Муаллиф: Ҷинг Чжао, Цзэнчан Чжоу, Юнлонг Бу ва ғайра.ВАО: Технологияи муҳандисии кишоварзӣ (боғпарварии гармхонаҳо)

Корхонаи растанӣ саноати муосир, биотехнология, гидропоникаи ғизоӣ ва технологияҳои иттилоотиро барои амалӣ кардани назорати дақиқи омилҳои муҳити зист дар иншоот муттаҳид мекунад.Он пурра пӯшида буда, нисбат ба муҳити атроф талаботи паст дорад, мӯҳлати ҳосили растаниро кӯтоҳ мекунад, об ва нуриҳои минералиро сарфа мекунад ва бо бартарии истеҳсоли бе пестисидҳо ва партовҳои партов самаранокии истифодаи воҳиди замин аз 40 то 108 маротиба зиёд аст. истеҳсоли майдони кушод.Дар байни онҳо манбаи нури интеллектуалии сунъӣ ва танзими муҳити равшании он дар самаранокии истеҳсолоти он нақши ҳалкунанда мебозад.

Ҳамчун омили муҳими физикии муҳити зист, нур дар танзими афзоиши растанӣ ва мубодилаи моддаҳо нақши калидӣ мебозад.«Яке аз хусусиятхои асосии фабрикам завод манбаи пурраи нури сунъй ва ба амал баровардани танзими интеллектуалии му-хити равшанй мебошад» дар саноат якдилии умум гардид.

Талаботи растаниҳо ба нур

Нур ягона манбаи энергияи фотосинтези растанӣ мебошад.Шиддати рӯшноӣ, сифати рӯшноӣ (спектр) ва тағйирёбии даврии рӯшноӣ ба нашъунамо ва рушди зироатҳо таъсири амиқ доранд, ки дар байни онҳо шиддатнокии рӯшноӣ ба фотосинтези растанӣ бештар таъсир мерасонад.

■ Шиддати нур

Шиддати рӯшноӣ метавонад морфологияи зироатҳоро тағир диҳад, ба монанди гулкунӣ, дарозии байни гиреҳҳо, ғафсии поя, андоза ва ғафсии барг.Талаботи растаниҳоро ба шиддатнокии рӯшноӣ ба растаниҳои рӯшноӣ, миёнадӯст ва ба рӯшноӣ тобовар тақсим кардан мумкин аст.Сабзавот асосан растаниҳои сабукдӯст буда, нуқтаҳои ҷуброни рӯшноӣ ва нуқтаҳои сершавии рӯшноӣ нисбатан баланданд.Дар заводхои заводхои нури сунъй талаботи дахлдори зироатхо ба шиддатнокии нур барои интихоби манбаъхои нури сунъй асоси мухим мебошанд.Фаҳмидани талаботи рӯшноии растаниҳои гуногун барои тарҳрезии манбаъҳои нури сунъӣ муҳим аст, Барои беҳтар кардани нишондиҳандаҳои истеҳсолии система ниҳоят зарур аст.

■ Сифати нур

Тақсимоти сифати рӯшноӣ (спектрӣ) ба фотосинтез ва морфогенези растанӣ низ таъсири муҳим дорад (Расми 1).Нур як қисми радиатсия аст ва радиатсия мавҷи электромагнитӣ мебошад.Мавҷҳои электромагнитӣ хусусияти мавҷӣ ва хосиятҳои квантӣ (заррача) доранд.Кванти нурро дар соҳаи боғдорӣ фотон меноманд.Радиатсияро, ки диапазони дарозии мавҷашон 300~800нм аст, шуоъҳои физиологии фаъоли растанӣ меноманд;ва радиатсия бо диапазони дарозии мавҷ 400 ~ 700 нм радиатсияи аз ҷиҳати фотосинтетикӣ фаъол (PAR) -и растаниҳо номида мешавад.

