Mawu Oyamba

Kuwala kumathandiza kwambiri pakukula kwa zomera. Ndiwo feteleza wabwino kwambiri wolimbikitsa kuyamwa kwa chlorophyll ndi kuyamwa kwa mitundu yosiyanasiyana ya kukula kwa mbewu monga carotene. Komabe, chinthu chotsimikizika chomwe chimatsimikizira kukula kwa zomera ndi chinthu chokwanira, osati chokhudzana ndi kuwala, komanso chosagwirizana ndi kasinthidwe ka madzi, nthaka ndi feteleza, kukula kwa chilengedwe ndi kulamulira kwakukulu kwaukadaulo.

M'zaka ziwiri kapena zitatu zapitazi, pakhala pali malipoti osatha pakugwiritsa ntchito ukadaulo wowunikira wa semiconductor okhudzana ndi mafakitale amitundu itatu kapena kukula kwa mbewu. Koma pambuyo poiŵerenga mosamalitsa, nthaŵi zonse pamakhala kusakhazikika. Nthawi zambiri, palibe kumvetsetsa kwenikweni za gawo lomwe kuwala likuyenera kuchita pakukula kwa mbewu.

Choyamba, tiyeni timvetsetse mawonekedwe a dzuŵa, monga momwe tawonetsera pa Chithunzi 1. Zingawonekere kuti kuwala kwa dzuwa kumakhala kosalekeza, komwe buluu ndi zobiriwira zimakhala zamphamvu kuposa zofiira zofiira, ndipo kuwala kowoneka bwino kumayambira. 380 mpaka 780 nm. Kukula kwa zamoyo m'chilengedwe kumagwirizana ndi mphamvu ya sipekitiramu. Mwachitsanzo, zomera zambiri zomwe zili pafupi ndi equator zimakula mofulumira kwambiri, ndipo nthawi yomweyo kukula kwake kumakhala kwakukulu. Koma kutentha kwakukulu kwa dzuwa sikumakhala bwino nthawi zonse, ndipo pali njira yosankha kuti nyama ndi zomera zikule.

Chithunzi 1, Makhalidwe a dzuwa ndi kuwala kwake kowonekera

Kachiwiri, chithunzi chachiwiri cha mayamwidwe a zomera chikuwonetsedwa pa chithunzi 2.

Chithunzi 2, Mayamwidwe a ma auxin angapo pakukula kwa mbewu

Zitha kuwoneka kuchokera pa Chithunzi 2 kuti mayamwidwe a kuwala kwa ma auxin angapo ofunikira omwe amakhudza kukula kwa mbewu ndi osiyana kwambiri. Choncho, kugwiritsa ntchito nyali za kukula kwa zomera za LED si nkhani yosavuta, koma yolunjika kwambiri. Apa m'pofunika kufotokoza mfundo ziwiri zofunika kwambiri photosynthetic zomera kukula.

• Chlorophyll

Chlorophyll ndi imodzi mwa mitundu yofunika kwambiri ya inki yokhudzana ndi photosynthesis. Zilipo mu zamoyo zonse zomwe zimatha kupanga photosynthesis, kuphatikizapo zomera zobiriwira, prokaryotic blue-green algae (cyanobacteria) ndi algae eukaryotic. Chlorophyll imatenga mphamvu kuchokera ku kuwala, komwe kumagwiritsidwa ntchito kusintha mpweya wa carbon dioxide kukhala chakudya.

Chlorophyll a imayamwa kwambiri kuwala kofiira, ndipo chlorophyll b imatenga kuwala kwa blue-violet, makamaka kusiyanitsa zomera zamthunzi ndi zomera za dzuwa. Chiyerekezo cha chlorophyll b ndi chlorophyll a zomera za mthunzi ndi chochepa, kotero zomera za mithunzi zimatha kugwiritsa ntchito kuwala kwa buluu mwamphamvu ndikusintha kukula mumthunzi. Chlorophyll a ndi wobiriwira wobiriwira, ndipo chlorophyll b ndi wachikasu-wobiriwira. Pali mayamwidwe awiri amphamvu a chlorophyll a ndi chlorophyll b, amodzi m'chigawo chofiyira chokhala ndi kutalika kwa 630-680 nm, ndipo chinacho m'chigawo cha buluu-violet chokhala ndi kutalika kwa 400-460 nm.

• Carotenoids

Carotenoids ndi mawu ambiri a gulu la mitundu yofunikira yachilengedwe, yomwe imapezeka mumitundu yachikasu, yofiira lalanje kapena yofiira mu nyama, zomera zapamwamba, bowa, ndi algae. Pakadali pano, ma carotenoids opitilira 600 apezeka.

