'mbuyo, kuti akwaniritse zotsatira za kusintha kutalika kwa kuwala kokulirapo. Mu 2017, kampani yomwe yatchulidwa pamwambapa idapanga ndikupanga chipangizo chatsopano chowonjezera kuwala, chomwe chingasinthe kutalika kwa kuwala kokulirapo nthawi yeniyeni malinga ndi zosowa za kukula kwa mbewu. Chipangizo chosinthira tsopano chayikidwa pa raki yolima ya magawo atatu yokweza kuwala. Gawo lapamwamba la chipangizocho ndi lokhala ndi kuwala kwabwino kwambiri, kotero lili ndi nyali za sodium zothamanga kwambiri; gawo lapakati ndi gawo la pansi lili ndi nyali za LED zokulira ndi makina okweza. Lingathe kusintha kutalika kwa kuwala kokulira kuti lipereke malo oyenera owunikira mbewu.

Poyerekeza ndi chipangizo chowonjezera kuwala cha m'manja chopangidwira kulima miyeso itatu, dziko la Netherlands lapanga chipangizo chowonjezera kuwala kwa LED chosunthika mopingasa. Pofuna kupewa kukhudzidwa ndi mthunzi wa kuwala kwa kukula kwa zomera padzuwa, njira yowunikira kukula ikhoza kukankhidwira mbali zonse ziwiri za bracket kudzera mu telescopic slide mbali yopingasa, kuti dzuwa liziwala bwino zomera; pamasiku amvula ndi mitambo popanda kuwala kwa dzuwa, Kankhirani njira yowunikira kukula pakati pa bracket kuti kuwala kwa njira yowunikira kukula kudzaze zomera mofanana; sunthani njira yowunikira kukula mopingasa kudzera mu slide pa bracket, pewani kusokoneza ndi kuchotsa njira yowunikira kukula, ndikuchepetsa mphamvu ya antchito, motero kukonza bwino ntchito.

Malingaliro opanga makina owunikira okulirapo
Sikovuta kuona kuchokera ku kapangidwe ka chipangizo chowonjezera cha magetsi cha m'manja kuti kapangidwe ka makina owonjezera a fakitale ya fakitale nthawi zambiri kamatenga mphamvu ya kuwala, mtundu wa kuwala ndi nthawi yowunikira ya nthawi zosiyanasiyana zokulirapo kwa mbewu ngati zomwe zili mkati mwa kapangidwe kake, kudalira makina owongolera anzeru kuti agwiritse ntchito, kukwaniritsa cholinga chachikulu chosunga mphamvu ndi zokolola zambiri.

Pakadali pano, kapangidwe ndi kapangidwe ka kuwala kowonjezera kwa ndiwo zamasamba zamasamba kwakula pang'onopang'ono. Mwachitsanzo, ndiwo zamasamba zamasamba zitha kugawidwa m'magawo anayi: gawo la mbande, pakati pa kukula, kuchedwa kukula, ndi gawo lomaliza; ndiwo zamasamba za zipatso zitha kugawidwa m'magawo a mbande, gawo la kukula kwa zomera, gawo la maluwa, ndi gawo lokolola. Kuchokera ku makhalidwe a kuwala kowonjezera, kuwala mu gawo la mbande kuyenera kukhala kotsika pang'ono, pa 60~200 μmol/(m²·s), kenako pang'onopang'ono kumawonjezeka. Ndiwo zamasamba zamasamba zimatha kufika 100~200 μmol/(m²·s), ndipo ndiwo zamasamba za zipatso zimatha kufika 300~500 μmol/(m²·s) kuti zitsimikizire kufunikira kwa kuwala kwa photosynthesis ya zomera nthawi iliyonse yokulira ndikukwaniritsa zosowa za zokolola zambiri; Ponena za mtundu wa kuwala, chiŵerengero cha wofiira ndi wabuluu n'chofunikira kwambiri. Pofuna kuonjezera ubwino wa mbande ndikuletsa kukula kwambiri mu gawo la mbande, chiŵerengero cha kufiira ndi buluu nthawi zambiri chimayikidwa pamlingo wochepa [(1~2:1], kenako chimachepetsedwa pang'onopang'ono kuti chikwaniritse zosowa za mawonekedwe a kuwala kwa zomera. Chiŵerengero cha kufiira ndi buluu ndi ndiwo zamasamba zamasamba chikhoza kukhazikitsidwa ku (3~6):1). Pa nthawi ya kuwala, mofanana ndi mphamvu ya kuwala, chiyenera kusonyeza chizolowezi chowonjezeka ndi nthawi yokulira, kuti ndiwo zamasamba zamasamba zikhale ndi nthawi yochulukirapo yopangira photosynthesis. Kapangidwe ka kuwala kwa zipatso ndi ndiwo zamasamba kadzakhala kovuta kwambiri. Kuphatikiza pa malamulo oyambira omwe atchulidwa pamwambapa, tiyenera kuyang'ana kwambiri pa nthawi ya kuwala panthawi ya maluwa, ndipo maluwa ndi zipatso za ndiwo zamasamba ziyenera kukwezedwa, kuti tisabwerere m'mbuyo.