Хлорофилл ва каротинҳо ду пигментҳои муҳимтарин дар фотосинтези растанӣ мебошанд.Дар расми 2 спектри азхудкунии спектри ҳар як пигментҳои фотосинтетикӣ нишон дода шудааст, ки дар он спектри азхудкунии хлорофилл дар бандҳои сурх ва кабуд мутамарказ шудааст.Системаи равшанӣ ба эҳтиёҷоти спектралии зироатҳо барои ба таври сунъӣ илова кардани нур асос ёфтааст, то ба фотосинтези растаниҳо мусоидат кунад.

■ фотодавраи
Муносибати байни фотосинтез ва фотоморфогенези растаниҳо ва дарозии рӯз (ё вақти фотодавраи) фотодавраи растанӣ номида мешавад.Фотодаврӣ бо соатҳои рӯшноӣ зич алоқаманд аст, ки он ба вақти бо нур шуоъ додани зироат ишора мекунад.Зироатҳои гуногун миқдори муайяни соатҳои рӯшноиро талаб мекунанд, то фотодавраи гулкуниро ба анҷом расонанд ва ҳосил диҳанд.Аз руи фотодаврахои гуногун онро ба зироатхои дароз-руза, аз кабили карам ва гайра таксим кардан мумкин аст, ки дар давраи муайяни нашъунамои он зиёда аз 12—14 соат нуриро талаб мекунад;зироатҳои кӯтоҳмуддат, ба монанди пиёз, лубиё ва ғайра, камтар аз 12-14 соат равшанӣ талаб мекунанд;зироатҳои офтобии миёна, аз қабили бодиринг, помидор, қаламфур ва ғайра дар зери нури офтоб дарозтар ё кӯтоҳтар мешукуфанд ва мева медиҳанд.
Дар байни се унсури муҳити зист, шиддатнокии рӯшноӣ заминаи муҳим барои интихоби манбаъҳои нури сунъӣ мебошад.Дар айни замон, роҳҳои зиёде барои ифодаи шиддатнокии рӯшноӣ вуҷуд доранд, ки асосан аз се роҳҳои зерин иборатанд.
（1）Равшанӣ ба зичии сатҳи ҷараёнҳои рӯшноӣ (ҷараёни рӯшноӣ ба як воҳиди масоҳат), ки дар ҳамвории равшаншуда гирифта шудааст, бо люкс (lx) дахл дорад.

（2） Радиатсияи аз ҷиҳати фотосинтетикӣ фаъол, PAR，Воҳид: Вт/м²。

(3) Зичии ҷараёни фотонҳои аз ҷиҳати фотосинтетикӣ самаранок PPFD ё PPF шумораи радиатсияи аз ҷиҳати фотосинтетикӣ самаранок аст, ки ба воҳиди вақт ва майдони воҳид мерасад ё мегузарад, воҳид: мкмоль/(м²·с)。Асосан ба шиддатнокии нури 400~700нм дахл дорад. бевосита бо фотосинтез алокаманд аст.Он инчунин нишондиҳандаи шиддатнокии нури маъмултарин дар соҳаи истеҳсоли растанӣ мебошад.

Таҳлили манбаи нури системаи равшании иловагӣ
Иловаи нури сунъӣ ин баланд бардоштани шиддатнокии рӯшноӣ дар минтақаи мавриди ҳадаф ё дароз кардани вақти рӯшноӣ тавассути насби системаи нури иловагӣ барои қонеъ кардани ниёзҳои рӯшноии растаниҳо мебошад.Умуман, системаи равшании иловагӣ таҷҳизоти равшании иловагӣ, схемаҳо ва системаи идоракунии онро дар бар мегирад.Манбаъҳои нури иловагӣ асосан якчанд намуди маъмулро дар бар мегиранд, аз қабили лампаҳои лампаҳо, лампаҳои флуоресцентӣ, лампаҳои галогении металлӣ, лампаҳои натрийи баландфишор ва LED.Аз сабаби паст будани самаранокии электрикӣ ва оптикии лампаҳои лампаҳо, каммасрафнокии энергияи фотосинтетикӣ ва дигар камбудиҳо, он аз ҷониби бозор бартараф карда шудааст, бинобар ин дар ин мақола таҳлили муфассал дода намешавад.