Kuwala kwa carotenoids kumakwirira mitundu yosiyanasiyana ya OD303 ~ 505 nm, yomwe imapereka mtundu wa chakudya komanso kumakhudza kudya kwa thupi. Mu algae, zomera, ndi tizilombo tating'onoting'ono, mtundu wake umakutidwa ndi chlorophyll ndipo sungathe kuoneka. M'maselo a zomera, ma carotenoids amapangidwa osati kungotenga ndi kutumiza mphamvu kuti athandize photosynthesis, komanso amakhala ndi ntchito yoteteza maselo kuti asawonongeke ndi ma molekyulu a okosijeni okondwa a single-electron bond.

Kusamvetsetsana kwina kwamalingaliro

Mosasamala kanthu za mphamvu yopulumutsa mphamvu, kusankha kwa kuwala ndi kugwirizanitsa kwa kuwala, kuyatsa kwa semiconductor kwawonetsa ubwino waukulu. Komabe, kuchokera ku chitukuko chofulumira cha zaka ziwiri zapitazi, tawonanso kusamvetsetsana kwakukulu pakupanga ndi kugwiritsa ntchito kuwala, zomwe zimawonekera makamaka m'zinthu zotsatirazi.

①Bola ngati tchipisi zofiira ndi zabuluu za kutalika kwake zikuphatikizidwa mu chiŵerengero china, zingagwiritsidwe ntchito pa ulimi wa zomera, mwachitsanzo, chiŵerengero chofiira ndi buluu ndi 4: 1, 6: 1, 9: 1 ndi zina zotero. pa.

②Bola ngati kuwala koyera, kungathe m'malo mwa kuwala kwa dzuwa, monga chubu loyera loyera lachitatu lomwe limagwiritsidwa ntchito kwambiri ku Japan, ndi zina zotero. Kugwiritsa ntchito mawonedwewa kumakhudza kwambiri kukula kwa zomera, koma osati bwino ngati gwero la kuwala kopangidwa ndi LED.

③Bola ngati PPFD (light quantum flux density), gawo lofunikira la kuunikira, lifika pa index inayake, mwachitsanzo, PPFD ndi yayikulu kuposa 200 μmol · m-2 · s-1. Komabe, mukamagwiritsa ntchito chizindikirochi, muyenera kusamala ngati ndi chomera chamthunzi kapena chomera chadzuwa. Muyenera kufunsa kapena kupeza malo owala amalipiro a zomera izi, zomwe zimatchedwanso malo olipirako kuwala. M'malo ogwiritsira ntchito, mbande nthawi zambiri zimatenthedwa kapena kufota. Chifukwa chake, mapangidwe amtunduwu amayenera kupangidwa molingana ndi mitundu ya mbewu, malo omwe amakulirakulira komanso momwe zimakhalira.

Ponena za gawo loyamba, monga momwe tafotokozera kumayambiriro, kukula kofunikira pakukula kwa mbewu kuyenera kukhala kopitilira muyeso ndi m'lifupi mwake kagawidwe kake. Ndizosayenera kugwiritsa ntchito gwero lowala lopangidwa ndi tchipisi tambiri tambiri tofiira ndi buluu tokhala ndi mawonekedwe opapatiza kwambiri (monga momwe tawonetsera pa Chithunzi 3(a)). Poyesera, adapeza kuti zomera zimakhala zachikasu, tsinde la masamba ndi lowala kwambiri, ndipo masambawo amakhala ochepa kwambiri.

Kwa machubu a fulorosenti okhala ndi mitundu itatu yoyambirira yomwe imagwiritsidwa ntchito kwambiri zaka zam'mbuyo, ngakhale zoyera zimapangidwira, mawonekedwe ofiira, obiriwira, ndi abuluu amasiyanitsidwa (monga momwe tawonetsera pa Chithunzi 3(b)), ndipo m'lifupi mwa sipekitiramuyo ndi yopapatiza kwambiri. Kuchuluka kwa mawonekedwe a gawo lotsatirali ndi lofooka, ndipo mphamvu ikadali yayikulu poyerekeza ndi ma LED, 1.5 mpaka 3 nthawi yogwiritsira ntchito mphamvu. Chifukwa chake, kugwiritsa ntchito sikofanana ndi nyali za LED.

Chithunzi 3, Chip chofiyira ndi chabuluu LED chomera chowala ndi mitundu itatu yoyambirira yamtundu wa fulorosenti.