Ndikoyenera kunena kuti njira yowunikira iyenera kuphatikizapo njira yomaliza yochizira malo okhala ndi kuwala. Mwachitsanzo, kuwonjezera kuwala kosalekeza kungathandize kwambiri kukolola ndi ubwino wa mbande za masamba a masamba a hydroponic, kapena kugwiritsa ntchito njira yochizira UV kuti iwonjezere kwambiri thanzi la mbewu zamasamba ndi masamba (makamaka masamba ofiirira ndi letesi wofiira).

Kuwonjezera pa kukonza bwino zowonjezera kuwala kwa mbewu zosankhidwa, njira yowongolera magwero a kuwala kwa mafakitale ena opanga magetsi yakulanso mofulumira m'zaka zaposachedwa. Njira yowongolera iyi nthawi zambiri imachokera ku kapangidwe ka B/S. Kuwongolera kutali ndi kuwongolera zokha zinthu zachilengedwe monga kutentha, chinyezi, kuwala, ndi kuchuluka kwa CO2 panthawi yomera kumachitika kudzera mu WIFI, ndipo nthawi yomweyo, njira yopangira yomwe siili yoletsedwa ndi zinthu zakunja imachitika. Mtundu uwu wa njira yowonjezera yanzeru yowunikira imagwiritsa ntchito chowunikira cha LED ngati gwero lowonjezera la kuwala, kuphatikiza ndi njira yowongolera yanzeru yakutali, imatha kukwaniritsa zosowa za kuwala kwa nthawi ya zomera, ndi yoyenera kwambiri malo olima zomera omwe amalamulidwa ndi kuwala, ndipo imatha kukwaniritsa zosowa zamsika.

Ndemanga zomaliza
Mafakitale a zomera amaonedwa kuti ndi njira yofunika kwambiri yothetsera mavuto a chuma cha dziko lonse, kuchuluka kwa anthu, ndi chilengedwe m'zaka za m'ma 2000, komanso njira yofunika kwambiri yopezera chakudya chokwanira m'mapulojekiti apamwamba amtsogolo. Monga njira yatsopano yopangira ulimi, mafakitale a zomera akadali mu gawo lophunzirira ndikukula, ndipo chisamaliro ndi kafukufuku wowonjezereka zikufunika. Nkhaniyi ikufotokoza makhalidwe ndi ubwino wa njira zowonjezera zowonjezera m'mafakitale a zomera, ndipo ikuwonetsa malingaliro a mapangidwe a makina owonjezera a mbewu. Sikovuta kupeza poyerekezera, kuti tithane ndi kuwala kochepa komwe kumachitika chifukwa cha nyengo yoipa monga mitambo yopitilira komanso chifunga komanso kuti tiwonetsetse kuti mbewu zokulirapo zimapangidwa bwino komanso mokhazikika, zida zowunikira za LED Grow zikugwirizana kwambiri ndi zomwe zikuchitika pakali pano.

Njira yopititsira patsogolo chitukuko cha mafakitale a zomera iyenera kuyang'ana kwambiri pa masensa atsopano olondola kwambiri, otsika mtengo, makina owunikira a spectrum omwe amatha kusinthidwa patali, komanso makina owongolera akatswiri. Nthawi yomweyo, mafakitale amtsogolo a zomera apitiliza kukula kukhala otsika mtengo, anzeru, komanso odziyimira pawokha. Kugwiritsa ntchito ndi kufalitsa magwero a magetsi a LED kumapereka chitsimikizo cha kuwongolera bwino chilengedwe cha mafakitale a zomera. Kuwongolera chilengedwe cha kuwala kwa LED ndi njira yovuta yomwe imaphatikizapo kuwongolera kwathunthu kwa mtundu wa kuwala, mphamvu ya kuwala, ndi nthawi yowunikira. Akatswiri ndi akatswiri oyenerera ayenera kuchita kafukufuku wozama, kulimbikitsa kuyatsa kwa LED kowonjezera m'mafakitale opangira magetsi.