■ Лампаи флуоресцентй
Лампаҳои люминесцентӣ ба намуди лампаҳои гази разряди пасти фишор тааллуқ доранд.Туби шиша аз буғи симоб ё гази инертӣ пур карда шуда, девори дарунии он бо хокаи флуоресцентӣ пӯшида мешавад.Ранги равшанӣ бо маводи флюоресцентӣ, ки дар қубур пӯшида шудааст, фарқ мекунад.Лампаҳои флуоресцентӣ дорои нишондиҳандаҳои хуби спектрӣ, самаранокии равшании баланд, қувваи кам, умри дарозтар (12000 соат) дар муқоиса бо лампаҳои лампаҳо ва арзиши нисбатан паст мебошанд.Азбаски худи лампаи флуоресцентй кам гармй мебарорад, он метавонад барои равшанй ба растанихо наздик бошад ва барои парвариши сеченака мувофик бошад.Бо вуҷуди ин, тарҳбандии спектрии лампаи флуоресцентӣ беасос аст.Усули маъмултарин дар ҷаҳон ин илова кардани рефлекторҳо барои ба ҳадди аксар расонидани ҷузъҳои самарабахши манбаи нури зироатҳо дар майдони кишт мебошад.Ширкати Ҷопон adv-agri низ як навъи нави манбаи нури HEFL-ро таҳия кардааст.HEFL воқеан ба категорияи лампаҳои флуоресцентӣ тааллуқ дорад.Ин истилоҳи умумӣ барои лампаҳои флуоресцентии катодҳои хунук (CCFL) ва лампаҳои флуоресценти берунии электроди (EEFL) мебошад ва лампаи флуоресценти омехтаи электрод мебошад.Қубури HEFL бениҳоят лоғар буда, диаметраш ҳамагӣ 4 мм аст ва дарозии онро мувофиқи эҳтиёҷоти кишт аз 450 мм то 1200 мм танзим кардан мумкин аст.Ин версияи такмилёфтаи лампаи муқаррарии флуоресцентӣ мебошад.

■ Лампаи галиди металлй
Лампаи галоиди металлӣ лампаи разряди баландшиддат аст, ки дар асоси лампаи симобии баландфишор ба найчаи разряди галоидҳои гуногуни металлӣ (бромиди қалъа, йодиди натрий ва ғайра) элементҳои гуногунро ба ҳаяҷон оварда, дарозии мавҷҳои гуногун ба вуҷуд меорад.Лампаҳои галогенӣ дорои самаранокии баланди равшанӣ, қудрати баланд, ранги хуби равшанӣ, умри дароз ва спектри калон доранд.Аммо, азбаски самаранокии рӯшноӣ нисбат ба лампаҳои натрийи баландфишор пасттар аст ва мӯҳлати истифода аз лампаҳои натрийи баландфишор кӯтоҳтар аст, ҳоло он танҳо дар якчанд корхонаҳои заводӣ истифода мешавад.

■ Лампаи натрийи фишори баланд
Лампаҳои натрийи баландфишор ба намуди лампаҳои гази разряди баландфишор тааллуқ доранд.Лампаи натрийи баландфишор лампаи сермахсул аст, ки дар он буғи натрийи баландфишор дар найчаи разряд пур карда мешавад ва ба миқдори ками ксенон (Xe) ва галогени металлҳои симоб илова карда мешавад.Азбаски лампаҳои натрийи фишори баланд дорои самаранокии баланди табдилдиҳии электро-оптикӣ бо хароҷоти камтари истеҳсолӣ мебошанд, лампаҳои натрийи фишори баланд дар айни замон дар истифодаи нури иловагӣ дар иншооти кишоварзӣ бештар истифода мешаванд.Бо вуҷуди ин, аз сабаби камбудиҳои самаранокии фотосинтетикии пасти спектри онҳо, онҳо камбудиҳои ками энергия доранд.Аз тарафи дигар, ҷузъҳои спектрии аз лампаҳои натрийи баландфишор баровардашуда асосан дар банди нури зарду норанҷӣ мутамарказ шудаанд, ки барои нашъунамои растанӣ спектрҳои сурх ва кабуд надоранд.