PPFD ndiye kuwala kwa quantum flux kachulukidwe, komwe kumatanthawuza kuchuluka kwa kuwala kwa kuwala kwa dzuwa mu photosynthesis, komwe kumayimira kuchuluka kwazomwe zimachitika pamasamba atsamba pamasamba amtundu wa 400 mpaka 700 nm pa nthawi ya unit ndi gawo lagawo. . Chigawo chake ndi μE·m-2·s-1 (μmol·m-2·s-1). Ma radiation a photosynthetically active (PAR) amatanthawuza ma radiation a dzuwa onse okhala ndi kutalika kwa 400 mpaka 700 nm. Itha kuwonetsedwa ndi kuwala kwa quanta kapena ndi mphamvu yowala.

M'mbuyomu, kuwala komwe kumawonetsedwa ndi illuminometer kunali kowala, koma kuchuluka kwa kakulidwe ka mbewu kumasintha chifukwa cha kutalika kwa nyali yochokera ku mbewu, kuyanika komanso ngati kuwala kumatha kudutsa masamba. Chifukwa chake, sizolondola kugwiritsa ntchito par monga chizindikiritso cha kulimba kwa kuwala pophunzira za photosynthesis.

Nthawi zambiri, makina a photosynthesis amatha kukhazikitsidwa pamene PPFD ya zomera zokonda dzuwa ndi zazikulu kuposa 50 μmol·m-m-2 · s-1, pamene PPFD ya zomera zamthunzi zimangofunika 20 μmol · m-2 · s-1. . Chifukwa chake, pogula nyali za kukula kwa LED, mutha kusankha kuchuluka kwa nyali za kukula kwa LED kutengera mtengo wamawu komanso mtundu wa mbewu zomwe mumabzala. Mwachitsanzo, ngati PPFD ya lght imodzi ya LED ndi 20 μmol · m-2 · s-1, mababu a zomera a LED oposa 3 amafunika kuti amere zomera zokonda dzuwa.

Njira zingapo zopangira kuyatsa kwa semiconductor

Kuunikira kwa semiconductor kumagwiritsidwa ntchito pakukula kapena kubzala mbewu, ndipo pali njira ziwiri zoyambira.

• Pakalipano, chitsanzo chobzala m'nyumba chimakhala chotentha kwambiri ku China. Chitsanzochi chili ndi makhalidwe angapo:

①Udindo wa nyali za LED ndikuwonetsetsa kuwunikira kwathunthu kwa mbewu, ndipo njira yowunikira imafunikira kuti ipereke mphamvu zonse zowunikira, ndipo mtengo wopangira ndi wokwera;
②Mapangidwe a nyali za kukula kwa LED ayenera kuganizira kupitiriza ndi kukhulupirika kwa sipekitiramu;
③Ndikofunikira kuwongolera bwino nthawi yowunikira komanso kuyatsa, monga kulola mbewu kuti zipume kwa maola angapo, mphamvu ya kuwalako sikokwanira kapena mwamphamvu kwambiri, ndi zina zotero;
④Njira yonseyi iyenera kutsanzira zomwe zimafunikira ndi momwe zomera zimakulira panja, monga chinyezi, kutentha ndi CO2.

• Njira yobzala panja yokhala ndi maziko abwino obzala wowonjezera kutentha. Makhalidwe a chitsanzo ichi ndi awa:

① Ntchito ya magetsi a LED ndikuwonjezera kuwala. Chimodzi ndicho kukulitsa kuwala kwa madera a buluu ndi ofiira pansi pa kuwala kwa dzuwa masana kuti kulimbikitsa photosynthesis ya zomera, ndipo china ndi kubwezera pamene palibe kuwala kwa dzuwa usiku kulimbikitsa kukula kwa zomera.
②Kuwala kowonjezera kumafunika kuganizira za kukula kwa mmera, monga nthawi ya mbande kapena nthawi ya maluwa ndi zipatso.

Chifukwa chake, mapangidwe a nyali zakukula kwa mbewu za LED amayenera kukhala ndi mitundu iwiri yoyambira, yomwe ndi, kuyatsa kwa 24h (m'nyumba) ndi kuyatsa kowonjezera kwa mbewu (kunja). Pakulima mbewu zamkati, kapangidwe ka nyali za kukula kwa LED kuyenera kuganizira mbali zitatu, monga momwe tawonetsera pa Chithunzi 4. Sizingatheke kuyika tchipisi ndi mitundu itatu yayikulu mugawo linalake.

Chithunzi 4, Lingaliro la mapangidwe ogwiritsira ntchito nyali zamkati za LED zopangira mbewu pakuwunikira kwa 24h

Mwachitsanzo, kwa sipekitiramu mu siteji ya nazale, poganizira kuti ikufunika kulimbikitsa kukula kwa mizu ndi zimayambira, kulimbikitsa nthambi za masamba, ndipo gwero la kuwala likugwiritsidwa ntchito m'nyumba, mawonekedwewo akhoza kupangidwa monga momwe tawonetsera pa Chithunzi 5.