■ Диоди нурпошӣ
Ҳамчун насли нави манбаъҳои рӯшноӣ, диодҳои рӯшноӣ (LED) бартариҳои зиёд доранд, аз қабили самаранокии баландтари табдили электро-оптикӣ, спектри танзимшаванда ва самаранокии баланди фотосинтетикӣ.LED метавонад нури монохроматиро, ки барои рушди растанӣ лозим аст, барорад.Дар муқоиса бо лампаҳои оддии флуоресцентӣ ва дигар манбаъҳои нури иловагӣ, LED бартариҳои сарфаи энергия, ҳифзи муҳити зист, умри дароз, нури монохроматӣ, манбаи нури хунук ва ғайра дорад.Бо такмили минбаъдаи самаранокии электро-оптикии LEDs ва коҳиши хароҷоте, ки аз таъсири миқёс ба вуҷуд омадааст, системаҳои рӯшноии рӯшноӣ ба таҷҳизоти асосӣ барои пур кардани нур дар иншооти кишоварзӣ табдил меёбанд.Дар натиҷа, чароғҳои афзояндаи LED зиёда аз 99,9% корхонаҳои заводӣ истифода шуданд.

Тавассути мукоиса, хусусиятхои манбахои гуногуни нури иловагиро ба таври равшан фахмидан мумкин аст, ки дар чадвали 1 нишон дода шудааст.

Дастгоҳи равшании мобилӣ
Шиддати нур ба нашъунамои хосил зич вобаста аст.Дар заводхои завод культивацияи се-ченака аксар вакт ба кор бурда мешавад.Аммо аз сабаби махдуд будани сохти культивация, нобаробар таксим шудани нур ва харорат дар байни каторхо ба хосили зироатхо таъсир расонда, давраи чамъоварии хосил хам синхрон карда намешавад.Як ширкат дар Пекин дар соли 2010 як дастгоҳи иловагии рӯшноии дастӣ бардорандаро бомуваффақият таҳия кард (асбоби равшании HPS ва чароғҳои рӯшноии LED афзоишёбанда). Принсипи чархзании чоҳи гардонанда ва шамолдиҳандаи дар он насбшуда тавассути ҷунбонидани даста барои гардиши чархи филми хурд иборат аст. ки ба максади акиб кашидан ва кушодани ресмони симдор ноил гарданд.Ресмони сими нури афзоишёбанда бо чархи печи лифт тавассути маҷмӯи сершумори чархҳои баръакс пайваст карда мешавад, то ба эффекти танзими баландии рӯшноӣ ноил шавад.Дар соли 2017, ширкати дар боло зикршуда як дастгоҳи нави иловагии рӯшноиро тарҳрезӣ ва таҳия кард, ки метавонад ба таври худкор баландии нуриҳоро дар вақти воқеӣ мувофиқи эҳтиёҷоти афзоиши зироат танзим кунад.Таҷҳизоти танзимкунӣ ҳоло дар рахи культивацияи сеченакаи бардорандаи 3-қабати манбаи нур насб карда шудааст.Қабати болоии дастгоҳ сатҳест, ки беҳтарин ҳолати рӯшноӣ дорад, бинобар ин он бо лампаҳои натрийи баландфишор муҷаҳҳаз аст;қабати миёна ва қабати поёнӣ бо чароғҳои парвариши LED ва системаи танзими бардоранда муҷаҳҳаз мебошанд.Он метавонад ба таври худкор баландии нури афзоишро танзим кунад, то муҳити мувофиқро барои зироат таъмин кунад.

Дар муқоиса бо дастгоҳи иловагии нури мобилӣ, ки барои парвариши сеченака пешбинӣ шудааст, Нидерландия як дастгоҳи уфуқӣ ҳаракатшавандаи LED-ро таҳия кардааст, ки барои нури иловагии рӯшноӣ афзоиш меёбад.Барои пешгирӣ кардани таъсири сояи нури сабз ба нашъунамои растаниҳо дар офтоб, системаи рӯшноии парваришро тавассути слайди телескопӣ ба самти уфуқӣ ба ҳарду тарафи кронштейн тела додан мумкин аст, то офтоб пурра бошад. ба растаниҳо пошида шудааст;дар рӯзҳои абрнок ва сербориш бидуни нури офтоб, системаи рӯшноии парваришро ба мобайни кронштейн тела диҳед, то нури системаи рӯшноӣ растаниҳоро баробар пур кунад;системаи нури рӯшноиро тавассути слайд дар кронштейн ба таври уфуқӣ гузаронед, аз тақсим кардан ва хориҷ кардани системаи рӯшноии рӯшноӣ канорагирӣ кунед ва шиддатнокии меҳнати кормандонро кам кунед, ба ин васила самаранокии корро баланд бардоред.

Идеяҳои тарроҳии системаи равшании маъмулӣ
Аз тарҳи дастгоҳи иловагии рӯшноӣ дидан душвор нест, ки тарҳи системаи рӯшноии иловагии корхонаи завод одатан шиддатнокии рӯшноӣ, сифати рӯшноӣ ва параметрҳои фотодавраи давраҳои гуногуни нашъунамои зироатро ҳамчун мазмуни асосии тарҳ қабул мекунад. , такя ба системаи идоракунии соҳибақл барои амалӣ, ноил шудан ба ҳадафи ниҳоии сарфаи энергия ва ҳосили баланд.

Дар айни замой лоидакашй ва сохтани нуридои иловагй барои сабзавоти барг тадричан ба камол расидаанд.Масалан, сабзавоти баргро ба чор давра таксим кардан мумкин аст: давраи нашъунамои нихолхо, нимаи нашъунамо, дер нашъунамо ва давраи охири;меваю сабзавотро ба давраи навнихол, давраи нашъунамои вегетативй, давраи гулкунй ва давраи чамъоварии хосил таксим кардан мумкин аст.Аз хусусиятҳои шиддатнокии нури иловагӣ, шиддатнокии рӯшноӣ дар марҳилаи навниҳоли бояд каме пасттар, дар 60 ~ 200 мкмоль/(м²·с) бошад ва сипас тадриҷан зиёд шавад.Сабзавотҳои барге метавонанд то 100~200 мкмоль/(м²·с) ва сабзавоти мевагӣ ба 300~500 мкмоль/(м²·с) расида метавонанд, то талаботи шиддатнокии нури фотосинтези растаниро дар ҳар давраи афзоиш таъмин кунанд ва эҳтиёҷоти ҳосили баланд;Дар робита ба сифати нур, таносуби сурх ва кабуд хеле муҳим аст.Бо мақсади баланд бардоштани сифати ниҳолҳо ва пешгирии нашъунамои аз ҳад зиёд дар марҳилаи ниҳолшинонӣ, таносуби сурх ва кабуд одатан дар сатҳи паст [(1 ~ 2): 1] муқаррар карда мешавад ва сипас тадриҷан барои қонеъ кардани ниёзҳои растанӣ кам карда мешавад. морфологияи сабук.Таносуби сурх ва кабуд ва сабзавоти баргро метавон ба (3~6):1 муқаррар кард.Барои фотопериод, ки ба шиддатнокии рӯшноӣ монанд аст, он бояд тамоюли афзоишро бо тамдиди давраи афзоиш нишон диҳад, то сабзавоти барг барои фотосинтез вақти бештари фотосинтез дошта бошад.Тарҳрезии иловагии сабуки меваю сабзавот мураккабтар хоҳад шуд.Ба гайр аз конунхои асосии дар боло зикршуда мо бояд дар давраи гулкунй ба мукаррар намудани фотодавраи он диккат дихем, гулу шукуфтани сабзавотро вусъат додан лозим аст, то ки акибмонй нагардад.