Chithunzi 5, Zomangamanga zoyenera nthawi ya nazale yamkati ya LED

Kwa mapangidwe amtundu wachiwiri wa kuwala kwa LED, makamaka umalimbana ndi njira yopangira zowonjezera zowonjezera kuti zilimbikitse kubzala m'munsi mwa wowonjezera kutentha kwakunja. Lingaliro lapangidwe likuwonetsedwa mu Chithunzi 6.

Chithunzi 6, Pangani malingaliro amagetsi okulira panja 

Wolembayo akuwonetsa kuti makampani obzala ambiri amatengera njira yachiwiri yogwiritsira ntchito nyali za LED kulimbikitsa kukula kwa mbewu.

Choyamba, kulima kunja kwa greenhouse ku China kuli ndi zaka makumi ambiri komanso zochitika zambiri, kumwera ndi kumpoto. Ili ndi maziko abwino aukadaulo wolima wowonjezera kutentha ndipo imapereka zipatso ndi ndiwo zamasamba zambiri pamsika wamizinda yozungulira. Makamaka m'munda wa nthaka ndi madzi ndi kubzala feteleza, zotsatira za kafukufuku wolemera zapangidwa.

Kachiwiri, mtundu uwu wa zowonjezera kuwala njira akhoza kwambiri kuchepetsa zosafunika mowa mphamvu, ndipo pa nthawi yomweyo angathe kuonjezera zokolola za zipatso ndi ndiwo zamasamba. Kuphatikiza apo, dera lalikulu la China ndilosavuta kukwezedwa.

Monga kafukufuku wasayansi wa kuyatsa kwa mbewu za LED, imaperekanso maziko oyesera ochulukirapo. Chithunzi cha 7 ndi mtundu wa kuwala kwa LED komwe kumapangidwa ndi gulu lofufuza ili, lomwe ndi loyenera kumera m'malo obiriwira, ndipo mawonekedwe ake akuwonetsedwa pazithunzi 8.

Chithunzi 7, Mtundu wa kuwala kwa LED

Chithunzi 8, mawonekedwe amtundu wa kuwala kwa LED

Malingana ndi malingaliro opangidwa pamwambawa, gulu lofufuza linachita zoyeserera zingapo, ndipo zotsatira zoyeserera ndizofunika kwambiri. Mwachitsanzo, pakukulitsa kuwala pa nazale, nyali yoyambirira yomwe imagwiritsidwa ntchito ndi nyali ya fulorosenti yokhala ndi mphamvu ya 32 W ndi nazale yozungulira masiku 40. Timapereka kuwala kwa 12 W LED, komwe kumafupikitsa mbande mpaka masiku 30, kumachepetsa mphamvu ya kutentha kwa nyali mumsonkhano wa mbande, ndikupulumutsa mphamvu yogwiritsira ntchito mpweya. Makulidwe, kutalika ndi mtundu wa mbande ndi zabwino kuposa njira yokwezera mbande yoyambirira. Kwa mbande zamasamba wamba, zotsimikizira zabwino zapezekanso, zomwe zafotokozedwa mwachidule mu tebulo ili pansipa.

Pakati pawo, gulu la kuwala kowonjezera PPFD: 70-80 μmol · m-2 · s-1, ndi chiŵerengero chofiira-buluu: 0.6-0.7. Mtundu wa PPFD wamasiku a gulu lachilengedwe unali 40 ~ 800 μmol · m-2 · s-1, ndipo chiŵerengero chofiira ndi buluu chinali 0.6 ~ 1.2. Zitha kuwoneka kuti zizindikiro zomwe zili pamwambazi ndi zabwino kuposa mbande zachibadwidwe.

Mapeto

Nkhaniyi ikufotokoza zaposachedwa kwambiri pakugwiritsa ntchito nyali zakukula kwa LED pakulima mbewu, ndikuwonetsa kusamvetsetsana pakugwiritsa ntchito kuwala kwa LED pakulima mbewu. Pomaliza, malingaliro aumisiri ndi mapulani opangira magetsi a LED omwe amagwiritsidwa ntchito kulima mbewu amayambitsidwa. Tiyeneranso kukumbukira kuti palinso zinthu zina zomwe ziyenera kuganiziridwa pakuyika ndi kugwiritsa ntchito kuwala, monga mtunda wa pakati pa kuwala ndi zomera, mtundu wa kuwala kwa nyali, ndi momwe mungagwiritsire ntchito kuwala ndi madzi abwino, feteleza, ndi nthaka.

Wolemba: Yi Wang et al. Gwero: CNKI