Қобили зикр аст, ки формулаи нур бояд табобати ниҳоии танзимоти муҳити нурро дар бар гирад.Масалан, илова кардани нури пайваста метавонад ҳосилнокӣ ва сифати ниҳолҳои сабзавоти баргдори гидропониро ба таври назаррас беҳтар созад ё бо истифодаи табобати ултрабунафш барои ба таври назаррас беҳтар кардани сабзӣ ва сабзавоти барг (махсусан баргҳои арғувон ва салати сурх) сифати ғизоӣ.

Ба гайр аз оптимизацияи нурихои нурй барои зироатхои интихобшуда, дар солхои охир системаи идоракунии манбаи нури баъзе заводхои нурихои сунъй низ босуръат инкишоф ёфт.Ин системаи назорат умуман ба сохтори B/S асос ёфтааст.Назорати дурдаст ва назорати автоматии омилҳои муҳити зист, аз қабили ҳарорат, намӣ, рӯшноӣ ва консентратсияи CO2 ҳангоми афзоиши зироатҳо тавассути WIFI амалӣ карда мешавад ва ҳамзамон усули истеҳсолӣ, ки аз ҷониби шароити беруна маҳдуд намешавад, амалӣ карда мешавад.Ин навъи системаи равшании иловагии интеллектуалии чароғҳои рӯшноии LED-ро ҳамчун манбаи иловагии рӯшноӣ истифода мебарад, ки дар якҷоягӣ бо системаи идоракунии дурдасти интеллектуалӣ метавонад эҳтиёҷоти равшании дарозии мавҷи растаниҳоро қонеъ кунад, махсусан барои муҳити парвариши растаниҳои аз рӯшноӣ назоратшаванда мувофиқ аст ва метавонад ба талаботи бозор мувофиқат кунад. .

Мулохизахои чамъбастй
Корхонаҳои заводӣ як роҳи муҳими ҳалли мушкилоти захираҳои ҷаҳонӣ, аҳолӣ ва экологӣ дар асри 21 ва роҳи муҳими ноил шудан ба худтаъминкунии озуқаворӣ дар лоиҳаҳои ояндаи технологӣ маҳсуб мешаванд.Ҳамчун як усули нави истеҳсолоти кишоварзӣ, фабрикаҳои растанӣ ҳанӯз дар марҳилаи омӯзиш ва афзоиш қарор доранд ва таваҷҷӯҳ ва таҳқиқоти бештар лозим аст.Ин мақола хусусиятҳо ва бартариҳои усулҳои маъмули равшании иловагӣ дар корхонаҳои заводро тавсиф мекунад ва ғояҳои тарҳрезии системаҳои равшании иловагии зироатро муаррифӣ мекунад.Тавассути муқоиса дарёфт кардан душвор нест, ки бо мақсади мубориза бо нури кам, ки дар натиҷаи ҳавои шадид, ба монанди абрии доимӣ ва туман ва таъмини истеҳсоли баланд ва устувори зироатҳои иншоот, таҷҳизоти манбаи нури LED Grow бештар ба рушди кунунӣ мувофиқат мекунад. тамоюлҳо.

Самти рушди ояндаи заводҳои завод бояд ба сенсорҳои нави баландсифат, камхарҷ, системаҳои дурдаст идорашаванда, танзимшавандаи равшании спектр ва системаҳои назорати коршиносӣ равона карда шаванд.Дар баробари ин фабрикахои ояндаи завод ба суи харочоти камхарч, интеллектуалй ва худ-мутобиккунй инкишоф меёбанд.Истифода ва маъмул гардонидани манбаъҳои рӯшноии рӯшноии LED барои назорати дақиқи баланди экологии корхонаҳои завод кафолат медиҳад.Танзими муҳити нури LED як раванди мураккабест, ки танзими ҳамаҷонибаи сифати рӯшноӣ, шиддатнокии рӯшноӣ ва фотопериодро дар бар мегирад.Ба коршиносон ва олимони дахлдор лозим аст, ки тадқиқоти амиқ гузаронанд, равшании иловагии LEDро дар корхонаҳои заводҳои нури сунъӣ пеш баранд.